JP7140789B2 - リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 - Google Patents
リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7140789B2 JP7140789B2 JP2020023722A JP2020023722A JP7140789B2 JP 7140789 B2 JP7140789 B2 JP 7140789B2 JP 2020023722 A JP2020023722 A JP 2020023722A JP 2020023722 A JP2020023722 A JP 2020023722A JP 7140789 B2 JP7140789 B2 JP 7140789B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- ion secondary
- lithium ion
- secondary battery
- mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
- H01M4/808—Foamed, spongy materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0416—Methods of deposition of the material involving impregnation with a solution, dispersion, paste or dry powder
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
- H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
- H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
本発明のリチウムイオン二次電池用電極は、金属からなる発泡多孔質体である集電体と、前記集電体に電極合剤が充填された電極層と、を含む。
本発明のリチウムイオン二次電池用電極を構成する集電体は、金属からなる発泡多孔質体である。金属からなる発泡多孔質体としては、発泡による空間を有する金属の多孔質体であれば、特に限定されるものではない。
本発明のリチウムイオン二次電池用電極における電極層は、金属からなる発泡多孔質体である集電体に、電極合剤が充填されたものである。
本発明の電極層を構成する電極合剤は、電極活物質を少なくとも含む。本発明に適用できる電極合剤は、電極活物質を必須成分として含んでいれば、その他の成分を任意で含んでいてもよい。その他の成分としては特に限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池を作製する際に用い得る成分であればよい。例えば、固体電解質、導電助剤、結着剤等が挙げられる。
正極電極層を構成する正極合剤には、少なくとも正極活物質を含有させ、その他成分として、例えば、固体電解質、導電助剤、結着剤等を含有させてもよい。正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出することができるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、LiCoO2、Li(Ni5/10Co2/10Mn3/10)O2、Li(Ni6/10Co2/10Mn2/10)O2、Li(Ni8/10Co1/10Mn1/10)O2、Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2、Li(Ni1/6Co4/6Mn1/6)O2、Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2、LiCoO4、LiMn2O4、LiNiO2、LiFePO4、硫化リチウム、硫黄等を挙げることができる。
負極電極層を構成する負極合剤には、少なくとも負極活物質を含有させ、その他成分として、例えば、固体電解質、導電助剤、結着剤等を含有させてもよい。負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出することができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、金属リチウム、リチウム合金、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、Si、SiO、および人工黒鉛、天然黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料等を挙げることができる。
本発明のリチウムイオン二次電池用電極における電極層は、内部に、集電体に電極合剤が充填されていない合剤未充填領域を有する。
合剤未充填領域の形状は、特に限定されるものではない。様々な形状にて形成することができる。なかでは、合剤未充填領域は、四角柱または円柱形状であることが好ましい。四角柱または円柱形状の合剤未充填領域は、発泡多孔質体である集電体に作製しやすく、また、電極層に均一に電解液を拡散させことが容易となる。
電極層における合剤未充填領域の配置は、特に限定されるものではないが、電極層の表面から厚み方向の略中心まで延在していることが好ましい。さらには、合剤未充填領域は、電極層を貫通していることがさらに好ましい。
電極層における合剤未充填領域の占有率は、特に限定されるものではないが、例えば、電極層全体に対して、0.5%~5%とすることが好ましい。0.5%未満の場合には、セルの体積エネルギー密度の低下が5Wh/L以下にとどまり大きな影響がないが、5%を超える場合には、体積エネルギー密度の低下に加え、電解液の量が増加するため、重量エネルギー密度が低下すると同時に電子伝導性が低下して、セル全体の出入力特性が低下する。
本発明のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法は、特に限定されるものではなく、本技術分野における通常の方法を適用することができる。
本発明のリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、正極と負極との間に位置するセパレータまたは固体電解質層と、を備える。本発明のリチウムイオン二次電池においては、正極および負極の少なくとも一方が、上記した本発明のリチウムイオン二次電池用電極となっている。
本発明のリチウムイオン二次電池において、本発明のリチウムイオン二次電池用電極を適用しない正極および負極は、特に限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池の正極および負極として機能するものであればよい。
本発明のリチウムイオン二次電池がセパレータを含む場合には、セパレータは、正極と負極との間に位置する。その材料や厚み等は特に限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池に用いうる公知のセパレータを適用することができる。
本発明のリチウムイオン二次電池が固体電解質を含む場合には、セルを構成する固体電解質層は、正極と負極との間に位置する。固体電解質層に含まれる固体電解質は、特に限定されるものではなく、正極と負極との間でリチウムイオン伝導が可能なものであればよい。例えば、酸化物系電解質や硫化物系電解質が挙げられる。
[リチウムイオン二次電池用正極の作製]
集電体として、厚み1.0mm、気孔率95%、セル数46~50個/インチ、孔径0.5mm、比表面積5000m2/m3の発泡アルミニウムを準備した。
正極活物質として、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2を準備した。正極活物質94質量%、導電助剤としてカーボンブラック4質量%、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)2質量%とを混合し、得られた混合物を適量のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に分散させて、正極合剤スラリーを作製した。
作製した正極合剤スラリーを、プランジャー式ダイコーターを用いて、塗工量90mg/cm2となるよう集電体に塗布した。このとき、圧力をゼロとする領域を形成し、合剤未形成領域を形成した。続いて、真空にて120℃で12時間乾燥させ、次いで、圧力15tonでロールプレスすることにより、リチウムイオン二次電池用正極を作製した。
(負極合剤スラリーの調製)
天然黒鉛96.5質量%、導電助剤としてカーボンブラック1質量%、結着剤としてスチレンブタジエンゴム(SBR)1.5質量%、増粘剤としてカルボキシルメチルセルロースナトリウム(CMC)1質量%を混合し、得られた混合物を適量の蒸留水に分散させて、負極合剤スラリーを作製した。
集電体として、厚み8μmの銅箔を準備した。作製した負極合剤スラリーを、ダイコーターを用いて、塗工量45mg/cm2となるよう集電体に塗布した。真空にて120℃で12時間乾燥させ、次いで、圧力10tonでロールプレスすることにより、リチウムイオン二次電池用負極を作製した。得られたリチウムイオン二次電池用負極における電極層は、目付が45mg/cm2、密度が1.5g/cm3であった。作製した負極は、3cm×4cmに打ち抜き加工して用いた。
セパレータとして、厚さ25μmのポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンの3層積層体となった微多孔膜を準備し、4cm×5cmの大きさに打ち抜いた。二次電池用アルミニウムラミネートを熱シールして袋状に加工したものの中に、上記で作製した正極と負極との間にセパレータを配置した積層体を挿入し、ラミネートセルを作製した。
[リチウムイオン二次電池用正極の作製]
集電体として、実施例1と同様の発泡アルミニウムを準備した。
実施例1と同様にして、正極合剤スラリーを作製した。
作製した正極合剤スラリーを、実施例1とは異なる形状の合剤未充填領域を形成するよう圧力を調整した以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池用正極を作製した。
実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極を作製した。
上記で作製した正極と負極とを用いた以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
[リチウムイオン二次電池用正極の作製]
集電体として、実施例1と同様の発泡アルミニウムを準備した。
実施例1と同様にして、正極合剤スラリーを作製した。
作製した正極合剤スラリーを、実施例1とは異なる形状の合剤未充填領域を形成するよう圧力を調整した以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池用正極を作製した。
実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極を作製した。
上記で作製した正極と負極とを用いた以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
[リチウムイオン二次電池用正極の作製]
発泡アルミニウムに合剤未充填領域を形成しない以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用正極を作製した。得られたリチウムイオン二次電池用正極における電極層は、目付が90mg/cm2、密度が3.2g/cm3であった。
実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極を作製した。
上記で作製した正極と負極とを用いた以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
実施例1~3、および比較例1で得られたリチウムイオン二次電池につき、以下の評価を行った。
リチウムイオン二次電池について、測定温度(25℃)で3時間放置し、0.33Cで4.2Vまで定電流充電を行い、続けて4.2Vの電圧で定電圧充電を5時間行い、30分間放置した後、0.33Cの放電レートで2.5Vまで放電を行って、放電容量を測定した。得られた放電容量を、初期放電容量とした。
初期放電容量測定後のリチウムイオン二次電池を、充電レベル(SOC(State of Charge))50%に調整した。次に、電流値を0.2Cの値として10秒間放電し、0.1秒後、1秒後、10秒後の電圧を測定した。そして、横軸を電流値、縦軸を電圧として、0.2Cにおける電流に対する0.1秒後、1秒後、10秒後の各電圧をプロットした。次に、10分間放置後、補充電を行ってSOCを50%に復帰させた後、さらに10分間放置した。次に、0.5C、1.0C、1.5C、2.0C、2.5Cの各Cレートについて、上記と同様の操作を行い、各Cレートにおける電流に対する放電後0.1秒後、1秒後、10秒後の各電圧をプロットした。各プロットから得られた近似直線の傾きを、リチウムイオン二次電池の放電側の初期セル抵抗とした。
初期セル抵抗(放電側)測定後のリチウムイオン二次電池を、充電レベル(SOC(State of Charge))50%に調整した。次に、電流値を0.2Cの値として10秒間充電し、0.1秒後、1秒後、10秒後の電圧を測定した。そして、横軸を電流値、縦軸を電圧として、0.2Cにおける電流に対する0.1秒後、1秒後、10秒後の各電圧をプロットした。次に、10分間放置後、補放電を行ってSOCを50%に復帰させた後、さらに10分間放置した。次に、0.5C、1C、1.5C、2C、2.5Cの各Cレートについて、上記と同様の操作を行い、各Cレートにおける電流に対する充電後0.1秒後、1秒後、10秒後の各電圧をプロットした。各プロットから得られた近似直線の傾きを、リチウムイオン二次電池の充電側の初期セル抵抗とした。
初期放電容量測定後のリチウムイオン二次電池を、測定温度(25℃)で3時間放置し、0.33Cで4.2Vまで定電流充電を行い、続けて4.2Vの電圧で定電圧充電を5時間行い、30分間放置した後、0.5Cの放電レートで2.5Vまで放電を行って、放電容量を測定した。上記試験を、0.75C、1.0C、1.5C、2.0C、2.5Cの各Cレートについて行い、各Cレートにおける放電容量を、0.33Cの容量を100%とした際の容量維持率でまとめたデータを、Cレート特性とした。
充放電サイクル耐久試験として、45℃の恒温槽にて、0.6Cで4.2Vまで定電流充電を行った後、続けて4.2Vの電圧で定電圧充電を5時間もしくは0.1Cの電流になるまで充電を行い、30分間放置した後、0.6Cの放電レートで2.5Vまで定電流放電を行い、30分間放置する操作を1サイクルとし、該操作を200サイクル繰り返した。200サイクル終了後、恒温槽を25℃として2.5V放電後の状態で24時間放置し、その後、初期放電容量の測定と同様にして、放電容量を測定した。200サイクルごとに、この操作を繰り返し、600サイクルまで測定した。
600サイクル終了後、充電レベル(SOC(State of Charge))50%に調整し、初期セル抵抗(放電側)の測定と同様の方法で、耐久後セル抵抗を求めた。
初期放電容量に対する200サイクルごとの放電容量を求め、それぞれのサイクルにおける容量維持率とした。
初期セル抵抗に対する、200サイクルごとのセル抵抗を求め、抵抗変化率とした。
11、21、31 電極合剤
12、22、32 合剤未充填領域
A 電極層の厚み方向
B 合剤未充填領域の幅方向
Claims (9)
- リチウムイオン二次電池用電極であって、
前記リチウムイオン二次電池用電極は、金属からなる発泡多孔質体である集電体と、前記集電体に電極合剤が充填された電極層と、を含み、
前記電極層の内部には、前記集電体に前記電極合剤が充填されていない合剤未充填領域を有し、
前記合剤未充填領域は、複数存在し、前記合剤未充填領域は、互いに略垂直に配置されている、リチウムイオン二次電池用電極。 - 前記合剤未充填領域には、電解液が充填される、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 前記合剤未充填領域は、前記電極層の表面から厚み方向の略中心まで延在している、請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 前記合剤未充填領域は、前記電極層を貫通している、請求項1~3いずれかに記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 前記集電体は、発泡アルミニウムである、請求項1~4いずれかに記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 前記リチウムイオン二次電池用電極は、正極である、請求項1~5いずれかに記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 前記発泡多孔質体は、発泡銅である、請求項1~4いずれかに記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 前記リチウムイオン二次電池用電極は、負極である、請求項1~4および7いずれかに記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に位置するセパレータまたは固体電解質層と、を備えるリチウムイオン二次電池であって、
前記正極および前記負極の少なくとも一方は、請求項1~8いずれかに記載のリチウムイオン二次電池用電極である、リチウムイオン二次電池。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020023722A JP7140789B2 (ja) | 2020-02-14 | 2020-02-14 | リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 |
US17/167,105 US20210257627A1 (en) | 2020-02-14 | 2021-02-04 | Lithium-ion secondary battery electrode and lithium-ion secondary battery |
EP21155790.5A EP3866221B1 (en) | 2020-02-14 | 2021-02-08 | Lithium-ion secondary battery electrode and lithium-ion secondary battery |
CN202110183108.9A CN113270566A (zh) | 2020-02-14 | 2021-02-08 | 锂离子二次电池用电极、及锂离子二次电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020023722A JP7140789B2 (ja) | 2020-02-14 | 2020-02-14 | リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021128889A JP2021128889A (ja) | 2021-09-02 |
JP7140789B2 true JP7140789B2 (ja) | 2022-09-21 |
Family
ID=74561783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020023722A Active JP7140789B2 (ja) | 2020-02-14 | 2020-02-14 | リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210257627A1 (ja) |
EP (1) | EP3866221B1 (ja) |
JP (1) | JP7140789B2 (ja) |
CN (1) | CN113270566A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117121238A (zh) * | 2022-02-28 | 2023-11-24 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 极片、电极组件、电池单体、电池、用电设备及极片的制造方法和设备 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000208144A (ja) | 1999-01-19 | 2000-07-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電池用電極基板とその製造方法 |
JP2002025548A (ja) | 2000-07-10 | 2002-01-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角型アルカリ蓄電池 |
JP2003308831A (ja) | 2002-04-12 | 2003-10-31 | Hitachi Maxell Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP2007087801A (ja) | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Sharp Corp | リチウムイオン二次電池 |
JP2009212113A (ja) | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Nippon Zeon Co Ltd | 電気化学素子電極用シートの製造方法 |
US20130004844A1 (en) | 2011-02-18 | 2013-01-03 | Sumitomo Electric Toyama Co., Ltd. | Three-dimensional network aluminum porous body, electrode using the aluminum porous body, and nonaqueous electrolyte battery, capacitor and lithium-ion capacitor with nonaqueous electrolytic solution, each using the electrode |
JP2013206819A (ja) | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Primearth Ev Energy Co Ltd | 電池用電極の製造装置及び電池用電極の製造方法 |
JP2014197479A (ja) | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 三菱マテリアル株式会社 | リチウムイオン二次電池用の正極及びその製造方法並びに該正極を用いて形成されたリチウムイオン二次電池 |
JP2018078041A (ja) | 2016-11-10 | 2018-05-17 | プライムアースEvエナジー株式会社 | アルカリ二次電池の極板及びアルカリ二次電池 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06176757A (ja) * | 1992-12-09 | 1994-06-24 | Furukawa Battery Co Ltd:The | アルカリ蓄電池用ニッケル極板並びにその製造法 |
JPH0799058A (ja) | 1993-09-28 | 1995-04-11 | Mitsubishi Chem Corp | 二次電池用電極構造 |
JPH08329954A (ja) | 1995-05-30 | 1996-12-13 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 電池用極板及びその製造方法 |
JPH09213307A (ja) * | 1995-11-30 | 1997-08-15 | Elna Co Ltd | 非水電解液系二次電池 |
JP3625648B2 (ja) * | 1998-05-15 | 2005-03-02 | 三洋電機株式会社 | 電池用電極の製造方法 |
JP2000106154A (ja) | 1998-09-28 | 2000-04-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 全固体電池およびその製造法 |
JP2012186141A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電気化学デバイス |
KR101353262B1 (ko) * | 2013-04-19 | 2014-01-23 | 주식회사 셀모티브 | 리튬이차전지 전극용 메탈폼, 상기 메탈폼의 제조방법 및 상기 메탈폼을 포함하는 리튬이차전지 |
JP2016058257A (ja) * | 2014-09-10 | 2016-04-21 | 三菱マテリアル株式会社 | リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池 |
US11024842B2 (en) * | 2019-06-27 | 2021-06-01 | Graphenix Development, Inc. | Patterned anodes for lithium-based energy storage devices |
JP2020023722A (ja) | 2019-11-22 | 2020-02-13 | 信越化学工業株式会社 | 縮合硬化性シリコーン樹脂組成物 |
-
2020
- 2020-02-14 JP JP2020023722A patent/JP7140789B2/ja active Active
-
2021
- 2021-02-04 US US17/167,105 patent/US20210257627A1/en not_active Abandoned
- 2021-02-08 CN CN202110183108.9A patent/CN113270566A/zh active Pending
- 2021-02-08 EP EP21155790.5A patent/EP3866221B1/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000208144A (ja) | 1999-01-19 | 2000-07-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電池用電極基板とその製造方法 |
JP2002025548A (ja) | 2000-07-10 | 2002-01-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角型アルカリ蓄電池 |
JP2003308831A (ja) | 2002-04-12 | 2003-10-31 | Hitachi Maxell Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP2007087801A (ja) | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Sharp Corp | リチウムイオン二次電池 |
JP2009212113A (ja) | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Nippon Zeon Co Ltd | 電気化学素子電極用シートの製造方法 |
US20130004844A1 (en) | 2011-02-18 | 2013-01-03 | Sumitomo Electric Toyama Co., Ltd. | Three-dimensional network aluminum porous body, electrode using the aluminum porous body, and nonaqueous electrolyte battery, capacitor and lithium-ion capacitor with nonaqueous electrolytic solution, each using the electrode |
JP2013206819A (ja) | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Primearth Ev Energy Co Ltd | 電池用電極の製造装置及び電池用電極の製造方法 |
JP2014197479A (ja) | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 三菱マテリアル株式会社 | リチウムイオン二次電池用の正極及びその製造方法並びに該正極を用いて形成されたリチウムイオン二次電池 |
JP2018078041A (ja) | 2016-11-10 | 2018-05-17 | プライムアースEvエナジー株式会社 | アルカリ二次電池の極板及びアルカリ二次電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3866221A1 (en) | 2021-08-18 |
US20210257627A1 (en) | 2021-08-19 |
JP2021128889A (ja) | 2021-09-02 |
CN113270566A (zh) | 2021-08-17 |
EP3866221B1 (en) | 2023-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108807974B (zh) | 锂离子电池 | |
CN104321912A (zh) | 包括多层活性物质层的锂二次电池 | |
CN103891030B (zh) | 非水电解液二次电池及其利用 | |
JP7078658B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 | |
KR20130076891A (ko) | 이차 전지 | |
KR20140027447A (ko) | 리튬 이온 이차 전지 | |
US20010041290A1 (en) | Lithium polymer secondary battery | |
CN109937498A (zh) | 柔性电极、所述柔性电极的制造方法和包含所述柔性电极的二次电池 | |
US10135096B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for producing same | |
CN106848379B (zh) | 含吸湿性物质的锂二次电池用电极及包含其的锂二次电池 | |
JP7140789B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 | |
CN108832135A (zh) | 锂离子电池正极片及锂离子电池 | |
JP7356861B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 | |
CN108767192A (zh) | 锂离子电池正极片及锂离子电池 | |
JP7488639B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 | |
JP7239679B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 | |
JP7008737B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 | |
JP7299253B2 (ja) | 電極および蓄電デバイス | |
CN113346042B (zh) | 锂离子二次电池用电极、及锂离子二次电池 | |
JP2022112996A (ja) | 電極および蓄電デバイス | |
JP7149355B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用電極、及びリチウムイオン二次電池 | |
JP7239551B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用電極 | |
CN113036225B (zh) | 锂离子电池的制造方法 | |
JP2000260434A (ja) | リチウムイオン二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200929 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210928 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220322 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220518 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220830 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220908 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7140789 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |