JP7169217B2 - 非水電解質二次電池の電極、非水電解質二次電池、及びそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
<比較例の正極活物質スラリーの作製>
正極活物質として、LiNi0.35Co0.35Mn0.3O2で表されるリチウム含有金属複合酸化物を用いた。正極活物質と、導電剤としてのカーボンブラックと、結着剤としてのPVdFとを、混合し、分散媒としてのNMPを適量加えた後、これを混練して正極活物質スラリーを調製した。なお、正極活物質、導電剤、結着剤の混合割合は質量比で、正極活物質:導電剤:結着剤=91:6:3とした。正極活物質、カーボンブラック、及びPVdFは、全ての量を一度に投入し、NMPと共に混錬することで、正極活物質スラリーを作製した。なお、混錬時間は35分間とし、混錬機の攪拌羽の周速は750m/minとした。比較例1と、比較例2で、正極活物質、カーボンブラック、及びPVdFの質量比を変えて、比較例1と、比較例2で異なる正極活物質スラリーを作製した。
実施例1は、比較例1のとの比較で、カーボンブラックを半分に分割して分割投入する点と、後半のカーボンブラックの投入時にNMPを加えて混錬を2段階に分けて行う点のみを異ならせて正極活物質スラリーを作製した。混錬時間と、混錬機の攪拌羽の周速は、比較例1と同一にした。つまり、実施例1では、比較例1との比較で、半分の量のカーボンブラックの混錬時間を全混錬時間の半分の時間とした。また、実施例2も、比較例2のとの比較で、カーボンブラックを半分に分割して分割投入する点と、後半のカーボンブラックの投入時にNMPを加えて混錬を2段階に分けて行う点のみを異ならせて正極活物質スラリーを作製した。混錬時間と、混錬機の攪拌羽の周速は、実施例2と比較例2は、同一であり、その結果、実施例2でも、比較例2との比較で、半分の量のカーボンブラックの混錬時間を全混錬時間の半分の時間とした。
<電気抵抗>
実施例1、2、比較例1、2の各正極活物質スラリーを用いて作製された正極活物質層に関して、四短針法を用いて電気抵抗率を測定した。より詳しくは、各正極活物質スラリーをPETフィルム上に塗布し、乾燥を行った上で、四短針法を用いて電気抵抗率を測定し、下記の表1の結果を得た。
作製した実施例1と比較例1の正極活物質スラリーに関し、各正極活物質スラリーを、厚みが15μmのアルミニウム箔からなる正極芯体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた後、ローラーを用いて塗膜を圧延した。その後、正極芯体の両面に正極活物質層が形成された長尺体を所定の電極サイズに切断して正極を作製した。また、その正極を用いて、角形二次電池を作製した。そして、作製した角形二次電池の出力値を検出し、下記の表2の結果を得た。
比較例1、2に対する実施例1、2の電気抵抗の低減率、及び比較例1に対する実施例1の電気出力の増加率は、次のようになった。
≪電気抵抗の低減率≫
比較例1の電気抵抗に対する実施例1の電気抵抗の低減率は、表1のデータから次のように算出され、40%となった。
[100-(実施例1の電気抵抗率/比較例1の電気抵抗率)×100]%
=[100-(1.879/3.147)×100]%=40%
また、比較例2の電気抵抗に対する実施例2の電気抵抗の低減率は、表1のデータから次のように算出され、66%となった。
[100-(実施例2の電気抵抗率/比較例2の電気抵抗率)×100]%
=[100-(5.1/15)×100]%=66%
≪出力の増加率≫
比較例1の出力に対する実施例1の出力の増大率は、表2のデータから次のように算出され、27%となった。
[(実施例1の出力/比較例1の出力)×100-100]%
=[(1190/934)×100-100]%=27%
Claims (13)
- 芯体と、
前記芯体の少なくとも一方側の面に設けられた活物質層と、を備え、
前記活物質層は、活物質、結着剤、及び導電剤を含み、
前記活物質層は、前記導電剤として、複数の繊維状の炭素が集まって絡み合うことで紐状となったアグロメレートと、アグロメレートよりも小さい炭素材料の集合体からなるアグリゲートを含み、
前記アグロメレートの長さは、30μm以上であり、
前記芯体が、正極芯体であって、前記活物質層が、正極活物質層であり、
前記導電剤に、アセチレンブラックが含まれ、
前記アグロメレートが、前記活物質層の1mm3あたり650~3000個存在する、
電極。 - 前記アグロメレートの最小の外径は、40nm以上である請求項1に記載の電極。
- 前記アグロメレートが、前記活物質層の1mm2あたり20~90個存在する、請求項1又は2に記載の電極。
- 前記アグロメレートが、前記活物質層に2.8~4.2質量%含まれる、請求項1~3のいずれかに記載の電極。
- 前記活物質層には、複数の前記アグロメレートが含まれ、
前記活物質層に含まれる全てのアグロメレートのうちの10質量%以上の前記アグロメレートが、前記芯体に接触している、請求項1~4のいずれかに記載の電極。 - 前記活物質層には、複数の前記アグロメレートが含まれ、
前記活物質層に含まれる全てのアグロメレートのうちの30質量%以上の前記アグロメレートが枝分かれ構造を有する、請求項1~5のいずれかに記載の電極。 - 前記活物質層には、複数の前記アグロメレートが含まれ、
前記活物質層に含まれる全てのアグロメレートのうちの10質量%以上の前記アグロメレートの長さが、前記活物質層の厚さよりも大きい、請求項1~6のいずれかに記載の電極。 - 請求項1~7のいずれかに記載の電極を備える非水電解質二次電池。
- 活物質、炭素材料を含む導電剤、結着剤、及び分散媒を混ぜ合わせて攪拌して暫定的な活物質スラリーを作製する第1攪拌工程と、
前記第1攪拌工程の後、前記暫定的な活物質スラリーに炭素材料を含む導電剤を追加して攪拌する第2攪拌工程と、
を含み、
前記第2攪拌工程を、攪拌羽を有する混錬機を用いて行い、
前記攪拌羽の周速が、375~750m/minであり、
前記第2攪拌工程で投入される全ての前記導電剤の質量が、前記第1攪拌工程で投入される全ての前記導電剤の質量の0.8~1.2倍であり、
前記第2攪拌工程において、攪拌を15~50分間行う、電極の製造方法。 - 前記活物質が正極活物質であり、
前記第1攪拌工程において、前記混錬機の前記攪拌羽の周速を、375~750m/minとして攪拌を行い、
前記第1攪拌工程において、攪拌を15~35分間行い、
前記第1攪拌工程において投入する前記導電剤の量に関し、前記正極活物質の質量に対する前記導電剤の質量の比が4.0~8.0質量%である、請求項9に記載の電極の製造方法。 - 前記第2攪拌工程で、前記暫定的な活物質スラリーに分散媒を追加して攪拌を行う、請求項9又は10に記載の電極の製造方法。
- 前記第2攪拌工程で投入される全ての前記導電剤の質量が、前記第1攪拌工程で投入される全ての前記導電剤の質量の0.9~1.1倍である、9~11のいずれかに記載の電極の製造方法。
- 請求項9~12のいずれかに記載の非水電解質二次電池の電極の製造方法を用いた非水電解質二次電池の製造方法。
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