JP6936342B2 - 異なるカーボンブラック粒子を含有する電極及び電池 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本件は、参照によって本開示に組み込まれる２０１７年６月１５日に出願された米国仮出願第６２／５２０，１３８号に対して優先権を主張する。
本発明の技術分野
本発明は、異なるカーボンブラック粒子を含む電極及び電池に関する。
背景
リチウムイオン電池は、電子デバイス及び電気自動車等の様々な用途に関し、一般に使用される電気エネルギー源である。リチウムイオン電池は、典型的にはリチウムイオン及び電子が充放電の間に電極間で移動することを可能にする負極（例えば、グラファイト）及び（以下に記載される）正極を含む。電極に接する電解質溶液は、イオンが移動することができる伝導性の媒体を与える。電極間の直接反応を防止するために、イオン浸透性のセパレーターを用いて、電極は物理的かつ電気的に分離される。電池がデバイスのエネルギー源として用いられる場合、電気的コンタクトが電極に作られ、電子がデバイスを通って流れて電力を与えること、及びリチウムイオンが１つの電極から他の電極まで電解質を通って移動することが可能となる。
正極は、典型的には少なくとも電気活性材料、バインダ、及び伝導性の添加剤を有する（例えばペーストとして適用される）混合物を支持する伝導性の電流コレクタを含む。リチウム遷移金属酸化物等の電気活性材料は、リチウムイオンを受け入れ、解放することができる。ポリフッ化ビニリデン等のバインダは、電気活性粒子への結合と、電流コレクタへの付着を提供するために用いられる。典型的に、電気活性材料及びバインダは電気的に絶縁しているか、伝導性に乏しいため、伝導性の添加剤（例えばグラファイト及びカーボンブラック）を加えて、電極の電子の伝導率を高める。係る電子の伝導率は、電池が良好に成し遂げるのが望ましい。
概要
１つの側面において、本発明は、カーボンブラック粒子の２種又はそれより多くの集団を含む電極及び電池を特徴とする。カーボンブラック粒子の集団は、任意の組み合わせにおいて、以下の特性の１つ以上において異なることができる：ストラクチャー、又はモルフォロジ；表面積；粒子サイズ分布；表面エネルギー；密度；及び／又はそれらが組成物において分散されるレベル。
カーボンブラック粒子は、一般に電気エネルギーを生成する電気化学反応に関与しないため、これらの粒子は、電池のある性能特性に負の影響を及ぼす可能性がある。なぜならば、それらは、電極に含有されることができる電気活性材料の量を効率的に低下させるからである。しかし、電極に目標とされる電気伝導率を可能な限り効率的に提供するカーボンブラック粒子を選択することによって、カーボンブラック粒子の（例えば電極の容量及びエネルギー密度への）負の影響は低減されることができ、電極及び電池の性能は改善されることができる。理論により束縛されることはないが、カーボンブラック粒子の異なる集団は、電極における異なる種類の伝導率を高めることにより、電極及び電極が用いられる電池の全体の性能を高めることができると考えられる。
より具体的には、カーボンブラック粒子の異なる集団を選択し、使用することにより、電極内の短距離の伝導率及び長距離の伝導率が向上する。短距離の伝導率は、電気活性材料の粒子間の電子の伝導率を指す。短距離の伝導率は、カーボンブラック粒子を用いて電気活性材料の粒子間の導電性ブリッジ又は接続点を作り出すことにより達成される。幾つかの実施態様において、カーボンブラック粒子が電気活性材料の粒子を被覆する際、係るブリッジを形成することができる。短距離の伝導率を与えるのに適したカーボンブラック粒子としては、低ストラクチャー、及びある実施態様では、高表面積を有する粒子；電気活性材料の粒子に親和性を与える相対的に高い表面エネルギーを有する粒子；相対的に低い密度を有する粒子；及び／又は（例えば電気活性材料の粒子のサイズに対して）相対的に低い粒子サイズ分布を有する粒子が挙げられる。長距離の伝導率は、電気活性材料の粒子及び電流コレクタ間の電子の伝導率を指す。長距離の伝導率を与えるのに適したカーボンブラック粒子としては、高ストラクチャー、及びある実施態様では、低い表面積を有する粒子；電気活性材料の粒子へのより少ない親和性を与える相対的に低い表面エネルギーを有する粒子；相対的に高い密度を有する粒子；及び／又は（例えば電気活性材料の粒子のサイズに対して）相対的に高い粒子サイズ分布を有する粒子が挙げられる。
短距離及び長距離の伝導率の両方を与えることができるカーボンブラック粒子の異なる集団のブレンド（例えば物理的な混合物）を用いることによって、伝導性の経路は、電極の全体にわたって一様に作り出すことができる。その結果として、電極及び電池の全体の性能を改善することができる。係る改善は、より高いエネルギー密度及び／又はより高い電力性能によって明示することができ、その両方は、電気自動車及びハイエンド電子デバイス等の用途に関し、需要が増大している。
別の側面において、本発明は、第１のリチウムイオンベースの電気活性材料；第１の吸油数を有する第１のカーボンブラック粒子；及び第１の吸油数より大きい第２の吸油数を有する、第１のカーボンブラック粒子とは異なる第２のカーボンブラック粒子を含む電極を特徴とする。
１つ又はそれより多くの側面の実施態様は、以下の特徴の１つ以上を含むことができる。第１のカーボンブラック粒子は第１のＢＥＴ表面積を有し、第２のカーボンブラック粒子は第１のＢＥＴ表面積より小さい第２のＢＥＴ表面積を有する。第１の吸油数は１００〜２００ｍＬ／１００ｇの範囲である。第２の吸油数は２００〜３５０ｍＬ／１００ｇの範囲である。第１のカーボンブラック粒子は、１５０〜１５００ｍ２／ｇの範囲の第１のＢＥＴ表面積を有する。第２のカーボンブラック粒子は、５０〜１５０ｍ２／ｇの範囲の第２のＢＥＴ表面積を有する。第１のカーボンブラック粒子は第２のカーボンブラック粒子に対して１：１０〜１０：１の比で存在する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、リチウムイオンベースの電気活性材料に対して０．５〜１０ｗｔ％の量で存在する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、０．５〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、二峰性の粒子サイズ分布を有する。第１のカーボンブラック粒子は、０．５〜２マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第２のカーボンブラック粒子は、２〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第１のカーボンブラック粒子は第１の表面エネルギーを有し、第２のカーボンブラック粒子は第１の表面エネルギーより低い第２の表面エネルギーを有する。第１のカーボンブラック粒子は５〜２０ｍＪ／ｍ２の範囲の第１の表面エネルギーを有し、第２のカーボンブラック粒子は０．１〜５のｍＪ／ｍ２の範囲の第２の表面エネルギーを有する。第１のカーボンブラック粒子は第１の密度を有し、第２のカーボンブラック粒子は第１の密度より高い第２の密度を有する。第１のカーボンブラック粒子は０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲の第１の密度を有し、第２のカーボンブラック粒子は０．２〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲の第２の密度を有する。第１のリチウムイオンベースの電気活性材料は、０．１〜２０マイクロメートルの範囲の粒子サイズ分布を有する。電極は、第２のリチウムイオンベースの電気活性材料をさらに含み、第１のリチウムイオンベースの電気活性材料は、１マイクロメートル≦Ｄ５０≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、第２のリチウムイオンベースの電気活性材料は、５マイクロメートル＜Ｄ５０≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。電極は、４０〜２００マイクロメートルの範囲の厚さを有する。
別の側面において、本発明は、本開示に記載された電極の実施態様を含む電池を特徴とする。
別の側面において、本発明は、第１のリチウムイオンベースの電気活性材料；第１の表面エネルギーを有する第１のカーボンブラック粒子；及び第１の表面エネルギーより小さい第２の表面エネルギーを有する、第１のカーボンブラック粒子とは異なる第２のカーボンブラック粒子を含む電極を特徴とする。
１つ又はそれより多くの側面の実施態様は、以下の特徴の１つ以上を含むことができる。第１のカーボンブラック粒子は第１のＢＥＴ表面積を有し、第２のカーボンブラック粒子は第１のＢＥＴ表面積より小さい第２のＢＥＴ表面積を有する。第１の表面エネルギーは５〜２０ｍＪ／ｍ２の範囲である。第２の表面エネルギーは０．１〜５ｍＪ／ｍ２の範囲である。第１のカーボンブラック粒子は、１５０〜１５００ｍ２／ｇの範囲の第１のＢＥＴ表面積を有する。第２のカーボンブラック粒子は、５０〜１５０ｍ２／ｇの範囲の第２のＢＥＴ表面積を有する。第１のカーボンブラック粒子は第２のカーボンブラック粒子に対して１：１０〜１０：１の比で存在する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、リチウムイオンベースの電気活性材料に対して０．５〜１０ｗｔ％の量で存在する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、二峰性の粒子サイズ分布を有する。第１のカーボンブラック粒子は、０．５〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第２のカーボンブラック粒子は、２〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第１のカーボンブラック粒子は第１の密度を有し、第２のカーボンブラック粒子は第１の密度より高い第２の密度を有する。第１のカーボンブラック粒子は０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲の第１の密度を有し、第２のカーボンブラック粒子は０．２〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲の第２の密度を有する。第１のリチウムイオンベースの電気活性材料は、０．１〜２０マイクロメートルの範囲の粒子サイズ分布を有する。電極は、第２のリチウムイオンベースの電気活性材料をさらに含み、第１のリチウムイオンベースの電気活性材料は、１マイクロメートル≦Ｄ５０≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、第２のリチウムイオンベースの電気活性材料は、５マイクロメートル＜Ｄ５０≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。電極は、４０マイクロメートル〜２００マイクロメートルの範囲の厚さを有する。
別の側面において、本発明は、第１のリチウムイオンベースの電気活性材料；第１の密度を有する第１のカーボンブラック粒子；及び第１の密度より大きい第２の密度を有する、第１のカーボンブラック粒子とは異なる第２のカーボンブラック粒子を含む電極を特徴とする。
１つ又はそれより多くの側面の実施態様は、以下の特徴の１つ以上を含むことができる。第１のカーボンブラック粒子は第１のＢＥＴ表面積を有し、第２のカーボンブラック粒子は第１のＢＥＴ表面積より小さい第２のＢＥＴ表面積を有する。第１の密度は、０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲である。第２の密度は、０．２〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲である。第１のカーボンブラック粒子は、１５０〜１５００ｍ２／ｇの範囲の第１のＢＥＴ表面積を有する。第２のカーボンブラック粒子は、５０〜１５０ｍ２／ｇの範囲の第２のＢＥＴ表面積を有する。第１のカーボンブラック粒子は第２のカーボンブラック粒子に対して１：１０〜１０：１の比で存在する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、リチウムイオンベースの電気活性材料に対して０．５〜１０ｗｔ％の量で存在する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、二峰性の粒子サイズ分布を有する。第１のカーボンブラック粒子は、０．５〜２マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第２のカーボンブラック粒子は、２〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第１のリチウムイオンベースの電気活性材料は、０．１〜２０マイクロメートルの範囲の粒子サイズ分布を有する。電極は、第２のリチウムイオンベースの電気活性材料をさらに含み、第１のリチウムイオンベースの電気活性材料は、１マイクロメートル≦Ｄ５０≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、第２のリチウムイオンベースの電気活性材料は、５マイクロメートル＜Ｄ５０≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。電極は、４０マイクロメートル〜２００マイクロメートルの範囲の厚さを有する。
別の側面において、本発明は、第１のレベルの分散を有する第１のカーボンブラック粒子を形成することと；第１のレベルの分散より低い第２のレベルの分散を有する第２のカーボンブラック粒子を形成することと；第１及び第２のカーボンブラック粒子と、第１のリチウムイオンベースの電気活性材料とを組み合わせることとを含む、電極の製造方法を特徴とする。Ａ
別の側面において、本発明は、第１のリチウムイオンベースの電気活性材料と、第１のレベルの分散を有する第１のカーボンブラック粒子及び第１のレベルの分散より低い第２のレベルの分散を有する第２のカーボンブラック粒子とを組み合わせることを含む、電極の製造方法を特徴とする。
１つ又はそれより多くの側面の実施態様は、以下の特徴の１つ以上を含むことができる。第１のカーボンブラック粒子は第１の吸油数を有し、第２のカーボンブラック粒子は第１の吸油数より大きい第２の吸油数を有する。第１のカーボンブラック粒子は第１のＢＥＴ表面積を有し、第２のカーボンブラック粒子は第１のＢＥＴ表面積より小さい第２のＢＥＴ表面積を有する。第１のカーボンブラック粒子は、１００〜２００ｍＬ／１００ｇの範囲の吸油数を有する。第２のカーボンブラック粒子は、２００〜３５０ｍＬ／ｇの範囲の吸油数を有する。第１のカーボンブラック粒子は、１５０〜１５００ｍ２／ｇの範囲の第１のＢＥＴ表面積を有する。第２のカーボンブラック粒子は、５０〜１５０ｍ２／ｇの範囲の第２のＢＥＴ表面積を有する。第１のカーボンブラック粒子は第２のカーボンブラック粒子に対して１：１０〜１０：１の比で存在する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、リチウムイオンベースの電気活性材料に対して０．５〜１０ｗｔ％の量で存在する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、二峰性の粒子サイズ分布を有する。第１のカーボンブラック粒子は、０．５〜２マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第２のカーボンブラック粒子は、２〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第１のカーボンブラック粒子は第１の表面エネルギーを有し、第２のカーボンブラック粒子は第１の表面エネルギーより低い第２の表面エネルギーを有する。第１のカーボンブラック粒子は５〜２０ｍＪ／ｍ２の範囲の第１の表面エネルギーを有し、第２のカーボンブラック粒子は０．１〜５のｍＪ／ｍ２の範囲の第２の表面エネルギーを有する。第１のカーボンブラック粒子は第１の密度を有し、第２のカーボンブラック粒子は第１の密度より高い第２の密度を有する。第１のカーボンブラック粒子は０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲の第１の密度を有し、第２のカーボンブラック粒子は０．２〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲の第２の密度を有する。第１のリチウムイオンベースの電気活性材料は、０．１〜２０マイクロメートルの範囲の粒子サイズ分布を有する。方法は、第１及び第２のカーボンブラック粒子と、第２のリチウムイオンベースの電気活性材料とを組み合わせることをさらに含み、第１のリチウムイオンベースの電気活性材料は１マイクロメートル≦Ｄ５０≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、第２のリチウムイオンベースの電気活性材料は５マイクロメートル＜Ｄ５０≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。電極は、４０マイクロメートル〜２００マイクロメートルの範囲の厚さを有する。
別の側面において、本発明は、第１のレベルの分散を有する第１のカーボンブラック粒子、及び第１のレベルの分散より低い第２のレベルの分散を有する第２のカーボンブラック粒子と；溶媒とを含む組成物を特徴とする。電極及び／又は電池は、本開示に記載された組成物及び種々の実施態様を用いて製造することができる。
１つ又はそれより多くの側面の実施態様は、以下の特徴の１つ以上を含むことができる。第１のカーボンブラック粒子は第１の吸油数を有し、第２のカーボンブラック粒子は第１の吸油数より大きい第２の吸油数を有する。第１のカーボンブラック粒子は第１のＢＥＴ表面積を有し、第２のカーボンブラック粒子は第１のＢＥＴ表面積より小さい第２のＢＥＴ表面積を有する。第１のカーボンブラック粒子は、１００〜２００ｍＬ／１００ｇの範囲の吸油数を有する。第２のカーボンブラック粒子は、２００〜３５０ｍＬ／ｇの範囲の吸油数を有する。第１のカーボンブラック粒子は、１５０〜１５００ｍ２／ｇの範囲の第１のＢＥＴ表面積を有する。第２のカーボンブラック粒子は、５０〜１５０ｍ２／ｇの範囲の第２のＢＥＴ表面積を有する。第１のカーボンブラック粒子は第２のカーボンブラック粒子に対して１：１０〜１０：１の比で存在する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、リチウムイオンベースの電気活性材料に対して０．５〜１０ｗｔ％の量で存在する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、二峰性の粒子サイズ分布を有する。第１のカーボンブラック粒子は、０．５〜２マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第２のカーボンブラック粒子は、２〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第１のカーボンブラック粒子は第１の表面エネルギーを有し、第２のカーボンブラック粒子は第１の表面エネルギーより低い第２の表面エネルギーを有する。第１のカーボンブラック粒子は５〜２０ｍＪ／ｍ２の範囲の第１の表面エネルギーを有し、第２のカーボンブラック粒子は０．１〜５のｍＪ／ｍ２の範囲の第２の表面エネルギーを有する。第１のカーボンブラック粒子は第１の密度を有し、第２のカーボンブラック粒子は第１の密度より高い第２の密度を有する。第１のカーボンブラック粒子は０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲の第１の密度を有し、第２のカーボンブラック粒子は０．２〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲の第２の密度を有する。組成物は、第１のリチウムイオンベースの電気活性材料をさらに含む。第１のリチウムイオンベースの電気活性材料は、０．１〜２０マイクロメートルの範囲の粒子サイズ分布を有する。組成物は、第２のリチウムイオンベースの電気活性材料をさらに含み、第１のリチウムイオンベースの電気活性材料は１マイクロメートル≦Ｄ５０≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、第２のリチウムイオンベースの電気活性材料は５マイクロメートル＜Ｄ５０≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、異なるレベルの分散で分散した同じカーボンブラック粒子を含む。第１及び第２のカーボンブラック粒子は異なるカーボンブラック粒子を含む。溶媒はＮ−メチルピロリドンを含む。
本発明の他の側面、特徴及び利点は、その実施態様の説明及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
図１は、３種の混合ツールで調製されたＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）中のＬＩＴＸ（登録商標）２００Ｄ添加剤及びポリ（ビニルジフルオロエチレン）（ＰＶＤＦ）スラリーの粒子サイズ分布のプロットである。 図２は、乾燥９６．５：２：１．５ ニッケルコバルトマンガン酸化物（ＮＣＭ）：カーボンブラック（ＣＢ）：ＰＶＤＦ電極シート抵抗対３種の混合ツールで調製されたＮＭＰ中のＬＩＴＸ（登録商標）２００Ｄ添加剤及びＰＶＤＦスラリーから被覆された電極密度のプロットである。 図３は、３種の混合ツールで調製されたＮＭＰ中のＬＩＴＸ（登録商標）２００Ｄ添加剤及びＰＶＤＦスラリーから製造されたハーフコインセルにおける９６．５：２：１．５ ＮＣＭ：ＣＢ：ＰＶＤＦ電極の容量対放電率のプロットである。 図４は、３種のミルにかけられた形態のＬＩＴＸ（登録商標）３００添加剤で調製されたＮＭＰ中のＬＩＴＸ（登録商標）３００添加剤及びＰＶＤＦスラリーの粒子サイズ分布のプロットである。 図５は、９６．４：０．６：１ （リチウムコバルト酸化物（ＬＣＯ）：ＮＣＭ ８０：２０）：ＣＢ：ＰＶＤＦ電極におけるＬＩＴＸ（登録商標）３００添加剤のミルにかけられた形態の関数としての３．３ｇ／ｃｃ圧縮電極シート抵抗のプロットである。 図６は、３種のミルにかけられた形態のＬＩＴＸ（登録商標）３００添加剤で調製されたＮＭＰ中のＬＩＴＸ（登録商標）３００添加剤及びＰＶＤＦスラリーから製造されたハーフコインセルにおける９６．４：０．６：１ （ＬＣＯ：ＮＣＭ ８０：２０）：ＣＢ：ＰＶＤＦ電極の容量対放電率のプロットである。 図７は、例５に記載されるスラリーにおいて異なるレベルの分散を有するＬＩＴＸ（登録商標）ＨＰ添加剤の粒子サイズ分布のプロットである。 図８は、例５に記載された試料のシート抵抗のプロットである。 図９は、例５に記載された選択された試料に関する種々の放電率におけるセル性能を示すプロットである。 図１０は、例６に記載されるスラリーにおいて異なるレベルの分散を有するＬＩＴＸ（登録商標）２００添加剤の粒子サイズ分布のプロットである。 図１１は、例６に記載された試料のカソード抵抗対電極密度のプロットである。 図１２は、例６に記載された試料の容量対Ｃ−率のプロットである。
実施態様の詳細な説明
異なるカーボンブラック粒子の２つ又はそれより多くの集団を有する電極及び電池、並びに電極及び電池の製造方法が以下に記載される。カーボンブラック粒子の少なくとも１つの集団（「第１のカーボンブラック粒子」）を選択し、用いることにより、電極内の短距離の伝導率が向上し、カーボンブラック粒子の少なくとも別の集団（「第２のカーボンブラック粒子」）を選択し、用いることにより、電極内の長距離の伝導率が向上する。
短距離の伝導率を高めるために、第１のカーボンブラック粒子は、任意の組み合わせで１つ又はそれより多くの特性を有するように選択され、それは電極内の電気活性材料の粒子間の電子の接続を与えるのを助ける。これらの特性としては次のものが挙げられる：相対的に低いストラクチャー、及び幾つかの実施態様では相対的に高い表面積；相対的に高い表面エネルギー；相対的に低い密度；及び／又は相対的に低い粒子サイズ分布を有する粒子。幾つかの実施態様において、「相対的に高い」及び「相対的に低い」は、本開示に記載された第２のカーボンブラック粒子に関連する。
幾つかの実施態様において、第１のカーボンブラック粒子は、粒子の相対的に低いストラクチャー、又は体積占有特性を示す、相対的に低い吸油数（ＯＡＮ）を有する。所与の質量について、低ストラクチャーのカーボンブラックはより高ストラクチャーを有する他のカーボンブラックより少ない体積を占める。電池電極において伝導性の添加剤として用いられる場合、相対的に低いＯＡＮを有するカーボンブラック粒子は、（例えば、電気活性材料の粒子の被覆によって）電気活性材料の粒子間の接続をより効率的に与えることができる。幾つかの実施態様において、カーボンブラックは、１００〜２００ｍＬ／１００ｇの範囲のＯＡＮを有する。ＯＡＮは例えば、以下の範囲のうちの１つを有するか含むことができる：１００〜１９０ｍＬ／１００ｇ、又は１００〜１８０ｍＬ／１００ｇ、又は１００〜１７０ｍＬ／１００ｇ、又は１００〜１６０ｍＬ／１００ｇ、又は１００〜１５０ｍＬ／１００ｇ、又は１００〜１４０ｍＬ／１００ｇ、又は１００〜１３０ｍＬ／１００ｇ、又は１００〜１２０ｍＬ／１００ｇ、又は１１０〜２００ｍＬ／１００ｇ、又は１１０〜１９０ｍＬ／１００ｇ、又は１１０〜１８０ｍＬ／１００ｇ、又は１１０〜１７０ｍＬ／１００ｇ、又は１１０〜１６０ｍＬ／１００ｇ、又は１１０〜１５０ｍＬ／１００ｇ、又は１１０〜１４０ｍＬ／１００ｇ、又は１１０〜１３０ｍＬ／１００ｇ、又は１２０〜２００ｍＬ／１００ｇ、又は１２０〜１９０ｍＬ／１００ｇ、又は１２０〜１８０ｍＬ／１００ｇ、又は１２０〜１７０ｍＬ／１００ｇ、又は１２０〜１６０ｍＬ／１００ｇ、又は１２０〜１５０ｍＬ／１００ｇ、又は１２０〜１４０ｍＬ／１００ｇ、又は１３０〜２００ｍＬ／１００ｇ、又は１３０〜１９０ｍＬ／１００ｇ、又は１３０〜１８０ｍＬ／１００ｇ、又は１３０〜１７０ｍＬ／１００ｇ、又は１３０〜１６０ｍＬ／１００ｇ、又は１３０〜１５０ｍＬ／１００ｇ、又は１４０〜２００ｍＬ／１００ｇ、又は１４０〜１９０ｍＬ／１００ｇ、又は１４０〜１８０ｍＬ／１００ｇ、又は１４０〜１７０ｍＬ／１００ｇ、又は１４０〜１６０ｍＬ／１００ｇ、又は１５０〜２００ｍＬ／１００ｇ、又は１５０〜１９０ｍＬ／１００ｇ、又は１５０〜１８０ｍＬ／１００ｇ、又は１５０〜１７０ｍＬ／１００ｇ、又は１６０〜２００ｍＬ／１００ｇ、又は１６０〜１９０ｍＬ／１００ｇ、又は１６０〜１８０ｍＬ／１００ｇ、又は１７０〜２００ｍＬ／１００ｇ、又は１７０〜１９０ｍＬ／１００ｇ、又は１８０〜２００ｍＬ／１００ｇ。これらの範囲内の他の範囲は可能である。本開示に開示したＯＡＮ値はすべて、エポキシド化脂肪酸エステル（ＥＦＡ）油及び手順Ｂを用いて、ＡＳＴＭ Ｄ ２４１４−１６に記載された方法によって決定される。ＡＳＴＭ Ｄ ２４１４−１３ａの方法は、参照によって本開示に組み込まれる。相対的に低いストラクチャーを有するカーボンブラック粒子の例は、米国特許第９，０５３，８７１号に記載され、例としては、ＬＩＴＸ（登録商標）（例えば、ＬＩＴＸ（登録商標）２００ ｃａｒｂｏｎ）、ＰＢＸ（登録商標）（例えば、ＰＢＸ（登録商標）０９ ｃａｒｂｏｎ）、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）ＸＣ、ＣＳＸ−９４６及びＳＣ２の製品名の下でＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ、ＭＡ）から入手可能なカーボンブラックが挙げられる。
ある実施態様において、低ストラクチャーを有することとの組み合わせにおいて、第１のカーボンブラック粒子は、相対的に高いブルナウアー−エメット−テラー（ＢＥＴ）全表面積を有する。より高い表面積を有する粒子は、粒子が電気活性材料粒子と十分に接触し（例えば、被覆し）、所望の電極伝導率を与えることを可能にすることにより、電池の性能を高めることができる。幾つかの実施態様において、カーボンブラック粒子は１５０〜１，５００ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する。ＢＥＴ表面積は、例えば以下の範囲のうちの１つ有するか含むことができる：１５０〜１，３００ｍ２／ｇ、又は１５０〜１，１００ｍ２／ｇ、又は１５０〜９００ｍ２／ｇ、又は１５０〜７００ｍ２／ｇ、又は１５０〜５００ｍ２／ｇ、又は１５０〜３００ｍ２／ｇ、又は３５０〜１，５００ｍ２／ｇ、又は３５０〜１，３００ｍ２／ｇ、又は３５０〜１，１００ｍ２／ｇ、又は３５０〜９００ｍ２／ｇ、又は３５０〜７００ｍ２／ｇ、又は３５０〜５００ｍ２／ｇ、又は５５０〜１，５００ｍ２／ｇ、又は５５０〜１，３００ｍ２／ｇ、又は５５０〜１，１００ｍ２／ｇ、又は５５０〜９００ｍ２／ｇ、又は５５０〜７００ｍ２／ｇ、又は７５０〜１，５００ｍ２／ｇ、又は７５０〜１，３００ｍ２／ｇ、又は７５０〜１，１００ｍ２／ｇ、又は７５０〜９００ｍ２／ｇ、又は９５０〜１，５００ｍ２／ｇ、又は９５０〜１，３００ｍ２／ｇ、又は９５０〜１，１００ｍ２／ｇ、又は１，０５０〜１，５００ｍ２／ｇ、又は１，０５０〜１，３００ｍ２／ｇ、又は１，１５０〜１，５００ｍ２／ｇ、又は１，１５０〜１，３００ｍ２／ｇ、又は１，３５０〜１，５００ｍ２／ｇ。これらの範囲内の他の範囲は可能である。本開示に開示したすべてのＢＥＴ表面積値は「ＢＥＴ窒素表面積」を指し、全体が参照によって本開示に組み込まれるＡＳＴＭ Ｄ６５５６−１０によって決定される。低ストラクチャー及び高い表面積を有するカーボンブラック粒子の例は、参照によって本開示に組み込まれる米国特許第９，０５３，８７１号に記載される。相対的に高いＢＥＴ表面積を有するカーボンブラック粒子の例は、米国特許第９，０５３，８７１号に記載され、例としては、ＬＩＴＸ（登録商標）（例えば、ＬＩＴＸ（登録商標）２００ ｃａｒｂｏｎ）、ＰＢＸ（登録商標）（例えば、ＰＢＸ（登録商標）０９ ｃａｒｂｏｎ）、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）ＸＣ、ＣＳＸ−９４６、ＢＬＡＣＫ ＰＥＡＲＬＳ（登録商標）（例えば、ＢＬＡＣＫ ＰＥＡＲＬ（登録商標）２０００ ｃａｒｂｏｎ）、及びＳＣ２の製品名の下でＣａｂｐｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ、ＭＡ）から入手可能なカーボンブラックが挙げられる。
幾つかの実施態様において、第１のカーボンブラック粒子は、低ストラクチャー及び／又は高い表面積と組み合わせて、又はそれとは独立して相対的に高い表面エネルギーを有する。高い表面エネルギーを有することは、電気活性材料の粒子への親和性を有する第１のカーボンブラック粒子を与え、これにより、カーボンブラック粒子が電気活性材料の粒子間の接続としてより効率的に役立つことを可能にすると考えられる。本開示で用いられる表面エネルギーは、動的蒸気（水）収着（ＤＶＳ）又は水拡散圧力（以下に記載される）によって測定される。幾つかの実施態様において、カーボンブラックは５〜１５ｍＪ／ｍ２の範囲の表面エネルギー（ＳＥ）を有する。表面エネルギーは、例えば以下の範囲のうちの１つ有するか含むことができる：５〜１３ｍＪ／ｍ２、又は５〜１１ｍＪ／ｍ２、又は５〜９ｍＪ／ｍ２、又は７〜１５ｍＪ／ｍ２、又は７〜１３ｍＪ／ｍ２、又は７〜１１ｍＪ／ｍ２、又は９〜１５ｍＪ／ｍ２、又は９〜１３ｍＪ／ｍ２、又は１１〜１５ｍＪ／ｍ２。これらの範囲内の他の範囲は可能である。相対的に高い表面エネルギーを有するカーボンブラック粒子の例としては、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）ＸＣ、ＣＳＸ−９４６、及びＢＬＡＣＫ ＰＥＡＲＬＳ（登録商標）（例えば、ＢＬＡＣＫ ＰＥＡＲＬ（登録商標）２０００ ｃａｒｂｏｎ）製品名の下でＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ、ＭＡ）から入手可能なカーボンブラックが挙げられる。
水拡散圧力は、（水を吸収しない）カーボンブラック及び水蒸気の表面間の相互作用エネルギーの測定である。拡張圧力は、それが制御雰囲気からの水を吸着際の試料の質量増加を観察することにより測定される。試験において、試料のまわりの雰囲気の相対湿度（ＲＨ）を、０％（純粋な窒素）から約１００％（水で飽和した窒素）に増加させる。試料及び雰囲気が常に平衡である場合、試料の水拡散圧力（πｅ）は次のように定義される：
Figure 0006936342
 式中、Ｒは気体定数であり、Ｔは温度であり、Ａは本開示に記載されているような試料のＢＥＴ表面積であり、Γは試料に吸着された（モル／ｇｍに変換された）水の量であり、Ｐは雰囲気中の水の分圧であり、Ｐｏは雰囲気中の飽和蒸気圧である。実際には、表面上の水の平衡吸着は１つ又は（好ましくは）幾つかの離散的な分圧で測定され、積分は曲線下面積によって見積もられる。
水拡散圧力を測定するための手順は、（参照によってその全体において本開示に組み込まれる）「Ｄｙｎａｍｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｗａｔｅｒ， Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ」、ｒｅｖ．２００５年２月８日において詳述され、ここで要約される。分析の前に、分析される１００ｍｇのカーボンブラックは１２５℃で３０分間オーブンにおいて乾かされた。（ＳＭＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， Ｍｏｎａｒｃｈ Ｂｅａｃｈ， Ｃａｌｉｆ．によって供給された）表面測定システムＤＶＳ１装置内のインキュベーターが２時間の間２５℃で安定していたことを確認した後に、試料カップは試料及び参照室の両方に入れられた。ターゲットＲＨは、カップを乾かし、かつ安定な質量ベースラインを確立するように、１０分間０％に設定された。静電気を放電し、天びんを風袋引きした後、約１０−１２ｍｇのカーボンブラックが試料室のカップに加えられた。試料室を密閉した後に、０％のＲＨで試料を平衡化させた。平衡化の後、試料の初期重量が記録された。次いで、窒素雰囲気の相対湿度を約０、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、及び９５％ＲＨのレベルに順次に増加させ、各ＲＨ水準にて２０分間装置を平衡化させた。各湿度レベルで吸着された水の質量が記録され、これから水拡散圧力が計算された（上記参照）。測定は２つの別個の試料で２度行われ、平均値が報告される。
幾つかの実施態様において、第１のカーボンブラック粒子は、低ストラクチャー、高い表面積、及び／又は高い表面エネルギーと組み合わせて、又はそれとは独立して相対的に低い密度を有する。低い密度を有することは、短距離の伝導率を有する第１のカーボンブラック粒子を与えると考えられる。幾つかの実施態様において、カーボンブラックは、０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有する。密度は、例えば以下の範囲のうちの１つ有するか含むことができる：０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ３、又は０．０５〜０．１ｇ／ｃｍ３、又は０．１〜０．２ｇ／ｃｍ３、又は０．１〜０．１５ｇ／ｃｍ３、又は０．１５〜０．２ｇ／ｃｍ３。これらの範囲内の他の範囲は可能である。本開示に開示されるように、密度はＡＳＴＭ Ｄ７４８１−０９によって決定される。相対的に低い密度を有するカーボンブラック粒子の例としては、「けばのある」カーボンブラック粒子、たとえばＬＩＴＸ（登録商標）（例えば、ＬＩＴＸ（登録商標）２００ ｃａｒｂｏｎ）及びＶＵＬＣＡＮ（登録商標）ＸＣの製品名の下でＣａｂｐｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なカーボンブラックが挙げられる。
他の実施態様において、第１のカーボンブラック粒子は、低ストラクチャー、高い表面積、高い表面エネルギー、及び／又は低い密度と組み合わせて、又はそれとは独立して（「メジアン径」としても知られている）Ｄ５０値によって示されるような相対的に低い粒子サイズ分布を有する。（例えば電気活性材料の粒子の粒子サイズ分布に対して）低い粒子サイズ分布を有することは、第１のカーボンブラック粒子がより効率的に電気活性材料粒子を被覆することを可能にすると考えられる。幾つかの実施態様において、カーボンブラックは、０．５〜２マイクロメートルの範囲のＤ５０値によって示される粒子サイズ分布を有する。粒子サイズ分布は、例えば以下の範囲のうちの１つ有するか含むことができる：０．５〜１．７５マイクロメートル、又は０．５〜１．５マイクロメートル、又は０．５〜１．２５マイクロメートル、又は０．５〜１マイクロメートル、又は０．５〜０．７５マイクロメートル、又は０．７５〜２マイクロメートル、又は０．７５〜１．７５マイクロメートル、又は０．７５〜１．５マイクロメートル、又は０．７５〜１．２５マイクロメートル、又は０．７５〜１マイクロメートル、又は１〜２マイクロメートル、又は１〜１．７５マイクロメートル、又は１〜１．５マイクロメートル、又は１〜１．２５マイクロメートル、又は１．２５〜２マイクロメートル、又は１．２５〜１．７５マイクロメートル、又は１．２５〜１．５マイクロメートル、又は１．５〜２マイクロメートル、又は１．５〜１．７５マイクロメートル、又は１．７５〜２マイクロメートル。これらの範囲内の他の範囲は可能である。粒子サイズ測定は、Ｈｏｒｉｂａ ＬＡ−９５０Ｖ２粒径分析器及びその付随のソフトウェアを用いて行なわれた。所望の粒子サイズ分布を有するカーボンブラック粒子は、例えば混合、ミリング、及び／又はジェットミリングにより製造されることができる。相対的に低い粒子サイズ分布を有するカーボンブラック粒子の例としては、ＬＩＴＸ（登録商標）（例えば、ＬＩＴＸ（登録商標）２００ ｃａｒｂｏｎ）の製品名の下でＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なカーボンブラックが挙げられる。
次に、第２のカーボンブラック粒子に目を向けると、長距離の伝導率を高めるために、第２のカーボンブラック粒子は、任意の組み合わせにおいて１つ又はそれより多くの特性を有するように選択され、それは電流コレクタに電極内の電気活性材料の粒子間の電子の接続を提供するのを助ける。これらの特性としては次のものが挙げられる：相対的に高いストラクチャー、及び幾つかの実施態様では相対的に低い表面積；相対的に低い表面エネルギー；相対的に高い密度；及び／又は相対的に高い粒子サイズ分布。幾つかの実施態様において、「相対的に高い」及び「相対的に低い」は、本開示に記載された第１のカーボンブラック粒子に関連がある。
ある実施態様において、第２のカーボンブラック粒子は、粒子の相対的に高いストラクチャー、又は体積占有特性を示す、相対的に高い吸油数を有する。所与の質量について、高ストラクチャーのカーボンブラックはさらに広がって、より低ストラクチャーを有するカーボンブラックより多くの体積を占めることができる。電池電極において伝導性の添加剤として用いられる場合、相対的に高いＯＡＮを有するカーボンブラック粒子は、電気活性材料の粒子及び電流コレクタの間の拡張された接続をより効率的に与えることができる。加えて、高ストラクチャー分岐を有するカーボンブラック粒子は、効率的に電解質を保持して、電気活性材料粒子間のボイドをより効率的に埋めることができ、それによってよりイオン電導率をさらに高める。幾つかの実施態様において、第２のカーボンブラック粒子は、２００〜３５０ｍＬ／１００ｇの範囲のＯＡＮを有する。ＯＡＮは、例えば以下の範囲のうちの１つ有するか含むことができる：２００〜３３５ｍＬ／１００ｇ、又は２００〜３２０ｍＬ／１００ｇ、又は２００〜３０５ｍＬ／１００ｇ、又は２００〜２９０ｍＬ／１００ｇ、又は２００〜２７５ｍＬ／１００ｇ、又は２００〜２６０ｍＬ／１００ｇ、又は２００〜２４５ｍＬ／１００ｇ、又は２００〜２３０ｍＬ／１００ｇ、又は２１５〜３５０ｍＬ／１００ｇ、又は２１５〜３３５ｍＬ／１００ｇ、又は２１５〜３２０ｍＬ／１００ｇ、又は２１５〜３０５ｍＬ／１００ｇ、又は２１５〜２９０ｍＬ／１００ｇ、又は２１５〜２７５ｍＬ／１００ｇ、又は２１５〜２６０ｍＬ／１００ｇ、又は２１５〜２４５ｍＬ／１００ｇ、又は２３０〜３５０ｍＬ／１００ｇ、又は２３０〜３３５のｍＬ／１００ｇ、又は２３０〜３２０ｍＬ／１００ｇ、又は２３０〜３０５ｍＬ／１００ｇ、又は２３０〜２９０ｍＬ／１００ｇ、又は２３０〜２７５ｍＬ／１００ｇ、又は２３０〜２６０ｍＬ／１００ｇ、又は２４５〜３５０ｍＬ／１００ｇ、又は２４５〜３３５ｍＬ／１００ｇ、又は２４５〜３２０ｍＬ／１００ｇ、又は２４５〜３０５ｍＬ／１００ｇ、又は２４５〜２９０ｍＬ／１００ｇ、又は２４５〜２７５ｍＬ／１００ｇ、又は２６０〜３５０ｍＬ／１００ｇ、又は２６０〜３３５ｍＬ／１００ｇ、又は２６０〜３２０ｍＬ／１００ｇ、又は２６０〜３０５ｍＬ／１００ｇ、又は２６０〜２９０ｍＬ／１００ｇ、又は２７５〜３５０ｍＬ／１００ｇ、又は２７５〜３３５ｍＬ／１００ｇ、又は２７５〜３２０ｍＬ／１００ｇ、又は２７５〜３０５ｍＬ／１００ｇ、又は２９０〜３５０ｍＬ／１００ｇ、又は２９０〜３３５ｍＬ／１００ｇ、又は２９０〜３２０ｍＬ／１００ｇ、又は３０５〜３５０ｍＬ／１００ｇ、又は３０５〜３３５ｍＬ／１００ｇ、又は３２０〜３５０ｍＬ／１００ｇ。これらの範囲内の他の範囲は可能である。相対的に高いストラクチャーを有するカーボンブラック粒子の例は、２０１６年５月５日に出願された米国仮出願第６３／３３２，１４２号、２０１７年５月４日に出願された米国特許出願第１５／５８６，６７０号に記載され、例としては、ＬＩＴＸ（登録商標）、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）ＸＣ、及びＢＬＡＣＫ ＰＥＡＲＬＳ（登録商標）（例えば、ＢＬＡＣＫ ＰＥＡＲＬ（登録商標）２０００ ｃａｒｂｏｎ）の製品名の下でＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なカーボンブラックが挙げられる。
ある実施態様において、高ストラクチャーを有することと組み合わせて、第１のカーボンブラック粒子は相対的に低いＢＥＴ全表面積を有する。理論により束縛されることはないが、電池の使用中に電池内に生じる可能性がある化学副反応があり、それは、その性能を下げると考えられる。より低い表面積を有する粒子を有することによってこれらの望まれない副反応が生じる可能性がある表面サイトを小さくすることにより、電池の性能を高めることができる。しかしながら、粒子の表面積はバランスのとれたものであるのがよい、すなわち、粒子が十分に電気活性材料を被覆し、所望の電極伝導率を与えることができるように十分に高いのがよい。幾つかの実施態様において、カーボンブラック粒子は５０〜１５０ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を有する。ＢＥＴ表面積は、例えば以下の範囲のうちの１つ有するか含むことができる：５０〜１４０ｍ２／ｇ、又は５０〜１３０ｍ２／ｇ、又は５０〜１２０ｍ２／ｇ、又は５０〜１１０ｍ２／ｇ、又は５０〜１００ｍ２／ｇ、又は５０〜９０ｍ２／ｇ、又は５０〜８０ｍ２／ｇ、又は６０〜１５０ｍ２／ｇ、又は６０〜１４０ｍ２／ｇ、又は６０〜１３０ｍ２／ｇ、又は６０〜１２０ｍ２／ｇ、又は６０〜１１０ｍ２／ｇ、又は６０〜１００ｍ２／ｇ、又は６０〜９０ｍ２／ｇ、又は７０〜１５０ｍ２／ｇ、又は７０〜１４０ｍ２／ｇ、又は７０〜１３０ｍ２／ｇ、又は７０〜１２０ｍ２／ｇ、又は７０〜１１０ｍ２／ｇ、又は７０〜１００ｍ２／ｇ、又は８０〜１５０ｍ２／ｇ、又は８０〜１４０ｍ２／ｇ、又は８０〜１３０ｍ２／ｇ、又は８０〜１２０ｍ２／ｇ、又は８０〜１１０ｍ２／ｇ、又は９０〜１５０ｍ２／ｇ、又は９０〜１４０ｍ２／ｇ、又は９０〜１３０ｍ２／ｇ、又は９０〜１２０ｍ２／ｇ、又は１００〜１５０ｍ２／ｇ、又は１００〜１４０ｍ２／ｇ、又は１００〜１３０ｍ２／ｇ、又は１１０〜１５０ｍ２／ｇ、又は１１０〜１４０ｍ２／ｇ、又は１２０〜１５０ｍ２／ｇ。これらの範囲内の他の範囲は可能である。相対的に低いＢＥＴ表面積を有するカーボンブラック粒子の例としては、ＬＩＴＸ（登録商標）の製品名（例えば、ＬＩＴＸ（登録商標）５０ ｃａｒｂｏｎ）の下でＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏから入手可能なカーボンブラックが挙げられる。
ある実施態様において、第２のカーボンブラック粒子は、高ストラクチャー及び／又は低い表面積と組み合わせて、又はそれとは独立して相対的に低い表面エネルギーを有する。低い表面エネルギーを有することは、電気活性材料の粒子に対するより少ない親和性、及びバインダ等の電極の他の成分に対するより多くの親和性を有する第２のカーボンブラック粒子を与え、これにより、電流コレクタ及び電気活性材料の粒子間の接続として第２のカーボンブラック粒子が役立つことを可能にすると考えられる。幾つかの実施態様において、第２のカーボンブラック粒子は、５ｍＪ／ｍ２以下、例えば検出限界（約２ｍＪ／ｍ２）〜５ｍＪ／ｍ２の表面エネルギーを有する。表面エネルギーは、例えば以下の範囲のうちの１つ有するか含むことができる：検出限界〜４ｍＪ／ｍ２、又は検出限界〜３ｍＪ／ｍ２。ある実施態様において、表面エネルギーは、４ｍＪ／ｍ２未満、又は３ｍＪ／ｍ２未満、又は検出限界である。これらの範囲内の他の範囲は可能である。相対的に低い表面エネルギーを有するカーボンブラック粒子の例は、米国特許第９，２８７，５６５号に記載され、例としては、ＬＩＴＸ（登録商標）の製品名（例えば、ＬＩＴＸ（登録商標）５０ ｃａｒｂｏｎ）の下でＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なカーボンブラックが挙げられる。
幾つかの実施態様において、第２のカーボンブラック粒子は、高ストラクチャー、低い表面積、及び／又は低い表面エネルギーと組み合わせて、又はそれとは独立して相対的に高い密度を有する。高い密度を有することは、長距離の伝導率を有する第２のカーボンブラック粒子を与えると考えられる。幾つかの実施態様において、カーボンブラックは、０．２〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有する。密度は、例えば以下の範囲のうちの１つ有するか含むことができる：０．２〜０．４５ｇ／ｃｍ３、又は０．２〜０．４ｇ／ｃｍ３、又は０．２〜０．３５ｇ／ｃｍ３、又は０．２〜０．３ｇ／ｃｍ３、又は０．２５〜０．５ｇ／ｃｍ３、又は０．２５〜０．４５ｇ／ｃｍ３、又は０．２５〜０．４ｇ／ｃｍ３、又は０．２５〜０．３５ｇ／ｃｍ３、又は０．３〜０．５ｇ／ｃｍ３、又は０．３〜０．４５ｇ／ｃｍ３、又は０．３〜０．４ｇ／ｃｍ３、又は０．３５〜０．５ｇ／ｃｍ３、又は０．３５〜０．４５ｇ／ｃｍ３、又は０．４〜０．５ｇ／ｃｍ３。これらの範囲内の他の範囲は可能である。相対的に高い密度を有する第２のカーボンブラック粒子の例としては、「ペレット化された」カーボンブラック粒子、たとえばＶＵＬＣＡＮ（登録商標）ＸＣ及びＣＳＸ−９４６の製品名の下でＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なカーボンブラックが挙げられる。
他の実施態様において、第２のカーボンブラック粒子は、高ストラクチャー、低い表面積、低い表面エネルギー、及び／又は高い密度と組み合わせて、又はそれとは独立してＤ５０値によって示されるような相対的に高い粒子サイズ分布を有する。高い粒子サイズ分布を有することは、長距離の伝導率を有する第２のカーボンブラック粒子を与えると考えられる。幾つかの実施態様において、第２のカーボンブラック粒子は、Ｄ５０値によって示される２〜２０マイクロメートルの範囲の粒子サイズ分布を有する。粒子サイズ分布は、例えば以下の範囲のうちの１つ有するか含むことができる：２〜１８マイクロメートル、又は２〜１６マイクロメートル、又は２〜１４マイクロメートル、又は２〜１２マイクロメートル、又は２〜１０マイクロメートル、又は２〜８マイクロメートル、又は４〜２０マイクロメートル、又は４〜１８マイクロメートル、又は４〜１６マイクロメートル、又は４〜１４マイクロメートル、又は４〜１２マイクロメートル、又は４〜１０マイクロメートル、又は６〜２０マイクロメートル、又は６〜１８マイクロメートル、又は６〜１６マイクロメートル、又は６〜１４マイクロメートル、又は６〜１２マイクロメートル、又は８〜２０マイクロメートル、又は８〜１８マイクロメートル、又は８〜１６マイクロメートル、又は８〜１４マイクロメートル、又は１０〜２０マイクロメートル、又は１０〜１８マイクロメートル、又は１０〜１６マイクロメートル、又は１２〜２０マイクロメートル、又は１２〜１８マイクロメートル、又は１４〜２０マイクロメートル。これらの範囲内の他の範囲は可能である。相対的に高い粒子サイズ分布を有する第２のカーボンブラック粒子の例としては、ＬＩＴＸ（登録商標）の製品名（例えば、ＬＩＴＸ（登録商標）５０ ｃａｒｂｏｎ）の下でＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なカーボンブラックが挙げられる。
第１及び第２のカーボンブラック粒子が異なる粒子サイズ分布（例えば、０．５〜２マイクロメートル及び２〜２０マイクロメートル）を有するため、幾つかの実施態様において、それらの組み合わされた粒子サイズ分布は、０．５〜２０マイクロメートルの範囲であり、２つの別個のピークを有する二峰性である。組み合わされた二峰性の粒子サイズ分布は、例えば以下の範囲のうちの１つ有するか、含むことができる：０．５〜１８マイクロメートル、又は０．５〜１６マイクロメートル、又は０．５〜１４マイクロメートル、又は０．５〜１２マイクロメートル、又は０．５〜１０マイクロメートル、又は０．５〜８マイクロメートル、又は０．５〜６マイクロメートル、又は２〜２０マイクロメートル、２〜１８マイクロメートル、又は２〜１６マイクロメートル、又は２〜１４マイクロメートル、又は２〜１２マイクロメートル、又は２〜１０マイクロメートル、又は２〜８マイクロメートル、又は４〜２０マイクロメートル、又は４〜１８マイクロメートル、又は４〜１６マイクロメートル、又は４〜１４マイクロメートル、又は４〜１２マイクロメートル、又は４〜１０マイクロメートル、又は６〜２０マイクロメートル、又は６〜１８マイクロメートル、又は６〜１６マイクロメートル、又は６〜１４マイクロメートル、又は６〜１２マイクロメートル、又は８〜２０マイクロメートル、又は８〜１８マイクロメートル、又は８〜１６マイクロメートル、又は８〜１４マイクロメートル、又は１０〜２０マイクロメートル、又は１０〜１８マイクロメートル、又は１０〜１６マイクロメートル、又は１２〜２０マイクロメートル、又は１２〜１８マイクロメートル、又は１４〜２０マイクロメートル。これらの範囲内の他の範囲は可能である。
第１及び第２のカーボンブラック粒子は、様々なエネルギー蓄積デバイス、たとえば電池において用いることができる。例として、第１及び第２のカーボンブラック粒子のブレンド（例えば物理的な混合物）は、リチウムイオン電池用の電極（例えば、カソード）組成物において用いることができる。電極組成物は、典型的には１つ又はそれより多くの電気活性材料、バインダ、及び（第１及び第２のカーボンブラック粒子のブレンド等の）伝導性の助剤の混合物を含む。本開示で用いられる「電気活性材料」は、可逆的な、ファラデー、及び／又は容量性の電気化学反応を受けることができる材料を意味する。
幾つかの実施態様において、電気活性材料は、１種又はそれより多くの（例えば、２種）リチウムイオンベースの化合物を含む。例示的な電気活性材料は、次のうちの少なくとも１種から選択されたものを含む：
ＬｉＭＰＯ４（式中、Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、及びＮｉから選択される１種又はそれより多くの金属を表わす。）；
ＬｉＭ’Ｏ２（式中、Ｍ’は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｇａ、及びＳｉから選択される１種又はそれより多くの金属を表す。）；
Ｌｉ（Ｍ”）２Ｏ４（式中、Ｍ”は、がＮｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｇａ、及びＳｉから選択される１種又はそれより多くの金属を表わす。）（例えば、Ｌｉ［Ｍｎ（Ｍ”）］２Ｏ４）；及び
Ｌｉ１＋ｘ（ＮｉｙＣｏ１−ｙ−ｚＭｎｚ）１−ｘＯ２（式中、ｘは０〜１の範囲であり、ｙは０〜１の範囲であり、ｚは０〜１の範囲である。）
ある実施態様において、電気活性材料は、ＬｉＮｉＯ２；ＬｉＮｉｘＡｌｙＯ２（式中、ｘは０．８〜０．９９で変動し、ｙは０．０１〜０．２で変動し、ｘ＋ｙ＝１である。）；ＬｉＣｏＯ２（ＬＣＯ）；ＬｉＭｎ２Ｏ４；Ｌｉ２ＭｎＯ３；ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４；ＬｉＦｅｘＭｎｙＣｏｚＰＯ４（式中、ｘは０．０１〜１で変動し、ｙは０．０１〜１で変動し、ｚは０．０１〜０．２で変動し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。）；及びＬｉＮｉ１−ｘ−ｙＭｎｘＣｏｙＯ２（式中、ｘは０．０１〜０．９９の範囲であり、ｙは０．０１〜０．９９の範囲である。）のうちの少なくとも１種から選択される。
他の実施態様において、電気活性材料は、Ｌｉ２ＭｎＯ３；ＬｉＮｉ１−ｘ−ｙＭｎｘＣｏｙＯ２（式中、ｘは０．０１〜０．９９の範囲であり、ｙは０．０１〜０．９９の範囲である。）；ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４；Ｌｉ１＋ｘ（ＮｉｙＣｏ１−ｙ−ｚＭｎｚ）１−ｘＯ２（ＮＣＭ）（式中、ｘは０〜１の範囲であり、ｙは０〜１の範囲であり、ｚは０〜１の範囲である。）；及びＬｉ２ＭｎＯ３相及びＬｉＭｎ２Ｏ３相のうちの少なくとも１種を含有する層−層組成物のうちの少なくとも１種から選択される。
幾つかの実施態様において、電極は、ニッケルドープＭｎスピネル、及び層−層Ｍｎリッチ組成物を有する活性材料の混合物を含む。ニッケルドープＭｎスピネルは、式ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４を有することができ、層―層Ｍｎリッチ組成物は、Ｌｉ２ＭｎＯ３又はＬｉＭｎ２Ｏ３相、及びこれらの混合物を含有することができる。
電極内の１種又は複数種の電気活性材料の濃度は、特定の種類のエネルギー蓄積デバイスに応じて変更することができる。幾つかの実施態様において、電気活性材料は、組成物の全質量に対して質量により少なくとも８０％の量、例えば、組成物の全質量に対して質量により少なくとも９０％の量、８０％〜９９％の範囲の量、又は９０％〜９９％の範囲の量でカソード組成物中に存在する。電気活性材料は、典型的には粒子の形態である。
幾つかの実施態様において、電気活性材料は、本開示に記載された２種又はそれより多くの電気活性材料の混合物（例えば第１及び第２の電気活性材料）を含む。例えば、第１の電気活性材料は１マイクロメートル≦Ｄ５０≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、第２の電気活性材料は６マイクロメートル≦Ｄ５０≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。別の実施態様において、第１の電気活性材料は１マイクロメートル≦Ｄ５０≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、第２電気活性材料は８マイクロメートル≦Ｄ５０≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。別の実施態様において、第１の電気活性材料は１マイクロメートル≦Ｄ５０≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、第２電気活性材料は１０マイクロメートル≦Ｄ５０≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。２種又はそれより多くの電気活性材料の混合物を有する電極及び電池は、参照によって本開示に組み込まれる、米国特許出願第２０１４／０３７７６５９号に記載される。
典型的には、電極組成物は、形成された電極の機械的性質を高めるために、さらに１種又はそれより多くのバインダを含む。例示的なバインダ材としては、以下に制限されるものではないが、ポリ（ビニルジフルオロエチレン）（ＰＶＤＦ）、ポリ（ビニルジフルオロエチレン−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）等の弗素化ポリマー、ポリイミド、及びポリ（エチレン）オキシド、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、セルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、デンプン、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）等の水溶性バインダ、及びこれらのコポリマー及び混合物が挙げられる。 他の可能なバインダとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、及びフッ素ゴム、及びこれらのコポリマー及び混合物が挙げられる。幾つかの実施態様において、バインダは、組成物の全質量に対して、質量により１〜１０％の量で電極組成物中に存在する。
電気活性材料の濃度のように、第１及び第２のカーボンブラック粒子の濃度は変更することができる。幾つかの実施態様において、カーボンブラック粒子の総量は、電気活性材料に対して質量により０．５〜１０％の範囲であることができる。カーボンブラック粒子の総量は、例えば以下の範囲のうちの１つを有するか含むことができる：質量により０．５〜８％、又は質量により０．５〜６％、又は質量により０．５〜４％、又は質量により０．５〜２％、又は質量により２〜１０％、又は質量により２〜８％、又は質量により２〜６％、又は質量により２〜４％、又は質量により４〜１０％、又は質量により４〜８％、又は質量により４〜６％、又は質量により６〜１０％、又は質量により６〜８％、又は質量により８〜１０％。これらの範囲内の他の範囲は可能である。互いに対して、第１のカーボンブラック粒子は、第２のカーボンブラック粒子に対して質量により１：１０〜１０：１の比で存在することができる。第１のカーボンブラック粒子と第２のカーボンブラック粒子の質量による比は、例えば以下の範囲のうちの１つを有するか含むことができる：１：１０〜８：１、又は１：１０〜６：１、又は１：１０〜４：１、又は３：１０〜１０：１、又は３：１０〜８：１、又は３：１〜６：１、又は５：１〜１０：１又は５：１〜８：１又は７：１〜１０：１。これらの範囲内の他の範囲は可能である。小さい粒子サイズ分布を有する電気活性材料粒子を有するある実施態様において、より多くの第１のカーボンブラック粒子が、電気活性材料粒子を接続するのに用いられる。
電極（例えば、カソード）組成物は、第１及び第２のカーボンブラック粒子に１種又はそれより多くの電気活性材料を（例えば均一に混合することにより）均質的に点在させることにより製造することができる。幾つかの実施態様において、バインダにカーボンブラック粒子及び１種又は複数種の電気活性材料が均質的に点在している。電極組成物は、１種又は複数種の粒子状の電気活性材料、カーボンブラック粒子、及びバインダ（存在する場合）が、１種又はそれより多くの溶媒の存在下で組み合わせられた、ペースト又はスラリーの形態をとることができる。例示的な溶媒としては、例えば、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、アセトン、アルコール、及び水が挙げられる。得られる混合物が実質的に均質である限り、電極組成物の成分は、任意の順序で溶媒中で組み合わせることができ、それは、振とう、撹拌等により達成することができる。ある実施態様において、電極組成物は、ペースト又はスラリーからの溶剤除去により得られる固体である。
他の実施態様において、電極組成物は、異なる粒子サイズ分布を有するカーボンブラック粒子を作り出す２つの分散工程を有する方法を用いて製造される。例えば、高エネルギー／速度を用いて（例えばＳＰＥＸ（登録商標）８０００Ｍミキサ／ミルを用いて）、出発カーボンブラック粒子を高度に分散させ、低い粒子サイズ分布を有する第１のカーボンブラック粒子を製造することができる。その後、より多くの出発カーボンブラック粒子を、製造された第１のカーボンブラック粒子に加え、より低いエネルギー／速度を用いて（例えばＴｈｉｎｋｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのミキサ／ミルを用いて）分散させ、高い粒子サイズ分布及び低いレベルの分散を有する第２のカーボンブラック粒子を製造することができる。出発カーボンブラック粒子は、本開示に記載されたカーボンブラック粒子のいずれかであることができ、この２工程分散プロセスを用いて、異なる粒子サイズ分布、又は異なるレベルの分散を有する出発カーボンブラック粒子をさらに与えることができる。第１及び第２のカーボンブラック粒子は、同じ初期のカーボンブラック粒子であることができ、または第１及び第２のカーボンブラック粒子は、異なる初期のカーボンブラック粒子であることができる。例えば、異なるレベルの分散を有するカーボンブラック粒子は、同じＢＥＴ表面積、吸油数、表面エネルギー、密度等を有する、同一種類及び／又はグレード（例えば、両方ともＬＩＴＸ（登録商標）ＨＰ ｃａｒｂｏｎ）であることができる。他の実施態様において、異なるレベルの分散を有するカーボンブラック粒子は、１種又はそれより多くの異なる特性（例えば、ＢＥＴ表面積、吸油数、表面エネルギー、密度等）を有する異なる種類及び／又はグレード（例えば、ＬＩＴＸ（登録商標）ＨＰ ｃａｒｂｏｎ及びＶＵＬＣＡＮ（登録商標）ｃａｒｂｏｎ）であることができる。次いで、バインダ及び１種又は複数種の電気活性材料を、上記のカーボンブラック粒子の混合物に加えることができる。他の実施態様において、出発カーボンブラック粒子を個別のバッチにおいて異なるレベルで分散させることができ、バッチを後に組み合わせることができる。
種々の実施態様において、電極組成物、電極及び／又は電池は、第１及び第２のカーボン粒子、たとえば異なるレベルの分散を有するカーボン粒子を含有する伝導性の添加剤組成物（例えばスラリー、分散、ペースト）を用いて製造される。伝導性の添加剤組成物は、典型的にはＮＭＰ等の溶媒を含有する。伝導性の添加剤組成物は、製造中のハンドリング（例えばより少ないダスト）及び処理（例えば、輸送、調量）の容易さを与える。
幾つかの実施態様において、電極は、電気導電性基材（例えばアルミニウム電流コレクタ）の上にペーストを堆積させ、次いで溶媒を除去することにより形成される。ある実施態様において、ペーストは、（例えばより低い固体量を有する）粘性の低いペーストで生じる場合がある固有の欠陥（例えば、クラッキング）の形成を最小限にしつつ、基材上への沈積を可能にするのに十分な高い個体量を有する。さらに、より高い固体量は、必要とされる溶媒の量を減らす。溶媒は、環境温度で、又は低い加熱条件、例えば２０〜１００℃の範囲の温度の下でペーストを乾かすことにより除去される。堆積したカソード／電流コレクタを、所望の面積に切断し、任意選択的に、次いでカレンダー処理することができる。幾つかの実施態様において、完成した電極は、４０〜２００マイクロメートルの範囲の厚さを有する。
形成された電極は、例えばＹｕｐｉｎｇ Ｗｕ， ＣＲＣ ｐｒｅｓｓ，（２０１５）による「Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｉｏｎ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」に記載されているような当分野において既知の方法に従って、リチウムイオン電池に組み込まれることができる。
他の実施態様において、高ストラクチャーカーボンブラック粒子は、一次アルカリ電池、一次リチウム電池、ニッケル金属水素電池、ナトリウム電池、リチウム硫黄電池、リチウム空気電池、及びスーパーコンデンサ等の他のエネルギー蓄積デバイスの電極において用いられる（例えば、組み込まれる）。係るデバイスを製造する方法は、当分野において知られており、例えばＴＲ Ｃｒｏｍｐｔｏｎ， Ｎｅｗｎｅｓｓ（２０００）による「Ｂａｔｔｅｒｙ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｂｏｏｋ」に記載される。
実施例
例１
スラリーミルベースは、３種の混合ツール／ミキサを用いることにより、１０質量％固体、３つのレベルの分散で質量比４：３のＬＩＴＸ（登録商標）２００Ｄカーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからの９７ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、及び１５７ｇ／１００ｍＬの吸油数（ＯＡＮ））及びＰＶＤＦ（Ａｒｋｅｍａ、Ｋｙｎａｒ（登録商標）ＨＳＶ ９００）を混合することにより調製された。
Figure 0006936342
粒子サイズ測定は、Ｈｏｒｉｂａ ＬＡ−９５０Ｖ２粒径分析器を用いて行なわれた。カーボンブラック及びＰＶＤＦミルベーススラリーの結果として生じる粒子サイズ分布は、図１に示される。
調製されたままのミルベースは、７０質量％のスラリー固体量にて配合物ＮＣＭ：ＣＢ：ＰＶＤＦ ９６．５：２：１．５（質量）においてリチウムイオンカソードを調製するのに用いられた。ＮＣＭはＮＣＭ １１１（Ｔｏｄａ Ｃｏ．）であり、Ｔｈｉｎｋｙ ＡＲＥ３１０ミキサを用いて、２０分間ミルベーススラリーに混合された。
電極スラリーは、自動ドクターブレード塗布機（ＭＴＩ社からのモデルＭＳＫ−ＡＦＡ−ＩＩＩ）を用いて、アルミ箔上で被覆された。ＮＭＰを８０℃に設定されたコンベクションオーブンにおいて２０分間蒸発させた。電極ペーストは、１０ｍｇ／の乾燥電極量で被覆され、手動のロールプレスを用いて２．５ｇ／ｃｃの密度にカレンダー処理された。
被覆された電極のシート抵抗は、Ｌｕｃａｓ Ｌａｂ ３０２ ４プローブスタンド、及びＫｅｉｔｈｌｅｙ ２４１０Ｃ ｓｏｕｒｃｅ ｍｅｔｅｒの後部に接続されたＳＰ４プローブヘッドにより測定された。４線式測定が基材の伝導率に強い寄与をもたらすことが分かったため、測定は２線式コンフィギュレーションモードにおいて行なわれた。報告された値は、０．１ｍＡの電流、及び２．５ｇ／ｃｃのカソードカレンダー処理密度での装置からの直接のオーム読み取り値である。図２に示された結果は、Ｔｈｉｎｋｙプラネタリーミキサで調製された、最も低い分散レベル、１ミクロンより大きいＤ５０の二峰性にて達成された最良の伝導率と共に、スラリー混合方法の強い影響を示す。
例２
例１のカソードは、２０３２コインセルハーフセルにおいて試験された。直径１５ミリメートルのディスクにコインセル調製のための穴を開け、減圧下で最低４時間、１１０℃で乾燥させた。ディスクは、手動のロールプレスを用いて２．５ｇ／ｃｃにてカレンダー処理され、リチウム箔に対して試験するために、アルゴン充填グローブボックス（Ｍ−Ｂｒａｕｎ）内の２０３２コインセルに組みつけられた。ガラス繊維精密濾過膜（Ｗｈａｔｍａｎ ＧＦ／Ａ）がセパレーターとして用いられた。電解質は、１００マイクロリットルのエチレンカーボネート−ジメチルカーボネート−エチルメチルカーボネート（ＥＣ−ＤＭＣ−ＥＭＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）１％、ＬｉＰＦ６ １Ｍ（バスフ）だった。試験される各配合物について４つのコインセルが組み立てられた。報告される容量は、活性カソードマスのｍＡｈ／ｇにおいて標準化された、４つのコインセルの平均である。図３に示される結果は、電極のシート抵抗で観察された傾向を確認する：最良の容量保持率対放電率は、Ｔｈｉｎｋｙプラネタリーミキサで調製された最も低いレベルのカーボン分散を有する電極で達成された。
例３
ＬＩＴＸ（登録商標）３００カーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからの１６９ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、及び１５４ｇ／１００ｍＬの油吸着数（ＯＡＮ））は、３種の粉末形態において用いられた：ペレット、ハンマーミル、及びジェットミル。それらのカーボンブラックを、０．６：１の質量比のＣＢ：ＰＶＤＦ及び１０質量％全固形分で、ＮＭＰ中のＰＶＤＦを有するミルベースにおいて分散させた。ミルベース分散液は、２０分間２０００ｒｐｍでＴｈｉｎｋｙ ＡＲＥ３１０プラネタリーミキサを用いて調製された。粒子サイズ測定はＨｏｒｉｂａ ＬＡ−９５０Ｖ２粒径分析器を用いて行なわれた。図４に示されるように、ペレットは最も大きい粒子サイズを有し、ハンマーミルは中間の粒子サイズを有し、ジェットミル試料は、最も小さい粒子サイズを有していた。
ミルベースは、９８．４：０．６：１のリチウムイオン活性材料（活性材料はＬＣＯ（Ｕｍｉｃｏｒｅ）及びＮＣＭ（Ｔｏｄａ）の８０：２０ブレンドである）：ＣＢ：ＰＶＤＦでリチウムイオンカソードを調製するのに用いられ、２０ｍｇ／ｃｍ２にてＡｌ箔上で被覆され、３．３ｇ／ｃｃの密度でカレンダー処理された。ミルベース及び活性カソード粒子は、２０分間２０００ｒｐｍでＴｈｉｎｋｙ ＡＲＥ３１０プラネタリーミキサにより混合された。例１に記載されるように測定された乾燥電極のシート抵抗は、最も低い電極シート抵抗がハンマーミル試料で達成されることを示した。すなわち中間の分散レベル、その一方で最良の分散レベル（ジェットミル試料）はより高いシート抵抗を有していた（図５）。
例４
例３のカソードは、例２に記載されているのと同じ手順を用いて、２０３２コインセルハーフセルにおいて試験された。図６に示される結果は、電極のシート抵抗で観察された傾向を確認する：最良の容量保持率対放電率は、ハンマーミルにかけられたカーボンブラックから調製された中間のレベルのカーボン分散を有する電極で達成された。
例５
ＬＩＴＸ（登録商標）ＨＰカーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからの９５ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、及び２４５ｇ／１００ｍＬ吸油数（ＯＡＮ））を用いて、表２に示される４種の方法によって１０ｗｔ％固体のミルベースが調製された。
Figure 0006936342
粒子サイズ測定はＨｏｒｉｂａ ＬＡ−９５０Ｖ２粒径分析器を用いて行なわれた。図７に示されるように、分布はすべて、最も分散した単峰性の試料Ａを除いて二峰性だった。上記のミルベースを用いて、ＮＣＭ添加の後にＳｐｅｘミルツール（３０ｍｉｎの混合時間）及び７０ｗｔ％全固形分でカソードスラリーが調製された。スラリーを用いて、１０ｍｇ／ｃｍ２の面積量にてＮＣＭ １１１：ＣＢ：ＰＶＤＦ ９６．５：２：１．５として配合されたＮＣＭ電極が被覆され、２．５ｇ／ｃｃにてカレンダー処理された。
例１に記載されるように測定された乾燥電極のシート抵抗は、最も低い電極シート抵抗が試料Ｄで達成され、より高いレベルの分散がより高い電極シート抵抗を引き起こしたことを示した（図８）。これは、粒子サイズ分布のより高い直径のフラクションによって与えられる長距離の伝導率が高い電極伝導率を与えるという明瞭な指標であると考えられる。
試料Ａ、Ｂ、及びＣからのカソードは、例２に記載されているのと同じ手順を用いて、２０３２コインセルハーフセル内で試験された。図９に示された結果は、電極のシート抵抗で観察された傾向を確認する：カーボンブラックの二峰性の分散を有する試料Ｂ及びＣは、電極のより高い比容量をもたらし、利益は５Ｃ（１２分の放電）及び１０Ｃ（６分）のより高い放電率にて著しく増加した。
例６
カソードスラリーは、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）中で予分散ＬＩＴＸ（登録商標）２００カーボンブラックによって初めに調製された。この予分散は、ラボスケールメディアミル（Ｎｅｔｚｓｃｈ ＭｉｎｉＣｅｒ）を用いて、１ｗｔ％分散剤と共に２０ｗｔ％のカーボンブラックにて行われた。高いミルエネルギー及び低いミルエネルギー試料の比較があるように、ミルエネルギーが変えられた２種の試料が比較された。高いミルエネルギーで、ＬＩＴＸ（登録商標）２００カーボンブラックは、ｄ５０約０．４ミクロンを有する小さい単峰性の粒子サイズまでミリングされた。図１０に示されるように、より低いミルエネルギーで、粒子サイズは、約０．４ミクロンの１つのピーク及び１ミクロン付近の第２のピークを有する二峰性だった。
次いで、２つの別個の粒子サイズ分布を有するミルベースはリチウム含有活性材料、ＮＣＭ１１１と混合され、その結果、アルミ箔上で被覆し、乾燥した場合、カソードは、１０ｍｇ／ｃｍ２の活性量で９６．５ｗｔ％のＮＣＭ １１１、２ｗｔ％のＬＩＴＸ（登録商標）２００の伝導性添加剤、及び１．５ｗｔ％のＰＶＤＦを含有していた。乾燥した後に、カソードのシート抵抗は測定され、次いで、カソードは圧縮され、図１１に示されるように、ある範囲のカソード密度においてシート抵抗が測定されるように、このプロセスが繰り返された。単峰性の粒子サイズ分布を有する過剰にミルにかけられた試料は、二峰性分布を示す材料で製造されたカソードより高い電気抵抗を有するカソードをもたらした。このより高い抵抗は、特に、２．８ｇ／ｃｍ３の密度に圧縮されたこれらのカソードにより製造されたコインセルにおいて、高いＣ−率にて容量の低減を引き起こす（図１２）。
本発明を記載する文脈において（特に以下の特許請求の範囲の文脈において）、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」という用語並びに同様の指示語の使用は、本開示で別段の指摘がないか又は文脈によって明確に否定されない限り、単数及び複数の両方を包含すると解されるべきである。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語は、特に断りのない限り、オープンエンドの用語（すなわち、「含むが、制限されない」ことを意味する）として解されるべきである。本開示における値の範囲の記載は、本開示で別段の示唆がない限り、範囲内に含まれる各々の別個の値を個々に言及することの省略方法として機能することが意図されるに過ぎず、各々の別個の値は、それが本開示で個々に列挙されたかのように本明細書中に組み込まれる。本開示に記載の全ての方法は、本開示で別段の示唆がないか又は文脈によって明確に否定されない限り、任意の適切な順序で実施することができる。本開示で提供される任意の及び全ての例又は例示的な語（例えば「等（ｓｕｃｈ ａｓ）」）の使用は、本発明をより明らかにすることを意図したものに過ぎず、特許請求の範囲に別段の記載がない限り、本発明の範囲に関する限定を与えるものではない。本明細書中の如何なる言語も、本発明の実施に必須であるように、特許請求の範囲に記載されていない任意の要素を示すものとして解釈されるべきではない。
全ての出版物、特許出願、及び特許は、その全体において参照により本開示に組み込まれる。
本発明の他の実施態様は、本明細書の考察及び本開示に開示した本発明の実施から当業者に明らかになるであろう。本明細書及び実施例は単に例示的なものとして考慮され、本発明の真の範囲及び精神は、以下の特許請求の範囲及びこれらの均等物によって示されることが意図される。
本開示は以下も包含する。
［１］
第１のリチウムイオンベースの電気活性材料；
第１の吸油数を有する第１のカーボンブラック粒子；及び
前記第１の吸油数より大きい第２の吸油数を有する、前記第１のカーボンブラック粒子とは異なる第２のカーボンブラック粒子を含む電極。
［２］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１のＢＥＴ表面積を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１のＢＥＴ表面積より小さい第２のＢＥＴ表面積を有する、［１］に記載の電極。
［３］
前記第１の吸油数が１００〜２００ｍＬ／１００ｇの範囲である、［１］又は［２］に記載の電極。
［４］
前記第２の吸油数が２００〜３５０ｍＬ／１００ｇの範囲である、［１］〜［３］のいずれかに記載の電極。
［５］
前記第１のカーボンブラック粒子が１５０〜１５００ｍ ２ ／ｇの範囲の第１のＢＥＴ表面積を有する、［１］〜［４］のいずれかに記載の電極。
［６］
前記第２のカーボンブラック粒子が５０〜１５０ｍ ２ ／ｇの範囲の第２のＢＥＴ表面積を有する、［１］〜［５］のいずれかに記載の電極。
［７］
前記第１のカーボンブラック粒子が、前記第２のカーボンブラック粒子に対して１：１０〜１０：１の比で存在する、［１］〜［６］のいずれかに記載の電極。
［８］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、リチウムイオンベースの電気活性材料に対して０．５〜１０のｗｔ％の量で存在する、［１］〜［７］のいずれかに記載の電極。
［９］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、０．５〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［１］〜［８］のいずれかに記載の電極。
［１０］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、二峰性の粒子サイズ分布を有する、［１］〜［９］のいずれかに記載の電極。
［１１］
前記第１のカーボンブラック粒子が、０．５〜２マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［１］〜［１０］のいずれかに記載の電極。
［１２］
前記第２のカーボンブラック粒子が、２〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［１］〜［１１］のいずれかに記載の電極。
［１３］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１の表面エネルギーを有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の表面エネルギーより低い第２の表面エネルギーを有する、［１］〜［１２］のいずれかに記載の電極。
［１４］
前記第１のカーボンブラック粒子が５〜２０ｍＪ／ｍ ２ の範囲の第１の表面エネルギーを有し、前記第２のカーボンブラック粒子が０．１〜５ｍＪ／ｍ ２ の範囲の第２の表面エネルギーを有する、［１］〜［１３］のいずれかに記載の電極。
［１５］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１の密度を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の密度より高い第２の密度を有する、［１］〜［１４］のいずれかに記載の電極。
［１６］
前記第１のカーボンブラック粒子が０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ ３ の範囲の第１の密度を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が０．２〜０．５ｇ／ｃｍ ３ の範囲の第２の密度を有する、［１］〜［１５］のいずれかに記載の電極。
［１７］
前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が、０．１〜２０マイクロメートルの範囲の粒子サイズ分布を有する、［１］〜［１６］のいずれかに記載の電極。
［１８］
第２のリチウムイオンベースの電気活性材料をさらに含み、前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が、１マイクロメートル≦Ｄ ５０ ≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、前記第２のリチウムイオンベースの電気活性材料が、５マイクロメートル＜Ｄ ５０ ≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［１］〜［１７］のいずれかに記載の電極。
［１９］
前記電極が、４０〜２００マイクロメートルの範囲の厚さを有する、［１］〜［１８］のいずれかに記載の電極。
［２０］
［１］〜［１９］のいずれかに記載の電極を含む電池。
［２１］
第１のリチウムイオンベースの電気活性材料；
第１の表面エネルギーを有する第１のカーボンブラック粒子；及び
前記第１の表面エネルギーより小さい第２の表面エネルギーを有する、前記第１のカーボンブラック粒子とは異なる第２のカーボンブラック粒子を含む電極。
［２２］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１のＢＥＴ表面積を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１のＢＥＴ表面積より小さい第２のＢＥＴ表面積を有する、［２１］に記載の電極。
［２３］
前記第１の表面エネルギーが、５〜２０ｍＪ／ｍ ２ の範囲である、［２１］又は［２２］に記載の電極。
［２４］
前記第２の表面エネルギーが、０．１〜５ｍＪ／ｍ ２ の範囲である、［２１］〜［２３］のいずれかに記載の電極。
［２５］
前記第１のカーボンブラック粒子が、１５０〜１５００ｍ ２ ／ｇの範囲の第１のＢＥＴ表面積を有する、［２１］〜［２４］のいずれかに記載の電極。
［２６］
前記第２のカーボンブラック粒子が、５０〜１５０ｍ ２ ／ｇの範囲の第２のＢＥＴ表面積を有する、［２１］〜［２５］のいずれかに記載の電極。
［２７］
前記第１のカーボンブラック粒子が、前記第２のカーボンブラック粒子に対して１：１０〜１０：１の比で存在する、［２１］〜［２６］のいずれかに記載の電極。
［２８］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、リチウムイオンベースの電気活性材料に対して０．５〜１０ｗｔ％の量で存在する、［２１］〜［２７］のいずれかに記載の電極。
［２９］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［２１］〜［２８］のいずれかに記載の電極。
［３０］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、二峰性の粒子サイズ分布を有する、［２１］〜［２９］のいずれかに記載の電極。
［３１］
前記第１のカーボンブラック粒子が、０．５〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［２１］〜［３０］のいずれかに記載の電極。
［３２］
前記第２のカーボンブラック粒子が、２〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［２１］〜［３１］のいずれかに記載の電極。
［３３］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１の密度を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の密度より高い第２の密度を有する、［２１］〜［３２］のいずれかに記載の電極。
［３４］
前記第１のカーボンブラック粒子が０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ ３ の範囲の第１の密度を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が０．２〜０．５ｇ／ｃｍ ３ の範囲の第２の密度を有する、［２１］〜［３３］のいずれかに記載の電極。
［３５］
前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が、０．１〜２０マイクロメートルの範囲の粒子サイズ分布を有する、［２１］〜［３４］のいずれかに記載の電極。
［３６］
第２のリチウムイオンベースの電気活性材料をさらに含み、前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が１マイクロメートル≦Ｄ ５０ ≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、前記第２のリチウムイオンベースの電気活性材料が５マイクロメートル＜Ｄ ５０ ≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［２１］〜［３５］のいずれかに記載の電極。
［３７］
前記電極が、４０マイクロメートル〜２００マイクロメートルの範囲の厚さを有する、［２１］〜［３６］のいずれかに記載の電極。
［３８］
［２１］〜［３７］のいずれかに記載の電極を含む電池。
［３９］
第１のリチウムイオンベースの電気活性材料；
第１の密度を有する第１のカーボンブラック粒子；及び
前記第１の密度より大きい第２の密度を有する、前記第１のカーボンブラック粒子とは異なる第２のカーボンブラック粒子を含む電極。
［４０］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１のＢＥＴ表面積を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１のＢＥＴ表面積より小さい第２のＢＥＴ表面積を有する、［３９］に記載の電極。
［４１］
記第１の密度が、０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ ３ の範囲である、［３９］又は［４０］に記載の電極。
［４２］
前記第２の密度が、０．２〜０．５ｇ／ｃｍ ３ の範囲である、［３９］〜［４１］のいずれかに記載の電極。
［４３］
前記第１のカーボンブラック粒子が１５０〜１５００ｍ ２ ／ｇの範囲の第１のＢＥＴ表面積を有する、［３９］〜［４２］のいずれかに記載の電極。
［４４］
前記第２のカーボンブラック粒子が５０〜１５０ｍ ２ ／ｇの範囲の第２のＢＥＴ表面積を有する、［３９］〜［４３］のいずれかに記載の電極。
［４５］
前記第１のカーボンブラック粒子が、前記第２のカーボンブラック粒子に対して１：１０〜１０：１の比で存在する、［３９］〜［４４］のいずれかに記載の電極。
［４６］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、リチウムイオンベースの電気活性材料に対して０．５〜１０ｗｔ％の量で存在する、［３９］〜［４５］のいずれかに記載の電極。
［４７］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［３９］〜［４６］のいずれかに記載の電極。
［４８］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、二峰性の粒子サイズ分布を有する、［３９］〜［４７］のいずれかに記載の電極。
［４９］
前記第１のカーボンブラック粒子が、０．５〜２マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［３９］〜［４８］のいずれかに記載の電極。
［５０］
前記第２のカーボンブラック粒子が、２〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［３９］〜［４９］のいずれかに記載の電極。
［５１］
前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が、０．１〜２０マイクロメートルの範囲の粒子サイズ分布を有する、［３９］〜［５０］のいずれかに記載の電極。
［５２］
第２のリチウムイオンベースの電気活性材料をさらに含み、前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が１マイクロメートル≦Ｄ ５０ ≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、前記第２のリチウムイオンベースの電気活性材料が５マイクロメートル＜Ｄ ５０ ≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［３９］〜［５１］のいずれかに記載の電極。
［５３］
前記電極が、４０マイクロメートル〜２００マイクロメートルの範囲の厚さを有する、［３９］〜［５２］のいずれかに記載の電極。
［５４］
［３９］〜［５３］のいずれかに記載の電極を含む電池。
［５５］
第１のレベルの分散を有する第１のカーボンブラック粒子を形成することと；
前記第１のレベルの分散より低い第２のレベルの分散を有する第２のカーボンブラック粒子を形成することと；
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子と、第１のリチウムイオンベースの電気活性材料とを組み合わせることとを含む、電極の製造方法。
［５６］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１の吸油数を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が第１の吸油数より大きい第２の吸油数を有する、［５５］に記載の方法。
［５７］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１のＢＥＴ表面積を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１のＢＥＴ表面積より小さい第２のＢＥＴ表面積を有する、［５５］又は５６］に記載の方法。
［５８］
前記第１のカーボンブラック粒子が１００〜２００ｍＬ／１００ｇの範囲の吸油数を有する、［５５］〜５７］のいずれかに記載の方法。
［５９］
前記第２のカーボンブラック粒子が２００〜３５０ｍＬ／ｇの範囲の吸油数を有する、［５５］〜［５８］のいずれかに記載の方法。
［６０］
前記第１のカーボンブラック粒子が１５０〜１５００ｍ ２ ／ｇの範囲の第１のＢＥＴ表面積を有する、［５５］〜［５９］のいずれかに記載の方法。
［６１］
前記第２のカーボンブラック粒子が５０〜１５０ｍ ２ ／ｇの範囲の第２のＢＥＴ表面積を有する、［５５］〜［６０］のいずれかに記載の方法。
［６２］
前記第１のカーボンブラック粒子が、前記第２のカーボンブラック粒子に対して１：１０〜１０：１の比で存在する、［５５］〜［６１］のいずれかに記載の方法。
［６３］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、リチウムイオンベースの電気活性材料に対して０．５〜１０ｗｔ％の量で存在する、［５５］〜［６２］のいずれかに記載の方法。
［６４］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［５５］〜［６３］のいずれかに記載の方法。
［６５］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、二峰性の粒子サイズ分布を有する、［５５］〜［６４］のいずれかに記載の方法。
［６６］
前記第１のカーボンブラック粒子が、０．５〜２マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［５５］〜［６５］のいずれかに記載の方法。
［６７］
前記第２のカーボンブラック粒子が、２〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［５５］〜［６６］のいずれかに記載の方法。
［６８］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１の表面エネルギーを有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の表面エネルギーより低い第２の表面エネルギーを有する、［５５］〜［６７］のいずれかに記載の方法。
［６９］
前記第１のカーボンブラック粒子が５〜２０ｍＪ／ｍ ２ の範囲の第１の表面エネルギーを有し、前記第２のカーボンブラック粒子が０．１〜５ｍＪ／ｍ ２ の範囲の第２の表面エネルギーを有する、［５５］〜［６８］のいずれかに記載の方法。
［７０］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１の密度を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の密度より高い第２の密度を有する、［５５］〜［６９］のいずれかに記載の方法。
［７１］
前記第１のカーボンブラック粒子が０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ ３ の範囲の第１の密度を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が０．２〜０．５ｇ／ｃｍ ３ の範囲の第２の密度を有する、［５５］〜［７０］のいずれかに記載の方法。
［７２］
前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が、０．１〜２０マイクロメートルの範囲の粒子サイズ分布を有する、［５５］〜［７１］のいずれかに記載の方法。
［７３］
さらに、前記第１及び第２のカーボンブラック粒子と、第２のリチウムイオンベースの電気活性材料とを組み合わせることを含み、前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が１マイクロメートル≦Ｄ ５０ ≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、前記第２のリチウムイオンベースの電気活性材料が５マイクロメートル＜Ｄ ５０ ≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する。［５５］〜［７２］のいずれかに記載の方法。
［７４］
前記電極が、４０マイクロメートル〜２００マイクロメートルの範囲の厚さを有する、［５５］〜［７３］のいずれかに記載の方法。
［７５］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、異なるレベルの分散で分散した同じカーボンブラック粒子を含む、［５５］〜［７４］のいずれかに記載の方法。
［７６］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が異なるカーボンブラック粒子を含む。［５５］〜［７５］のいずれかに記載の方法。
［７７］
［５５］〜［７６］のいずれかに記載の方法によって製造された電極を含む電池。
［７８］
第１のレベルの分散を有する第１のカーボンブラック粒子、及び前記第１のレベルの分散より低い第２のレベルの分散を有する第２のカーボンブラック粒子と；溶媒とを含む組成物。
［７９］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１の吸油数を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の吸油数より大きい第２の吸油数を有する、［７８］に記載の組成物。
［８０］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１のＢＥＴ表面積を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１のＢＥＴ表面積より小さい第２のＢＥＴ表面積を有する、［７８］又は［７９］に記載の組成物。
［８１］
前記第１のカーボンブラック粒子が１００〜２００ｍＬ／１００ｇの範囲の吸油数を有する、［７８］〜［８０］のいずれかに記載の組成物。
［８２］
前記第２のカーボンブラック粒子が２００〜３５０ｍＬ／ｇの範囲の吸油数を有する、［７８］〜［８１］のいずれかに記載の組成物。
［８３］
前記第１のカーボンブラック粒子が、１５０〜１５００ｍ ２ ／ｇの範囲の第１のＢＥＴ表面積を有する、［７８］〜［８２］のいずれかに記載の組成物。
［８４］
前記第２のカーボンブラック粒子が、５０〜１５０ｍ ２ ／ｇの範囲の第２のＢＥＴ表面積を有する、［７８］〜［８３］のいずれかに記載の組成物。
［８５］
前記第１のカーボンブラック粒子が、前記第２のカーボンブラック粒子に対して１：１０〜１０：１の比で存在する、［７８］〜［８４］のいずれかに記載の組成物。
［８６］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、リチウムイオンベースの電気活性材料に対して０．５〜１０ｗｔ％の量で存在する、［７８］〜［８５］のいずれかに記載の組成物。
［８７］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［７８］〜［８６］のいずれかに記載の組成物。
［８８］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、二峰性の粒子サイズ分布を有する、［７８］〜［８７］のいずれかに記載の組成物。
［８９］
前記第１のカーボンブラック粒子が、０．５〜２マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［７８］〜［８８］のいずれかに記載の組成物。
［９０］
前記第２のカーボンブラック粒子が、２〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［７８］〜［８９］のいずれかに記載の組成物。
［９１］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１の表面エネルギーを有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の表面エネルギーより低い第２の表面エネルギーを有する、［７８］〜［９０］のいずれかに記載の組成物。
［９２］
前記第１のカーボンブラック粒子が５〜２０ｍＪ／ｍ ２ の範囲の第１の表面エネルギーを有し、前記第２のカーボンブラック粒子が０．１〜５ｍＪ／ｍ ２ の範囲の第２の表面エネルギーを有する、［７８］〜［９１］のいずれかに記載の組成物。
［９３］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１の密度を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の密度より高い第２の密度を有する、［７８］〜［９２］のいずれかに記載の組成物。
［９４］
前記第１のカーボンブラック粒子が０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ ３ の範囲の第１の密度を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が０．２〜０．５ｇ／ｃｍ ３ の範囲の第２の密度を有する、［７８］〜［９３］のいずれかに記載の組成物。
［９５］
第１のリチウムイオンベースの電気活性材料をさらに含む、［７８］〜［９４］のいずれかに記載の組成物。
［９６］
前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が、０．１〜２０マイクロメートルの範囲の粒子サイズ分布を有する、［９５］に記載の組成物。
［９７］
第２のリチウムイオンベースの電気活性材料をさらに含み、前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が１マイクロメートル≦Ｄ ５０ ≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、前記第２のリチウムイオンベースの電気活性材料が５マイクロメートル＜Ｄ ５０ ≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［９５］又は［９６］に記載の組成物。
［９８］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、異なる分散のレベルで分散した同じカーボンブラック粒子を含む、［７８］〜［９７］のいずれかに記載の組成物。
［９９］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、異なるカーボンブラック粒子を含む、［７８］〜［９７］のいずれかに記載の組成物。
［１００］
前記溶媒がＮ−メチルピロリドンを含む、［７８］〜［９９］のいずれかに記載の組成物。
［１０１］
［７８］〜［１００］のいずれかに記載の組成物を用いて製造された電極。
［１０２］
［１０１］に記載の電極を含む電池。
［１０３］
第１のリチウムイオンベースの電気活性材料と、第１のレベルの分散を有する第１のカーボンブラック粒子及び前記第１のレベルの分散より低い第２のレベルの分散を有する第２のカーボンブラック粒子とを組み合わせることを含む、電極の製造方法。
［１０４］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１の吸油数を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の吸油数より大きい第２の吸油数を有する、［１０３］に記載の方法。
［１０５］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１のＢＥＴ表面積を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１のＢＥＴ表面積より小さい第２のＢＥＴ表面積を有する、［１０３］又は［１０４］に記載の方法。
［１０６］
前記第１のカーボンブラック粒子が１００〜２００ｍＬ／１００ｇの範囲の吸油数を有する、［１０３］〜［１０７］のいずれかに記載の方法。
［１０７］
前記第２のカーボンブラック粒子が、２００〜３５０ｍＬ／ｇの範囲の吸油数を有する、［１０３］〜［１０６］のいずれかに記載の方法。
［１０８］
前記第１のカーボンブラック粒子が、１５０〜１５００ｍ ２ ／ｇの範囲の第１のＢＥＴ表面積を有する、［１０３］〜［１０７］のいずれかに記載の方法。
［１０９］
前記第２のカーボンブラック粒子が、５０〜１５０ｍ ２ ／ｇの範囲の第２のＢＥＴ表面積を有する、［１０３］〜［１０８］のいずれかに記載の方法。
［１１０］
前記第１のカーボンブラック粒子が、前記第２のカーボンブラック粒子に対して１：１０〜１０：１の比で存在する、［１０３］〜［１０９］のいずれかに記載の方法。
［１１１］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、リチウムイオンベースの電気活性材料に対して０．５〜１０ｗｔ％の量で存在する、［１０３］〜［１１０］のいずれかに記載の方法。
［１１２］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［１０３］〜［１１１］のいずれかに記載の方法。
［１１３］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、二峰性の粒子サイズ分布を有する、［１０３］〜［１１２］のいずれかに記載の方法。
［１１４］
前記第１のカーボンブラック粒子が、０．５〜２マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［１０３］〜［１１３］のいずれかに記載の方法。
［１１５］
前記第２のカーボンブラック粒子が、２〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［１０３］〜［１１４］のいずれかに記載の方法。
［１１６］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１の表面エネルギーを有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の表面エネルギーより低い第２の表面エネルギーを有する、［１０３］〜［１１５］のいずれかに記載の方法。
［１１７］
前記第１のカーボンブラック粒子が５〜２０ｍＪ／ｍ ２ の範囲の第１の表面エネルギーを有し、前記第２のカーボンブラック粒子が０．１〜５ｍＪ／ｍ ２ の範囲の第２の表面エネルギーを有する、［１０３］〜［１１６］のいずれかに記載の方法。
［１１８］
前記第１のカーボンブラック粒子が第１の密度を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の密度より高い第２の密度を有する、［１０３］〜［１１７］のいずれかに記載の方法。
［１１９］
前記第１のカーボンブラック粒子が０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ ３ の範囲の第１の密度を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が０．２〜０．５ｇ／ｃｍ ３ の範囲の第２の密度を有する、［１０３］〜［１１８］のいずれかに記載の方法。
［１２０］
前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が、０．１〜２０マイクロメートルの範囲の粒子サイズ分布を有する、［１０３］〜［１１９］のいずれかに記載の方法。
［１２１］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子と、第２のリチウムイオンベースの電気活性材料とを組み合わせることをさらに含み、前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が１マイクロメートル≦Ｄ ５０ ≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、前記第２のリチウムイオンベースの電気活性材料が５マイクロメートル＜Ｄ ５０ ≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、［１０３］〜［１２０］のいずれかに記載の方法。
［１２２］
前記電極が、４０マイクロメートル〜２００マイクロメートルの範囲の厚さを有する、［１０３］〜［１２１］のいずれかに記載の方法。
［１２３］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、異なるレベルの分散で分散した同じカーボンブラック粒子を含む、［１０３］〜［１２２］のいずれかに記載の方法。
［１２４］
前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、異なるカーボンブラック粒子を含む、［１０３］〜［１２３］のいずれかに記載の方法。
［１２５］
［１３０］〜［１２４］のいずれかに記載の方法によって製造された電極を含む電池。

Claims (18)

  1. 第１のリチウムイオンベースの電気活性材料と、第１のレベルの分散を有する第１のカーボンブラック粒子及び前記第１のレベルの分散より低い第２のレベルの分散を有する第２のカーボンブラック粒子とを組み合わせることを含み、
    前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、二峰性の粒子サイズ分布を有し、そして、
    前記第１のカーボンブラック粒子が第１の表面エネルギーを有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の表面エネルギーより低い第２の表面エネルギーを有する、
    電極の製造方法。
  2. 前記第１のカーボンブラック粒子が第１の吸油数を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の吸油数より大きい第２の吸油数を有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１のカーボンブラック粒子が第１のＢＥＴ表面積を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１のＢＥＴ表面積より小さい第２のＢＥＴ表面積を有する、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記第１のカーボンブラック粒子が１００〜２００ｍＬ／１００ｇの範囲の吸油数を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記第２のカーボンブラック粒子が、２００〜３５０ｍＬ／１００ｇの範囲の吸油数を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記第１のカーボンブラック粒子が、１５０〜１５００ｍ２／ｇの範囲の第１のＢＥＴ表面積を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第２のカーボンブラック粒子が、５０〜１５０ｍ２／ｇの範囲の第２のＢＥＴ表面積を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記第１のカーボンブラック粒子が、前記第２のカーボンブラック粒子に対して１：１０〜１０：１の質量比で存在する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、リチウムイオンベースの電気活性材料に対して０．５〜１０ｗｔ％の量で存在する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記第１のカーボンブラック粒子が、０．５〜２マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記第２のカーボンブラック粒子が、２〜２０マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記第１のカーボンブラック粒子が第１の密度を有し、前記第２のカーボンブラック粒子が前記第１の密度より高い第２の密度を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が、０．１〜２０マイクロメートルの範囲の粒子サイズ分布を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記第１及び第２のカーボンブラック粒子と、第２のリチウムイオンベースの電気活性材料とを組み合わせることをさらに含み、前記第１のリチウムイオンベースの電気活性材料が１マイクロメートル≦Ｄ５０≦５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有し、前記第２のリチウムイオンベースの電気活性材料が５マイクロメートル＜Ｄ５０≦１５マイクロメートルの粒子サイズ分布を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、異なるレベルの分散で分散した同じカーボンブラック粒子を含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記第１及び第２のカーボンブラック粒子が、異なるカーボンブラック粒子を含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
  18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法によって製造された電極を用いる電池の製造方法。
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