JP7771900B2

JP7771900B2 - リチウムイオン電池

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Publication number: JP7771900B2
Application number: JP2022141367A
Authority: JP
Inventors: 将史上田; 拓男柳; 慎司小島; 壮吉大久保
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-09-06
Filing date: 2022-09-06
Publication date: 2025-11-18
Anticipated expiration: 2042-09-06
Also published as: JP2024036847A

Description

本開示は、リチウムイオン電池に関する。

近年、パソコン、携帯電話等の電子機器の急速な普及に伴い、その電源として用いられる電池の開発が進められている。また、自動車産業界においても、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）または電気自動車（ＢＥＶ）に用いられる電池の開発が進められている。種々の電池の中でも、リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いという利点を有する。

リチウムイオン二次電池に代表される電池は、通常、正極と、負極と、正極および負極の間に配置された電解質層とを有する。正極は、通常、正極集電体と、正極活物質を含有する正極層とを、有する。また、負極は、通常、負極集電体と、負極活物質を含有する負極層とを、有する。

例えば、リチウムイオン二次電池の正極には、コバルト、ニッケルおよびマンガンなどの貴重なレアメタルを有する活物質が使用される場合があり、資源保護の観点から再資源化が求められている。

このような背景から、リチウムイオン二次電池を回収し、レアメタルをはじめ、各種素材を取り出してリサイクルする方法が提案されている。例えば、特許文献１には、ステンレス製の容器内に、活物質が塗布されたアルミニウム箔からなる正極と活物質が塗布された銅箔からなる負極とが、プラスチック箔からなるセパレータを介して複数積層されるとともに、非水系電解液を注入して密閉されたリチウムイオン二次電池のリサイクル方法であって、上記リチウムイオン二次電池を、回転軸とこの回転軸に一端部が固定された可撓性を有する線材とが筒体内を上記回転軸回りに回転する破砕機の上記筒体に投入して、回転する上記線材により破砕し、破砕物を分離手段により少なくとも上記プラスチック、上記ステンレス、上記アルミニウム、上記銅、上記活物質に各々分離し回収することを特徴とするリチウムイオン二次電池のリサイクル方法が開示されている。

特許第５７２９１５３号

リチウムイオン電池のリサイクルを目的として集電体と活物質とを分離する際に、活物質中に集電体が一定量含まれ、完全には分離できない場合がある。そのため、回収効率が低下し、リサイクル性が低下する場合がある。本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、リサイクル性に優れるリチウムイオン電池を提供することを主目的とする。

［１］
集電体および電極層を有する電極と、電解液と、を備え、
上記電極層は、上記電解液に対する膨潤度が１２０％以上であるバインダを含有する、リチウムイオン電池。

［２］
上記バインダの上記膨潤度が、２００％以下である、［１］に記載のリチウムイオン電池。

［３］
上記バインダが、フッ素含有ポリマーである、［１］または［２］に記載のリチウムイオン電池。

［４］
上記集電体と上記電極層との剥離強度が、２．０Ｎ／ｃｍ以上であり、
高温保管試験後における上記剥離強度が、１．０Ｎ／ｃｍ以下である、［１］から［３］までのいずれかに記載のリチウムイオン電池。

［５］
上記フッ素含有ポリマーは、構成単位として、［－ＣＨ_２－ＣＦ_２－］および［－Ｃ_２Ｆ_４－］の少なくとも一方と、［－ＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）－］と、を有し、
上記電極層は、活物質および導電材を含有し、かつ、上記活物質の表面に上記導電材および上記バインダが付着した複合体を含有する、［３］に記載のリチウムイオン電池。

本開示におけるリチウムイオン電池は、リサイクル性に優れるという効果を奏する。

本開示におけるリチウムイオン電池を例示する概略断面図である。比較例１、比較例２および実施例１における電極作製時の剥離強度および保管後分解時の剥離強度の結果である。比較例１、比較例２および実施例１で用いたバインダの膨潤度と、剥離強度（電極作製時および保管後分解時）との関係を示す。

以下、本開示における実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。以下に示す各図は、模式的に示したものであり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。また、本明細書において、ある部材に対して他の部材を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」または「下に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある部材に接するように、直上または直下に他の部材を配置する場合と、ある部材の上方または下方に、別の部材を介して他の部材を配置する場合との両方を含む。

図１は、本開示におけるリチウムイオン電池を例示する概略断面図である。図１に示すリチウムイオン電池１００は、正極１０と、負極２０と、正極１０および負極２０の間に配置された電解質層３０と、を有する。正極１０は、正極集電体１と、正極集電体１および電解質層３０の間に配置された正極層２と、を有する。一方、負極２０は、負極集電体１１と、負極集電体１１および電解質層３０の間に配置された負極層１２と、を有する。図１に示すリチウムイオン電池１０は、電解質層３０が電解液を有する。

本開示におけるリチウムイオン電池１００は、正極１０における正極層２が、電解液に対する膨潤度が１２０％以上であるバインダを有していてもよい。また、負極２０における負極層１２が、電解液に対する膨潤度が１２０％以上であるバインダを有していてもよい。さらに、正極１０における正極層２および負極２０における負極層１２の両方が、電解液に対する膨潤度が１２０％以上であるバインダを有していてもよい。本明細書において、電解液に対する膨潤度が１２０％以上であるバインダを「高膨潤性バインダ」とも称する。

電池の製造工程中においては、集電体と電極層との間の剥離強度（以下、単に剥離強度ともいう）が高いことが好ましい。本願の発明者らは、このような高い剥離強度が、リサイクルのための分解時にも維持されているため、集電体と電極層とが綺麗に分離できないことを知見した。一方、分解時の剥離強度を低下させるために、電極層におけるバインダの含有量を減らした場合、電池の製造工程中において、電極層が滑落し、品質の低下が生じる場合がある。

そして、電極層に、電解液に対する膨潤度が所定の値以上である高膨潤性バインダを用いることにより、電池の製造工程中においては剥離強度が高く、電池分解時には剥離強度が低く、リサイクル性に優れるリチウムイオン電池が得られることを見出し、本発明を完成させた。

１．電極
本開示における電極は、集電体および電極層を有する。集電体と電極層は、直接接していることが好ましい。電極は、正極であってもよく、負極であってもよい。正極は、正極集電体および正極層を有する。一方、負極は、負極集電体および負極層を有する。

（１）電極層
本開示における電極層は、高膨潤性バインダを含有する。高い膨潤度を有するバインダは、バインダの結晶構造中に電解液が取り込まれやすく、樹脂強度が低下しやすい。従って、電池の製造工程中（例えば、電極作製時）においては集電体と電極層との間の剥離強度が高い一方で、電池分解時においては剥離強度が低下し、リサイクル性に優れたリチウムイオン電池となる。また、高膨潤性バインダを含有することにより、活物質に対する導電材の被覆率が高くなるため、電池抵抗が低減する。

高膨潤性バインダは、電解液に対する膨潤度が１２０％以上であり、１３０％以上であってもよい。一方、上記膨潤度は、例えば２００％以下であり、１５０％以下であってもよい。

本開示において、バインダの膨潤度とは、６０℃の電解液に２４時間浸漬させた際のバインダ単体の重量増加率であり、具体的には、以下のようにして求められる値である。ここで、膨潤度の測定には、電池を構成する電解液と同一の組成を有する電解液を用いる。

まず、シート状に加工したバインダの重量（浸漬前のバインダの重量）を測定する。次に、６０℃の電解液に２４時間浸漬する。電解液から取り出したバインダの重量（浸漬後のバインダの重量）を測定する。バインダの膨潤度は、浸漬後に増加したバインダの重量を、浸漬前のバインダの重量で割った値を基に下記の式によって定めることができる。
バインダの膨潤度（％）＝（（浸漬後のバインダの重量）－（浸漬前のバインダの重量））／（浸漬前のバインダの重量）×１００

高膨潤性バインダは、通常、ポリマーであり、フッ素含有ポリマーが好ましい。高膨潤性バインダは、例えば、構成単位として、［－ＣＨ_２－ＣＦ_２－］（以下、式１と称する場合がある）を有することが好ましい。さらに、高膨潤性バインダは、構成単位の主体として、（式１）で表される構成単位を有することが好ましい。「構成単位の主体」とは、バインダを構成する全ての構成単位の中で、最も割合（モル比率）が多いことをいう。高膨潤性バインダを構成する全ての構成単位に対する、（式１）で表される構成単位の割合は、例えば５０ｍｏｌ％以上であり、７０ｍｏｌ％以上であってもよく、９０ｍｏｌ％以上であってもよい。

高膨潤性バインダは、例えば、構成単位として、［－Ｃ_２Ｆ_４－］（以下、式２と称する場合がある）を有していてもよい。さらに、高膨潤性バインダは、構成単位の主体として、（式２）で表される構成単位を有していてもよい。高膨潤性バインダを構成する全ての構成単位に対する、（式２）で表される構成単位の割合は、例えば５０ｍｏｌ％以上であり、７０ｍｏｌ％以上であってもよく、９０ｍｏｌ％以上であってもよい。

高膨潤性バインダは、構成単位として、［－ＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）－］（以下、式３と称する場合がある）を有していてもよく、有していなくてもよいが、有していることが好ましい。前者の場合、高膨潤性バインダは、（式１）または（式２）で表される構成単位と、（式３）で表される構成単位と、を有していてもよい。

高膨潤性バインダの具体例としては、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンのコモノマーであるポリフッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶＤＦ－ＨＦＰ）等が挙げられる。ＰＶＤＦ－ＨＦＰは、高分子鎖に－ＣＦ_３の枝構造を有していることから、例えばＰＶＤＦに対して結晶化度が相対的に小さく、膨潤度が大きい。

高膨潤性バインダが（式３）で表される構成単位（ＨＦＰ）を有する場合、高膨潤性バインダに含まれるＨＦＰの割合は、高膨潤性バインダを構成する全ての構成単位に対して、例えば３０ｍｏｌ％以上であり、４０ｍｏｌ％以上であってもよく、５０ｍｏｌ％以上であってもよい。一方、高膨潤性バインダに含まれるＨＦＰの割合は、例えば、７０ｍｏｌ％以下であり、６０ｍｏｌ％以下であってもよい。

高膨潤性バインダの融点としては、例えば、１００℃以上、１５０℃以下であることが好ましい。高膨潤性バインダの融点は、例えばＪＩＳＫ７１２１の規定に準じた示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により把握することができる。

高膨潤性バインダは、例えば、粒子状である。高膨潤性バインダの粒子は、平均粒径が１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下でもよいし、５０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下でもよいし、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下でもよい。

電極層における高膨潤性バインダの割合は、特に限定されないが、例えば０．１重量％以上であり、０．５重量％以上であってもよく、１重量％以上であってもよい。一方、例えば１５重量％以下であり、１０重量％以下であってもよく、５重量％以下であってもよい。

電極層は、通常、活物質を有する。電極層における活物質は、正極活物質であってもよく、負極活物質であってもよい。

本開示における活物質は、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物である。すなわち、Ｌｉと、Ｍ_１（Ｍ_１は１種または２種以上の遷移金属である）と、Ｏとを含有する。遷移金属Ｍ_１としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎが挙げられる。中でも、活物質は、遷移金属として、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎの少なくとも一種を含有することが好ましい。遷移金属Ｍ_１の一部は、周期律表第１３族～第１７族に属する金属（半金属を含む）で置換されていてもよい。周期律表第１３族～第１７族に属する金属の典型例としては、Ａｌが挙げられる。

電極層における活物質の具体例としは、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、Ｌｉ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）Ｏ_２、Ｌｉ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｌ）Ｏ_２等の岩塩層状型活物質、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ（Ｎｉ_０．５Ｍｎ_１．５）Ｏ_４、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等のスピネル型活物質、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４等のオリビン型活物質が挙げられる。

活物質の粒子は、平均粒径が例えば１μｍ以上５０μｍ以下でもよいし、２μｍ以上３０μｍ以下でもよいし、３μｍ以上１０μｍ以下でもよい。電極層における活物質の割合は、特に限定されないが、例えば４０重量％以上であり、６０重量％以上であってもよく、８０重量％以上であってもよい。

電極層は、導電材をさらに含有していてもよい。導電材としては、例えば炭素材料が挙げられる。炭素材料としては、例えば、カーボンブラック等の粒子状炭素材料、炭素繊維、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）等の繊維状炭素材料が挙げられる。カーボンブラックとしては、例えば、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック（ＫＢ）、ファーネスブラック（ＦＢ）が挙げられる。

電極層における導電材の割合は、特に限定されないが、例えば０．５重量％以上であり、１重量％以上であってもよい。一方、導電材の割合は、例えば２０重量％以下であり、１０重量％以下であってもよい。

また、電極層は、通常、後述する電解質を含有する。

電極層は、活物質の表面に導電材および高膨潤性バインダが付着した複合体を含有することが好ましい。導電材と、活物質との接触が良好になるからである。複合体において、活物質の表面には、導電材および高膨潤性バインダが分散した状態で付着していることが好ましい。

複合体は、通常、粒子状である。複合体における高膨潤性バインダおよび導電材の被覆率は、例えば７０％以上、１００％未満であり、８０％以上、９５％以下であってもよい。導電材および高膨潤性バインダの被覆率は、例えば、複合体を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して二次電子像を取得し、２値化処理を行うことにより算出することができる。

電極層の厚さは、例えば、１μｍ以上、５００μｍ以下であり、５μｍ以上、２５０μ
ｍ以下であってもよく、１５μｍ以上、１５０μｍ以下であってもよい。

電極層は、乾式法により形成することが好ましい。本開示において、乾式法とは、有機溶剤等の分散媒を用いずに成膜する方法をいう。具体的には、活物質の表面に導電材および高膨潤性バインダが付着した複合体を、集電体上に乾式塗布することにより、電極層を形成することが好ましい。

上記複合体の製造方法としては、活物質と、高膨潤性バインダと、導電材とを、複合化処理装置を用いて複合化する方法が挙げられる。複合化処理は、乾式で行うことが好ましい。例えば、ミキサーや、ビーズミル、ボールミル、乳鉢などでの混合により複合化を行うことができ、中でも、ミキサーを好適に用いることができる。この場合、複合化時（負荷時）の回転数は、例えば、５００ｒｐｍ以上、２００００ｒｐｍ以下としてもよく、１０００ｒｐｍ以上、１００００ｒｐｍ以下としてもよい。また、処理時間は０．５分以上２時間以下としてもよく、１分以上１時間以下としてもよく、１分以上３０分以下としてもよく、１分以上２０分以下としてもよい。

電極層の形成方法としては、例えば、複合体を含む電極合材を準備し、集電体の表面に電極合材を乾式塗布し、必要に応じて、結着性を高めるために加熱したり、合材密度を高めるために圧縮して形成してもよい。合材は、複合体以外の材料を含まないものが好ましく、複合体以外の材料を含むとしても、複合体に対して５重量％以下や１重量％以下などの少量であることが好ましい。複合体以外の材料としては、例えば、追加の導電材や追加のバインダが挙げられる。追加の導電材や追加のバインダ、集電体としては、上述した電極の説明で例示したものを用いることができる。成膜処理を乾式で行うことにより、乾燥時間の削減や有機溶剤使用量の削減が可能となる。また、上述した複合体は、乾式で電極を形成するのに適した導電材とバインダの被覆率を有している。乾式の塗布方法としては、例えば、静電スクリーンなどを用いた静電塗布が好適である。

（２）集電体
本開示における集電体は、電極層の集電を行う。集電体は、正極集電体であってもよく、負極集電体であってもよい。正極集電体の材料としては、例えば、ＳＵＳ、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタンおよびカーボンが挙げられる。負極集電体の材料としては、例えばＳＵＳ、銅、ニッケルおよびカーボンが挙げられる。また、電極集電体の形状としては、例えば、箔状、メッシュ状が挙げられる。

（３）電極
本開示における電極は、集電体および電極層を有する。本開示における電極は、正極又は負極の少なくともいずれか一方であればよく、正極及び負極の両方であってもよい。本開示における電極が正極である場合、正極は、正極集電体と正極層とを有する。また、本開示における電極が負極である場合、負極は、負極集電体と負極層とを有する。

２．電解液
本開示におけるリチウムイオン電池は、電解質として電解液を含有する。

電解液は、例えば、リチウム塩および溶媒を有する。リチウム塩としては、例えばＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６等の無機リチウム塩；ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２、ＬｉＣ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_３等の有機リチウム塩が挙げられる。溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）が挙げられる。溶媒は、１種のみであってもよく、２種以上であってもよい。

３．リチウムイオン電池
本開示におけるリチウムイオン電池は、例えば、正極と、負極と、正極および負極の間に配置された電解質層と、を有する。正極および負極の少なくとも一方は、上記に記載した電極に該当する。電解質層は、少なくとも電解質として上述した電解液（液体電解質）を含有する。電解質層の厚さは、例えば、０．１μｍ以上１０００μｍ以下である。電解質層は、セパレータを有していてもよい。

本開示におけるリチウムイオン電池は、電池分解時における集電体と電極層との剥離強度が、電極作製時における集電体と電極層との剥離強度よりも低い。電極作製時の剥離強度は、通常、リチウムイオン電池における集電体と電極層との剥離強度として定義できる。リチウムイオン電池における集電体と電極層との剥離強度は、例えば、２．０Ｎ／ｃｍ以上であり、３．０Ｎ／ｃｍ以上が好ましく、４．０Ｎ／ｃｍ以上がより好ましい。リチウムイオン電池における集電体と電極層との剥離強度は、例えば、集電体上に電極層を形成して電極を作製後、９０°剥離試験機により測定した剥離強度である。また、電池分解時の剥離強度は、後述する高温保管試験後の剥離強度として定義できる。本開示におけるリチウムイオン電池は、高温保管試験後の剥離強度が、例えば、１．５Ｎ／ｃｍ以下であり、１．０Ｎ／ｃｍ以下が好ましい。なお、高温保管試験後の剥離強度は、例えば、充放電サイクル後の電池を６０℃の恒温槽に１０日間保管した後に分解し、電極を洗浄し、常温で５時間真空乾燥させた後に、９０°剥離試験機により測定した剥離強度である。

本開示におけるリチウムイオン電池は、典型的にはリチウムイオン二次電池である。電池の用途としては、例えば、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ）、ガソリン自動車、ディーゼル自動車等の車両の電源が挙げられる。また、本開示における電池は、車両以外の移動体（例えば、鉄道、船舶、航空機）の電源として用いられてもよく、情報処理装置等の電気製品の電源として用いられてもよい。

本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。

（比較例１）
（１）正極材料の複合化
まず、正極活物質（ＮＣＭ、粒径３～１０μｍ、住友金属鉱山株式会社製）、導電材（アセチレンブラック（Ｌｉ４００、デンカ株式会社製）およびバインダ（ＨＳＶ１８１０（ポリフッ化ビニリデン）、粒径１５０ｎｍ、アルケマ社製）を、正極活物質：導電材：バインダ＝９７．５／１．５／１（ｗｔ％）の割合で秤量し、日本コークス工業（株）製のＭＰミキサーに投入し、１００００ｒｐｍ、１０分の条件にて攪拌し、複合化処理を実施し、複合体を得た。

（２）成膜
得られた複合体を、静電スクリーン成膜機（ベルク工業）を用いて集電箔（厚さ１２μｍのアルミニウム箔）上に乾式塗布した。この際、電圧を１．５ｋＶ、集電箔とスクリーンとの距離を１ｃｍとした。

（３）定着
上下１８０℃に熱した平板により、５ｔの荷重を１分間かけることにより、バインダを軟化（溶融）させ、複合体を集電箔に定着させ、正極集電体（集電箔）および正極層を有する正極構造体を作製した。

（４）評価用セルの作製
次に、負極活物質（天然黒鉛）およびバインダ（ＳＢＲおよびＣＭＣ）を混合し、得
られた混合物に分散媒を添加し、撹拌することで、負極スラリーを得た。得られた負極ス
ラリーを、フィルムアプリケーターにて、負極集電体上に塗工し、その後、８０℃で５分
間乾燥させた。これにより、負極集電体および負極層を有する負極構造体を得た。

正極構造体における正極層と、負極構造体における負極層とを、セパレータを介して対向させ、捲回し、電解液を注入することで、評価用セルを得た。電解液として、ＥＣ、ＤＭＣおよびＥＭＣを、ＥＣ：ＤＭＣ：ＥＭＣ＝３：４：３の体積比で含有した混合溶媒に、ＬｉＰＦ_６を１Ｍとなるように溶解させたものを用いた。

（比較例２）
正極材料のバインダをＨＳＶ９００（ポリフッ化ビニリデン、粒径１５０ｎｍ、アルケマ社製）に変更した以外は、比較例１と同様の方法で、正極構造体を作製し、評価用セルを作製した。

（実施例１）
（１）正極材料の複合化
まず、正極活物質（ＮＣＭ、粒径３～１０μｍ、住友金属鉱山株式会社製）、導電材（アセチレンブラック（Ｌｉ４００，デンカ株式会社製）およびバインダ（ＬＢＧ８２００、粒径１５０ｎｍ、アルケマ社製）を、正極活物質：導電材：バインダ＝９７．５／１．５／１（ｗｔ％）の割合で秤量し、日本コークス工業（株）製のＭＰミキサーに投入し、１００００ｒｐｍ、１０分の条件にて攪拌し、複合化処理を実施し、複合体を得た。なお、ＬＢＧ８２００は、ＰＶＤＦとＨＦＰ（ヘキサフルオロプロピレン）とのコポリマーである。

（２）評価用セル作製
得られた複合体を用いた以外は、比較例１と同様の方法で、正極層を集電箔（厚さ１２μｍのアルミニウム箔）上に形成し、正極構造体を作製した。得られた正極構造体を用いた以外は、比較例１と同様の方法で、評価用セルを作製した。

［バインダの膨潤度点の測定］
比較例および実施例で使用したバインダの膨潤度を上述した方法で測定した。結果を表１に示す。

［電極作製時の剥離強度測定］
比較例及び実施例において、正極構造体の作製後、正極集電体と電極層との間の剥離強度を、９０°剥離試験機にて測定した。結果を表１および図２に示す。

［保管後分解時の剥離強度測定］
比較例及び実施例で製造した評価用セルに対し、初期充放電サイクルを１回行った。その後、６０℃の恒温槽に１０日間保管した。保管後の評価用セルを分解し、電極をＤＭＣ（ジメチルカーボネート）で洗浄し、常温で５時間真空乾燥させた。真空乾燥後、正極における正極集電体と電極層との間の剥離強度を、９０°剥離試験機にて測定した。結果を表１および図２に示す。

図３に、比較例１、比較例２および実施例１で用いたバインダの膨潤度と、正極集電体と電極層との間の剥離強度（電極作製時および保管後分解時）との関係を示す。

表１、図２および図３から、実施例１は、電極作製時における剥離強度が高く、電池分解時における剥離強度が低いことが確認された。膨潤度が１２０％以上であるバインダを用いることにより、バインダの結晶構造中に電解液が取り込まれ、バインダの樹脂強度が低下し、剥離強度が低下したと推察される。

１…正極集電体
２…正極層
１０…正極
２０…負極
１１…負極集電体
１２…負極層
３０…電解質層
１００…電池

Claims

集電体および電極層を有する電極と、電解液と、を備え、
前記電極層は、活物質と、導電材と、前記電解液に対する膨潤度が１２０％以上であるバインダと、を含有し、
前記電極層は、前記活物質の表面に前記導電材および前記バインダが付着した複合体を含有し、
前記複合体において、前記活物質の表面に対する前記導電材および前記バインダの被覆率が７０％以上である、リチウムイオン電池。
前記バインダの前記膨潤度が、２００％以下である、請求項１に記載のリチウムイオン電池。
前記バインダが、フッ素含有ポリマーである、請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン電池。
前記集電体と前記電極層との剥離強度が、２．０Ｎ／ｃｍ以上であり、
高温保管試験後における前記剥離強度が、１．０Ｎ／ｃｍ以下である、請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン電池。
前記フッ素含有ポリマーは、構成単位として、［－ＣＨ_２－ＣＦ_２－］および［－Ｃ_２Ｆ_４－］の少なくとも一方と、［－ＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）－］と、を有する、請求項３に記載のリチウムイオン電池。
前記被覆率が、９５％以下である、請求項１に記載のリチウムイオン電池。
電解液を備えるリチウムイオン電池に用いられる電極の製造方法であって、
活物質、導電材、および、前記電解液に対する膨潤度が１２０％以上であるバインダを、乾式で複合化処理することにより、前記活物質の表面に前記導電材および前記バインダが付着した複合体を作製する工程と、
前記複合体を、集電体の表面に乾式塗布し、前記集電体上に電極層を作製する工程と、
を有する、電極の製造方法。