WO2013038494A1 - リチウムイオン二次電池用電極、その製造方法およびリチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
<負極の作製>
0.4gのDNAを40mlの水に溶解させて調製した溶液に、カーボンナノチューブのバンドル(カーボンナノチューブの平均長970nm):0.4gを加え、5時間混合してカーボンナノチューブ分散体を調製した。
前記の負極合剤含有組成物を、集電体となる厚みが8μmの銅箔の片面にアプリケーターを用いて塗布して乾燥し、プレス処理した後、35×35mmのサイズにカットして、負極を作製した。得られた負極では、負極合剤層における単位面積当たりの負極活物質粒子の量が13mg/cm2、負極合剤層の厚みが98μm、負極合剤層の密度が1.4g/cm3であった。また、前記負極の負極合剤層においては、カーボンナノチューブの含有量が活物質粒子100質量部に対して4質量部、DNAの含有量がカーボンナノチューブ100質量部に対して100質量部であった。
0.1gのDNAを400mlの水に溶解させて調製した溶液に、カーボンナノチューブのバンドル(カーボンナノチューブの平均長970nm):0.1gを加えた以外は、実施例1と同様にしてカーボンナノチューブ分散体を調製し、このカーボンナノチューブ分散体を用いた以外は、実施例1と同様にして負極合剤含有組成物を調製した。そして、この負極合剤含有組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製した。
0.5gのDNAを400mlの水に溶解させて調製した溶液に、カーボンナノチューブのバンドル(カーボンナノチューブの平均長970nm):0.5gを加えた以外は、実施例1と同様にしてカーボンナノチューブ分散体を調製し、このカーボンナノチューブ分散体を用いた以外は、実施例1と同様にして負極合剤含有組成物を調製した。そして、この負極合剤含有組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製した。
0.25gのDNAを400mlの水に溶解させて調製した溶液に、カーボンナノチューブのバンドル(カーボンナノチューブの平均長970nm):0.5gを加えた以外は、実施例1と同様にしてカーボンナノチューブ分散体を調製し、このカーボンナノチューブ分散体を用いた以外は、実施例1と同様にして負極合剤含有組成物を調製した。そして、この負極合剤含有組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製した。
0.5gのDNAを400mlの水に溶解させて調製した溶液に、カーボンナノチューブのバンドル(カーボンナノチューブの平均長970nm):0.5gを加えた以外は、実施例1と同様にしてカーボンナノチューブ分散体を調製した。このカーボンナノチューブ分散体:15gと、CMC水溶液(濃度1.5質量%):35gとを混合し、この混合液に、鱗片状黒鉛(日立化成工業社製、一次粒子径の平均粒子径:約450μm):48gと、粒子状導電性助剤としてアセチレンブラック:0.48gと、粘度調整剤としてSBR:0.5gとを加えて混合して、活物質粒子(鱗片状黒鉛)100質量部に対してカーボンナノチューブを0.5質量部、アセチレンブラックを1.0質量部の量で含有する負極合剤含有組成物を得た。そして、この負極合剤含有組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製した。
カーボンナノチューブ分散体を使用せずに、CMC水溶液(濃度1.5質量%):35gに、鱗片状黒鉛(日立化成工業社製、一次粒子径の平均粒子径:約450μm):48gと、粘度調整剤としてSBR:0.5gとを加えて混合して負極合剤含有組成物を調製し、この負極合剤含有組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製した。得られた負極は、負極合剤層における単位面積当たりの負極活物質粒子の量、負極合剤層の厚み、負極合剤層の密度のいずれもが、実施例1で作製した負極と同じであった。
0.6gのDNAを40mlの水に溶解させて調製した溶液に、カーボンナノチューブのバンドル(カーボンナノチューブの平均長970nm):0.6gを加えた以外は、実施例1と同様にしてカーボンナノチューブ分散体を調製し、このカーボンナノチューブ分散体を用いた以外は、実施例1と同様にして負極合剤含有組成物を調製した。そして、この負極合剤含有組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製した。
実施例1~5および比較例1、2のテストセルについて、1Cの電流値で電圧が4.2Vになるまで定電流充電を行い、続いて、4.2Vで定電圧充電を行った。なお、定電流充電および定電圧充電の総充電時間は2時間とした。その後、各テストセルを0.2Cの電流値で電圧が2.5Vになるまで放電させて、0.2C放電容量を求めた。
X(%) = 100 × (A-B)/B
負極合剤層形成後のプレス処理条件を変更して、負極合剤層の厚みを92μmとし、負極合剤層の密度を1.5g/cm3とした以外は、実施例3と同様にして負極を作製した。
負極合剤層形成後のプレス処理条件を変更して、負極合剤層の厚みを86μmとし、負極合剤層の密度を1.6g/cm3とした以外は、実施例3と同様にして負極を作製した。
負極合剤層形成後のプレス処理条件を変更して、負極合剤層の厚みを86μmとし、負極合剤層の密度を1.6g/cm3とした以外は、比較例1と同様にして負極を作製した。
集電体への負極合剤含有組成物の塗布量および負極合剤層形成後のプレス処理条件を変更して、負極合剤層における単位面積当たりの負極活物質粒子の量を20mg/cm2とし、負極合剤層の厚みを137μmとし、負極合剤層の密度を1.4g/cm3とした以外は、実施例3と同様にして負極を作製した。
集電体への負極合剤含有組成物の塗布量および負極合剤層形成後のプレス処理条件を変更して、負極合剤層における単位面積当たりの負極活物質粒子の量を20mg/cm2とし、負極合剤層の厚みを137μmとし、負極合剤層の密度を1.4g/cm3とした以外は、比較例1と同様にして負極を作製した。
負極活物質を、鱗片状黒鉛:48gから、鱗片状黒鉛:46gと表面を炭素(CVD法で形成した炭素)で被覆したSiO(SiOと表面の炭素との質量比が85:15):2gとに変更した以外は、実施例3と同様にして負極合剤含有組成物を調製し、この負極合剤含有組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製した。得られた負極では、負極合剤層における単位面積当たりの負極活物質粒子の量が12.5mg/cm2、負極合剤層の厚みが79μm、負極合剤層の密度が1.6g/cm3であった。
鱗片状黒鉛:48gから、鱗片状黒鉛:46gと表面を炭素(CVD法で形成した炭素)で被覆したSiO(SiOと表面の炭素との質量比が85:15):2gとに変更した以外は、比較例1と同様にして負極合剤含有組成物を調製し、この負極合剤含有組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製した。得られた負極では、負極合剤層における単位面積当たりの負極活物質粒子の量、負極合剤層の厚み、負極合剤層の密度のいずれもが、実施例9で作製した負極と同じであった。
Claims (11)
- Liを吸蔵放出可能な活物質粒子、導電性助剤および樹脂製バインダを含む電極合剤層を有するリチウムイオン二次電池用電極であって、
前記電極合剤層は、前記導電性助剤としてカーボンナノチューブを含有し、かつカーボンナノチューブの分散剤としてデオキシリボ核酸を含有し、
前記電極合剤層における前記カーボンナノチューブの含有量が、前記活物質粒子100質量部に対して0.001~5質量部であることを特徴とするリチウムイオン二次電池用電極。 - 電極合剤層における前記カーボンナノチューブの含有量が、活物質粒子100質量部に対して0.1~5質量部である請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 電極合剤層におけるデオキシリボ核酸の含有量が、カーボンナノチューブ100質量部に対して30~120質量部である請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 電極合剤層の厚みが80~200μmである請求項1~3のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- カーボンナノチューブの平均長が50nm以上である請求項1~4のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 電極合剤層内に分散しているカーボンナノチューブの各存在領域に含まれるカーボンナノチューブの本数の平均値が、2本未満である請求項1~5のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 電極合剤層が、更に粒子状の導電性助剤を含有している請求項1~6のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 粒子状の導電性助剤が、アセチレンブラックまたはファーネスブラックである請求項7に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- 電極合剤層における粒子状の導電性助剤の含有量が、活物質粒子100質量部に対して0.5~10質量部である請求項7または8に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
- デオキシリボ核酸、カーボンナノチューブおよび溶剤を含有するカーボンナノチューブ分散体を調製する工程と、
前記カーボンナノチューブ分散体に、活物質粒子および樹脂性バインダを混合して電極合剤含有組成物を調製する工程と、
前記電極合剤含有組成物を、集電体上に塗布し乾燥して電極合剤層を形成する工程とを有することを特徴とするリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。 - 正極、負極、非水電解液およびセパレータを有するリチウムイオン二次電池であって、
前記正極および/または前記負極が、請求項1~9の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ことを特徴とするリチウムイオン二次電池。
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