WO2019244907A1 - 非水電解液二次電池用正極および非水電解液二次電池 - Google Patents

非水電解液二次電池用正極および非水電解液二次電池 Download PDF

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WO2019244907A1
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positive electrode
microscope image
porosity
region
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PCT/JP2019/024177
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光央 近藤
中村 仁
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ヤマハ発動機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a non-aqueous electrolyte secondary battery using a positive electrode active material containing lithium and nickel.
  • a positive electrode active material containing lithium (Li) is used for the positive electrode of the existing non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • a positive electrode active material containing lithium and nickel (Ni) has attracted attention (for example, see Patent Document 1).
  • the positive electrode active material containing nickel By using the positive electrode active material containing nickel, the charge / discharge capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery is increased.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery using a positive electrode active material containing lithium and nickel should have higher battery characteristics and higher durability.
  • the battery characteristics are, for example, charge and discharge efficiency.
  • the present invention improves the battery characteristics and improves the durability of the battery as compared with a conventional positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery using a positive electrode active material containing lithium and nickel. It is an object to provide a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery using a positive electrode active material containing the same.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery in Patent Document 1 uses an organic solvent-based binder.
  • a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery using a positive electrode active material containing lithium and nickel those using a water-dispersible or water-soluble binder have also been developed, but those containing nickel at a high concentration are not It has not been put to practical use.
  • the present inventors have studied a conventional positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode active material containing lithium and nickel.
  • the positive electrode active material members are connected to each other by a connecting portion including conductive material particles.
  • the positive electrode active material body is an aggregate of primary particles of the positive electrode active material.
  • the conductive material particles contained in the connection portion are conductive materials having a diameter or a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the conductive material particles in the following description also mean a conductive material having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the connecting portion of the conventional positive electrode is almost entirely composed of conductive material particles.
  • a gap between the conductive material particles is present at the connecting portion.
  • the positive electrode active material members may be connected by a binder in addition to the connection part.
  • the inventors of the present application have made a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery using a water-soluble or water-dispersible binder by changing the material and the procedure.
  • the connecting portion has a portion having the same porosity as the conventional connecting portion, and a portion having a small porosity arranged along the surface of the positive electrode active material body.
  • a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode was produced.
  • the portion having a large porosity is almost composed of only the conductive material particles as in the related art.
  • the connecting portion has both a portion having the same porosity as the conventional connecting portion and a portion having a small porosity arranged along the surface of the positive electrode active material body. It was noticed that the battery characteristics could be improved as compared with the conventional positive electrode. Further, the inventor has noticed that the connection portion has a portion having a small porosity arranged along the surface of the positive electrode active material body, whereby the durability of the battery can be improved as compared with the conventional positive electrode.
  • connection portion having a small porosity is less likely to penetrate the electrolyte.
  • the connecting portion has both a portion having a large porosity and a portion having a small porosity, it is possible to secure the ease of infiltration of the electrolytic solution into the connecting portion. Therefore, it was found that the degree of freedom of movement of lithium ions can be secured to the same degree as that of the conventional positive electrode.
  • the connecting portion has a portion having a small porosity, even if the positive electrode active material body expands or contracts during charging and discharging of the battery, the connection between the conductive material particles in the connecting portion is the same as that of the related art. It turned out that it became harder to cut than a positive electrode. Thereby, the conductivity of the electrons by the connection part is improved, and the electrode resistance of the battery is reduced. As a result, the charging and discharging efficiency is improved as compared with the conventional non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • a portion of the connection portion along the surface of the positive electrode active material body contains the conductive material particles and the pH adjuster.
  • a part of the positive electrode active material member is fixed to a portion of the connection portion along the surface of the positive electrode active material member. Therefore, it has been found that even if the positive electrode active material body expands or contracts during charging and discharging of the battery, cracks in the positive electrode active material body are less likely to occur than in the conventional positive electrode.
  • the positive electrode active material body having the crack does not contribute to charging and discharging of the battery. Since the occurrence of cracks in the positive electrode active material body is suppressed, a decrease in charge / discharge efficiency due to use of the battery is suppressed. Further, as compared with the conventional nonaqueous electrolyte secondary battery, the deterioration of the positive electrode due to the occurrence of cracks in the positive electrode active material body can be suppressed.
  • the electrolyte Since the porosity of the portion of the connection portion along the surface of the positive electrode active material body is small, the electrolyte does not easily come into contact with the surface of the positive electrode active material body through the connection portion. That is, it is possible to prevent the electrolyte from coming into contact with the positive electrode active material through the connection while ensuring the ease of infiltration of the electrolyte into the connection. Since the electrolyte does not easily come into contact with the positive electrode active material body, the electrolyte does not easily undergo electrolysis even when the battery is used at a high voltage. Therefore, even when the battery is used at a high voltage, deterioration of the battery due to electrolysis of the electrolyte can be suppressed as compared with the conventional nonaqueous electrolyte secondary battery.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises: a positive electrode active material body in which positive electrode active material particles containing lithium and nickel are aggregated; conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less; Containing an adjusting agent, containing no conductive material other than the conductive material particles, having a connecting portion for connecting the positive electrode active material bodies, a water-soluble or water-dispersible binder, and a current collector And a pressed positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • the cross section of the connection portion has a large porosity region and a surface of the positive electrode active material body, respectively. And a small porosity region whose porosity is smaller than the porosity of the large porosity region.
  • the connection portion includes a small porosity region having a small porosity and a large porosity region having a large porosity.
  • the electrolyte easily penetrates into the large porosity region having a large porosity. Therefore, it was found that even if the connecting portion had a small porosity region, the degree of freedom of movement of lithium ions could be secured to the same degree as a conventional positive electrode.
  • the connecting portion includes a small porosity region having a small porosity, even when the positive electrode active material body expands or contracts during charging and discharging of the battery, the connection between the conductive material particles in the connecting portion, It becomes harder to cut than the conventional positive electrode. Thereby, the conductivity of the electrons by the connection part is improved, and the electrode resistance of the battery is reduced. As a result, the charging and discharging efficiency is improved as compared with the conventional non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • connection portion contains conductive material particles
  • the porosity of the connection portion does not become extremely larger than the porosity of the conventional connection portion of the positive electrode. Therefore, the porosity of the large porosity region is almost the same as the porosity of the conventional connecting portion.
  • the porosity of the small porosity region is smaller than the porosity of the conventional connecting portion.
  • the small porosity region contains conductive material particles and a pH adjuster. The pH adjuster fills gaps between the conductive material particles. At least a part of the small porosity region is arranged along the surface of the positive electrode active material body at the connection part.
  • a portion of the connection portion along the surface of the positive electrode active material body contains the conductive material particles and the pH adjuster.
  • a part of the positive electrode active material body is fixed in the small porosity region. Therefore, even if the positive electrode active material body expands or contracts during charging and discharging of the battery, cracks in the positive electrode active material body are less likely to occur than in the conventional positive electrode. Therefore, since the occurrence of cracks in the positive electrode active material body is suppressed, a decrease in charge / discharge efficiency due to the use of the battery is suppressed. Further, as compared with the conventional nonaqueous electrolyte secondary battery, the deterioration of the positive electrode due to the occurrence of cracks in the positive electrode active material body can be suppressed.
  • the electrolyte does not easily contact the surface of the positive electrode active material body through the connection portion. That is, it is possible to prevent the electrolyte from coming into contact with the positive electrode active material through the connection while ensuring the ease of infiltration of the electrolyte into the connection. Since the electrolyte does not easily come into contact with the positive electrode active material body, the electrolyte does not easily undergo electrolysis even when the battery is used at a high voltage. Therefore, even when used at a higher voltage, deterioration of the battery due to electrolysis of the electrolyte can be suppressed as compared with a conventional nonaqueous electrolyte secondary battery.
  • the cross section of the connecting portion includes the small porosity region having a small porosity arranged along the surface of the positive electrode active material body, so that the positive electrode active material body containing lithium and nickel is used.
  • the battery characteristics can be improved and the durability of the battery can be improved.
  • the connecting portion does not include a conductive material other than conductive material particles having a diameter or a thickness of 1 ⁇ m or less. There are almost no voids inside the conductive material other than the conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less. Therefore, the void in the cross section of the region containing this substance is small. However, this small void cannot play the same role as the small void in the small porosity region. In other words, in a region where the voids of the conductive material other than the conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less are small, the region is obtained by a small porosity region containing the conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less and a pH adjuster. The above effect cannot be obtained.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably has the following configuration in addition to the configuration of (1).
  • the small porosity region includes the conductive material particles having a diameter or a thickness of 1 ⁇ m or less, at least part of which is covered with the pH adjuster.
  • the pH adjuster covering at least a part of the conductive material particles exists between the conductive material particles and around the conductive material particles.
  • the gap between the conductive material particles and the gap around it are filled with the pH adjuster. Therefore, the porosity of the small porosity region is smaller than the porosity of the large porosity region.
  • the formation of the small porosity region makes it difficult for the conductive material particles to be disconnected from each other at the connection portion, thereby improving the charge / discharge efficiency. Furthermore, since cracks are less likely to occur in the positive electrode active material body, deterioration of the positive electrode can be suppressed. In addition, since the electrolyte is less likely to be electrolyzed, deterioration of the battery can be suppressed.
  • the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably has the following configuration in addition to the configuration of (1) or (2).
  • the connecting portion includes conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less
  • the area of the small porosity region and the area of the large porosity region in each of the at least one electron microscopic image have the diameter of 1 ⁇ m. It is at least 10 times the value obtained by multiplying the square of the diameter of the following conductive material particles by 1 /.
  • the connecting portion includes conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less
  • the area of the small porosity region and the area of the large porosity region in each of the at least one electron microscope image have the thickness, respectively. Is at least 10 times the value obtained by multiplying the thickness of the conductive material particles of 1 ⁇ m or less by the diameter of the conductive material particles.
  • the area of the small porosity region and the area of the large porosity region in the electron microscope image are somewhat large. Therefore, the effect obtained by having the small porosity region and the large porosity region can be obtained more reliably.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably has the following configuration in addition to the above configuration (1) or (2).
  • the connecting portion includes conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less
  • the large porosity region in each of the at least one electron microscope image includes a region including 10 or more conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • the area of the small porosity region in each of the at least one electron microscope image is equal to or larger than the area of the large porosity region including 10 or more conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • the large porosity region in each of the at least one electron microscope image includes a region including 10 or more conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the area of the small porosity region in each of the at least one electron microscope image is equal to or larger than the area of the large porosity region, the region including 10 or more conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less. It is.
  • the area of the small porosity region and the area of the large porosity region in the electron microscope image are somewhat large. Therefore, the effect obtained by having the small porosity region and the large porosity region can be obtained more reliably.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have the following configuration in addition to any one of the above (1) to (4). preferable.
  • the porosity of the small porosity region in the first electron microscope image included in the at least one electron microscope image is different from the current collector and the nonaqueous electrolyte secondary battery in the first electron microscope image.
  • the porosity of the effective area, which is the area between the surface of the positive electrode, and the type of the first electron microscopic image and the type of the electron image and the accelerating voltage are the same, and the non-aqueous electrolyte secondary is different in the photographing target.
  • the second electron microscope image in which the cross section of the battery positive electrode is photographed at least one of the porosity of the effective area that is the area between the current collector and the surface of the nonaqueous electrolyte secondary battery positive electrode. small.
  • the electron microscope images (first electron microscope image and second electron microscope image) of the cross section of the positive electrode include a gap between the positive electrode active material bodies, a gap between the positive electrode active material body and the connection portion, and There is a gap between one part of the connection and the other part of the connection. Therefore, the porosity of the effective region, which is the region between the current collector and the surface of the positive electrode, in the electron microscope image is somewhat larger than zero.
  • the porosity of the small porosity region in the first electron microscope image is smaller than the porosity of the effective region in the first electron microscope image or a second electron microscope image different from the first electron microscope image. Therefore, the porosity of the small porosity region is not too large.
  • connection between the conductive material particles at the connection portion is less likely to be broken, and the charge / discharge efficiency can be increased. Furthermore, since cracks are less likely to occur in the positive electrode active material body, deterioration of the positive electrode can be suppressed. In addition, since the electrolyte is less likely to be electrolyzed, deterioration of the battery can be suppressed.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably has the following configuration in addition to the configuration of (5).
  • the porosity of the small porosity region in the first electron microscope image is a region between the current collector and the surface of the nonaqueous electrolyte secondary battery positive electrode in the first electron microscope image. 2/3 of the porosity of the effective area, and the effective area of the effective area which is the area between the current collector and the surface of the non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode in the second electron microscope image. It is at least one of 2/3 or less of the porosity.
  • the porosity of the small porosity region in the first electron microscope image is different from the porosity of the effective region in the second electron microscope image different from the first electron microscope image or the first electron microscopic image. 2/3 or less. Therefore, the porosity of the small porosity region is not too large. As a result, the connection between the conductive material particles at the connection portion is less likely to be broken, and the charge / discharge efficiency can be increased. Furthermore, since cracks are less likely to occur in the positive electrode active material body, deterioration of the positive electrode can be suppressed. In addition, since the electrolyte is less likely to be electrolyzed, deterioration of the battery can be suppressed.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have the following configuration in addition to any one of the above (1) to (6). preferable.
  • the porosity of the large porosity region in the third electron microscope image included in the at least one electron microscope image is different from the current collector and the nonaqueous electrolyte secondary in the third electron microscope image.
  • the non-aqueous electrolyte solution having the same porosity in the effective region as the region between the surface of the battery positive electrode, and the type and acceleration voltage of the third electron microscope image and the electron image, and different in the photographing target.
  • an effective area that is an area between the current collector and the surface of the positive electrode for the nonaqueous electrolyte secondary battery. At least one of the porosity.
  • the electron microscope images (third electron microscope image and fourth electron microscope image) of the cross section of the positive electrode include a gap between the positive electrode active material bodies, a gap between the positive electrode active material body and the connection portion, and There is a gap between one part of the connection and the other part of the connection. Therefore, the porosity of the effective region, which is the region between the current collector and the surface of the positive electrode in the electron microscope image, is larger than zero, but does not become extremely large.
  • the porosity of the large porosity region in the third electron microscope image is equal to or greater than the porosity of the effective region in the third electron microscope image or a fourth electron microscope image different from the third electron microscope image. Therefore, the porosity of the large porosity region is not too small. This makes it easier for the electrolyte to penetrate into the connecting portion, so that freedom of movement of lithium ions in the connecting portion can be secured. Therefore, the improvement of the charge / discharge efficiency of the battery due to the small porosity region is not prevented.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have the following configuration in addition to any one of the above (1) to (7). preferable.
  • the porosity of the small porosity region in a fifth electron microscope image included in the at least one electron microscope image is equal to or less than half of the porosity of the large porosity region in the fifth electron microscope image. .
  • the porosity of the small porosity region is equal to or less than half the porosity of the large porosity region. Therefore, the porosity of the small porosity region is not too large. This makes it difficult for the connection between the conductive material particles in the connection portion to be broken, so that the charge / discharge efficiency can be increased. Furthermore, since cracks are less likely to occur in the positive electrode active material body, deterioration of the positive electrode can be suppressed. In addition, since the electrolyte is less likely to be electrolyzed, deterioration of the battery can be suppressed.
  • the porosity of the small porosity region is equal to or less than half of the porosity of the large porosity region.
  • the porosity of the large porosity region The porosity is at least twice the porosity of the small porosity region. Therefore, the porosity of the large porosity region is not too small. This makes it easier for the electrolyte to penetrate into the connecting portion, so that freedom of movement of lithium ions in the connecting portion can be secured. Therefore, the improvement of the charge and discharge efficiency of the battery due to the small porosity region is not prevented.
  • the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have the following configuration in addition to any one of the above (1) to (8). preferable.
  • the porosity of the small porosity region is less than 5%.
  • the porosity of the small porosity region is not too large.
  • the connection between the conductive material particles at the connection portion is less likely to be broken, and the charge / discharge efficiency can be increased.
  • cracks are less likely to occur in the positive electrode active material body, deterioration of the positive electrode can be suppressed.
  • the electrolyte is less likely to be electrolyzed, deterioration of the battery can be suppressed.
  • the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have the following configuration in addition to any one of the above (1) to (9). preferable.
  • the porosity of the large porosity region is 5% or more.
  • the porosity of the large porosity region is not too small. This makes it easier for the electrolyte to penetrate into the connecting portion, so that freedom of movement of lithium ions in the connecting portion can be secured. Therefore, the improvement of the charge / discharge efficiency of the battery due to the small porosity region is not prevented.
  • the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have the following configuration in addition to any one of the above (1) to (10). preferable.
  • the porosity is obtained by performing a binarization process on the electron microscope image to distinguish the electron microscope image into a dark region indicating a void and a bright region indicating a non-void portion. It is the ratio that accounts for.
  • the ratio of the area of the dark region to a predetermined region of the electron microscope image can be calculated.
  • the ratio of the area of the dark region to the large porosity region can be used as the porosity of the large porosity region.
  • the ratio of the area of the dark region to the small porosity region can be used as the porosity of the small porosity region.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have the following configuration in addition to any of the above configurations (1) to (11). preferable.
  • the electron microscope image is an image photographed at a magnification of 1,000 times or more and 8,000 times or less.
  • the porosity of the large porosity region and the porosity of the small porosity region can be easily obtained from the electron microscope image by image processing or the like.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have the following configuration in addition to any one of the above (1) to (12). preferable.
  • the cross section of the connection portion is the large size. A porosity region and the small porosity region.
  • the cross section of the connection portion includes a large porosity region and a small porosity region. Therefore, the small porosity region and the large porosity region of the connecting portion are not formed by accident depending on how the electron microscope image is taken.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have the following configuration in addition to any one of the above (1) to (13). preferable.
  • the ratio of nickel to the metal element contained in the positive electrode active material particles is 50 mol% or more.
  • the charge / discharge capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery can be further increased.
  • the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have the following configuration in addition to any one of the above (1) to (14). preferable.
  • the ratio of nickel to the metal element contained in the positive electrode active material particles is 80 mol% or more.
  • the charge / discharge capacity of the non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery can be further increased.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of the above (1) to (15), a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. It is characterized by.
  • the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have the following configuration in addition to any of the above configurations (1) to (16). preferable.
  • the connecting portion includes conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less
  • the small porosity region and the large porosity region in each of the at least one electron microscope image each have a conductive material particle having a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • the connecting portion includes conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less
  • the small porosity region and the large porosity region in each of the at least one electron microscopic image each have a conductive thickness of 1 ⁇ m or less. Includes a region containing 10 or more material particles.
  • the area of the small porosity region and the area of the large porosity region in the electron microscope image are somewhat large. Further, even when it is difficult to identify each of the conductive material particles in the small porosity region in the electron microscope image, the area of the small porosity region can be increased to some extent. Therefore, the effect obtained by having the small porosity region and the large porosity region can be obtained more reliably.
  • the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have the following configuration in addition to any one of the above (1) to (17). preferable.
  • the positive electrode has a sheet shape. Using a cylindrical mandrel having a diameter of 3 mm, in a bending resistance test according to JIS K5600-5-1, the positive electrode active material body and the connection portion are connected so as not to be separated from the current collector by the positive electrode. The active material body and the connection portion are connected to the current collector.
  • the positive electrode active material body and the connecting portion are less likely to be separated from the current collector during the manufacturing process and use of the nonaqueous electrolyte secondary battery.
  • the “bending resistance test based on JIS K5600-5-1” is a kind of testing method for mechanical properties of a coating film, and is a bending resistance test by a cylindrical mandrel method.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have the following configuration in addition to any one of the above (1) to (18). preferable.
  • a discharge capacity of 0.1 C per weight of the positive electrode active material particles at 25 ⁇ 2 ° C. of the half cell It is 90% or more of the maximum discharge capacity depending on the material, the diameter of the positive electrode active material particles and the diameter of the positive electrode active material body.
  • the discharge capacity of 0.1 C per weight of the positive electrode active material particles of the half cell manufactured using the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery is a level that can sufficiently withstand practical use.
  • positive electrode active material particles are primary particles of a positive electrode active material.
  • the “positive electrode active material body” is a secondary particle formed by aggregating primary particles of a positive electrode active material.
  • the “conductive material particles” are not limited to spherical or nearly spherical ones.
  • the “conductive material particles” may be, for example, rod-shaped or plate-shaped.
  • the “conductive material particles” may be ones formed by aggregating a plurality of particles.
  • the conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less may be conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less and a thickness of more than 1 ⁇ m, or a diameter of more than 1 ⁇ m and a thickness of more than 1 ⁇ m.
  • the conductive material particles may be 1 ⁇ m or less, or may be 1 ⁇ m or less in diameter and 1 ⁇ m or less in thickness.
  • conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less are conductive substances having a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • the ⁇ diameter of conductive material particles '' of the present invention is the known diameter of the same type of substance as the conductive material particles of the present invention.
  • the known diameter is, for example, a diameter described in a literature or a dictionary.
  • the “diameter of conductive material particles” of the present invention may be a diameter obtained from the outline (outer shape) of the conductive material particles shown in an electron microscope image.
  • the “diameter of the conductive material particle” of the present invention in the electron microscopic image of the cross section of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, when the cross section of the connecting portion shows the cross section and / or the surface of the conductive material particle, the “diameter of the conductive material particle” of the present invention. May be the diameter of a circle having the same area as the area surrounded by the outline (outer shape) of the conductive material particle shown in the electron microscope image. By calculating the area equivalent diameter of the conductive material particles shown in the electron microscope image, the diameter of the conductive material particles can be easily obtained.
  • the “diameter of the conductive material particles” of the present invention is:
  • the maximum length of the conductive material particles shown in the electron microscope image may be used. By measuring the maximum length of the conductive material particles shown in the electron microscope image, the diameter of the conductive material particles can be easily obtained.
  • the two or more conductive material particles Among the diameters, the largest diameter is 1 ⁇ m or less.
  • the two-dimensional shape of the conductive material particles may or may not be circular.
  • the two-dimensional shape of the conductive material particle is the shape of the conductive material particle when the conductive material particle is viewed from a certain direction, or the shape of the cross section of the conductive material particle.
  • the conductive material particles shown in the electron microscope image of the surface and / or cross section of the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery may be circular or non-circular.
  • the three-dimensional shape of the conductive material particles may be spherical or non-spherical.
  • the conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less have a thickness in a direction orthogonal to the radial direction of the conductive material particles
  • the “conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less” are conductive material particles having a thickness of more than 1 ⁇ m.
  • conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less may be used.
  • the “conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less” are conductive materials having a longitudinal length of more than 1 ⁇ m.
  • the conductive material particles may have a longitudinal length of 1 ⁇ m or less. To be long in a direction intersecting the radial direction of the conductive material particles may be, for example, long in a direction orthogonal to the radial direction of the conductive material particles.
  • conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less are conductive substances having a maximum thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the thickness of the conductive material particles is a length in a direction orthogonal to the substantially flat surface.
  • the “thickness of the conductive material particles” of the present invention refers to the known conductive material particles of the same type as the conductive material particles of the present invention. May be the thickness.
  • the “thickness of the conductive material particles” in the present invention may be a thickness obtained from the conductive material particles shown in an electron microscope image.
  • an electron microscope image of a cross section of a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery when the length in a direction orthogonal to a substantially plane of a conductive material particle can be measured in a cross section of a connecting portion, the “conductive” of the present invention is used.
  • the “thickness of material particles” may be a length orthogonal to a substantially plane of the conductive material particles shown in the electron microscope image. By measuring the length of the conductive material particles shown in the electron microscope image, the thickness of the conductive material particles can be easily obtained.
  • the length of the cross section of the conductive material particles when the length of the cross section of the conductive material particles can be measured in a direction orthogonal to a substantially plane of two or more conductive material particles, The longest length of the two or more conductive material particles is 1 ⁇ m or less.
  • the thickness of the conductive material particles in an electron microscope image of the cross section of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery may or may not be constant.
  • the “conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less” are, for example, carbon black, fine graphite, and carbon nanotubes. It is known that carbon black, fine graphite and carbon nanotubes are conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • the “conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less” are, for example, graphene. Graphene is known to be conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the connection portion may include only one type of conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less. Two or more types of conductive material particles having a diameter or a thickness of 1 ⁇ m or less may be included in the connecting portion.
  • the connection portion may include one or more kinds of conductive material particles selected from carbon black, fine graphite, carbon nanotube, and graphene.
  • the carbon black may be a domain or an aggregate.
  • Aggregates are aggregates of aggregated domains.
  • An aggregate is a structure in which a plurality of domains are connected in a chain.
  • the diameter of the sphere can be used as the diameter of the domain.
  • the maximum length of the domain can be used as the diameter of the domain.
  • the maximum length of the domain is 1 ⁇ m or less. If the aggregate is spherical, the diameter of the sphere can be used as the diameter of the aggregate.
  • the maximum length of the aggregate can be used as the diameter of the aggregate.
  • the diameter of the aggregate is 1 ⁇ m or less.
  • the maximum length of the aggregate is 1 ⁇ m or less.
  • the domain may exist alone, as part of an aggregate, or as part of an agglomerate.
  • Agglomerates are aggregates of aggregates. At the junction, the aggregate may be present alone or as part of an agglomerate.
  • the diameter of the sphere may be used as the diameter of the fine graphite.
  • the maximum length of the graphite may be used as the diameter of the fine graphite.
  • the diameter of the fine graphite is 1 ⁇ m or less.
  • the maximum length of the fine graphite is 1 ⁇ m or less.
  • a carbon nanotube is a substance in which single-layer or multi-layer graphene is coaxially tubular.
  • Graphene is sometimes called a graphene sheet.
  • Graphene has a structure in which six-membered rings of carbon atoms are connected in a planar or substantially planar manner.
  • the carbon nanotube in which single-layer or multi-layer graphene is coaxially tubular is formed in a tubular shape. Since the diameter of the carbon nanotube tube is 1 ⁇ m or less, the carbon nanotube is “conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less”. When the conductive particles are cylindrical, the axial length of the conductive particles is not the diameter of the conductive particles.
  • the axial length of the tubular carbon nanotube is not the diameter of the conductive material particles.
  • the carbon nanotube may be present in a state where the axis extends linearly or in a state where the axis is not linear.
  • the state where the shaft is not linear may be, for example, a state where the shaft is curved or a state where the shaft is bent.
  • the contour (outer shape) of the carbon nanotube in a plane perpendicular to the axial direction of the carbon nanotube is circular
  • the diameter of the contour of the carbon nanotube in a plane perpendicular to the axial direction of the carbon nanotube may be used as the diameter of the carbon nanotube. .
  • the diameter of the contour of the carbon nanotube in a plane perpendicular to the axial direction of the carbon nanotube is the outer diameter of the plane perpendicular to the axial direction of the carbon nanotube.
  • the plane orthogonal to the axial direction of the carbon nanotube is a plane orthogonal to the axial direction at each position of the carbon nanotube.
  • the diameter of the carbon nanotube is, for example, the same as the area surrounded by the contour of the carbon nanotube in the plane perpendicular to the axial direction of the carbon nanotube.
  • the diameter of the corresponding circle may be used, or the maximum length of the contour of the carbon nanotube on a plane perpendicular to the axial direction of the carbon nanotube may be used.
  • the diameter of the carbon nanotube is 1 ⁇ m or less.
  • the maximum length of the contour of the carbon nanotube in a plane orthogonal to the axial direction of the carbon nanotube is used as the diameter of the carbon nanotube
  • the maximum length of the contour of the carbon nanotube is 1 ⁇ m or less.
  • the diameter of the carbon nanotube on a plane orthogonal to the axial direction of the carbon nanotube is 100 nm or less.
  • the maximum length of the contour of the carbon nanotube on a plane orthogonal to the axial direction of the carbon nanotube is 100 nm or less.
  • the carbon nanotube for example, there is a carbon nanotube having an axial length of 10 ⁇ m or less. As described above, the axial length of the carbon nanotube is not the diameter of the carbon nanotube.
  • the axial length of the carbon nanotubes may exceed 10 ⁇ m. Even if the axial length of the carbon nanotube exceeds 1 ⁇ m, the diameter of the carbon nanotube is 1 ⁇ m or less, so the carbon nanotube is included in the conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • Graphene has a structure in which six-membered rings of carbon atoms are connected in a planar or substantially planar manner.
  • Graphene may have only one layer in which six-membered rings of carbon atoms are connected in a planar or substantially planar shape, and two or more layers in which six-membered rings of carbon atoms are connected in a planar or substantially planar shape. They may be stacked.
  • graphene is arranged such that the surface of the positive electrode, in which six-membered rings of carbon atoms are connected, is parallel to the current collector due to press working at the time of manufacturing the positive electrode.
  • the cross section of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery is a cross section along the thickness direction of the positive electrode
  • the connection portion contains graphene
  • the cross section of the connection portion has six carbon atoms in graphene.
  • a side surface that intersects a surface in which the member rings are connected or a cross section that intersects a surface in which the six-membered ring of carbon atoms is connected appears.
  • the cross-section of the connecting portion has a side surface perpendicular to the surface of the graphene in which the six-membered rings of carbon atoms are connected.
  • a cross section orthogonal to a plane in which six-membered rings of carbon atoms are connected in graphene may appear in a cross section of the connection portion.
  • the thickness of graphene is the maximum length in a direction perpendicular to a plane in which six-membered rings of carbon atoms are connected in a planar or substantially planar manner.
  • the thickness of the graphene is 1 ⁇ m or less.
  • the cross section of the connecting portion shows a side surface and / or a cross section orthogonal to the plane in which the six-membered rings of carbon atoms are continuous in graphene.
  • the length in the direction perpendicular to the plane in which the six-membered rings of carbon atoms are connected is 1 ⁇ m or less.
  • the diameter of graphene may be, for example, the diameter of a circle corresponding to the same area as the surface in which the six-membered rings of carbon atoms are connected.
  • the maximum length of the surface where the six-membered rings are connected may be used.
  • graphene for example, there is graphene having a diameter of 10 ⁇ m or less on a surface where six-membered rings of carbon atoms are connected.
  • the diameter of the surface where the six-membered rings of carbon atoms are connected may exceed 1 ⁇ m.
  • the graphene is “a conductive material particle having a thickness of 1 ⁇ m or less”.
  • the graphene is both “a conductive material particle having a diameter of 1 ⁇ m or less” and “a conductive material particle having a thickness of 1 ⁇ m or less”.
  • a conductive material particle having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less, and a connecting portion containing a pH adjuster and containing no conductive substance other than the conductive material particles means that the connecting portion has a diameter of Alternatively, it contains conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less and a pH adjuster.
  • a conductive material particle having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less, and a connecting portion containing a pH adjuster and containing no conductive substance other than the conductive material particles means that the connecting portion has a diameter of It does not contain conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less and does not contain conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the “connection part” in the “positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode active material, a connection part, a binder, and a current collector” does not contain a binder.
  • the conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less and a connecting portion containing a pH adjuster include two or more conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less. Two or more conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less may be the same type of conductive material particles or different types of conductive material particles.
  • the connecting portion is a “connecting portion containing conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less” can be determined by the following method. When any of the following conditions is satisfied, it can be determined that the connection portion is a “connection portion including conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less”.
  • the first condition is that, when one type of conductive material particle is included in the connection portion, at least one of the plurality of conductive material particles included in the connection portion has a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • the second condition is that, when a plurality of types of conductive material particles are included in the connection portion, at least one of the plurality of types of conductive material particles included in the connection portion has a diameter of 1 ⁇ m or less. That is, among the plurality of conductive material particles of the same type, the diameter of at least one conductive material particle is 1 ⁇ m or less, and the diameter of at least one conductive material particle of each type is 1 ⁇ m or less.
  • the diameter of the conductive material particles included in the connection portion is 1 ⁇ m or less can be determined by the following method. When at least one of the following conditions is satisfied, it can be determined that the diameter of at least one conductive material particle included in the connection portion is 1 ⁇ m or less.
  • the first condition is that when the diameter of a substance of the same type as the conductive material particles included in the connection part is known, the known diameter is 1 ⁇ m or less. That is, in this case, the known diameter is defined as the “diameter of the conductive material particles” in the present invention.
  • the definition of determining whether the conductive material particles are of the same type as a known substance is the same as described above.
  • the second condition is that when a cross section and / or surface of at least one conductive material particle is reflected in an electron microscope image of a cross section of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, at least one conductive material particle
  • the diameter of a circle having the same area as the area surrounded by the contour is 1 ⁇ m or less. That is, in this case, the diameter of a circle having the same area as the area surrounded by the outline of the conductive material particles shown in the electron microscope image is referred to as the “diameter of the conductive material particles” in the present invention.
  • the third condition is that when an electron microscope image of the surface of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery shows a cross section and / or surface of at least one conductive material particle, the at least one conductive material particle
  • the maximum length is 1 ⁇ m. That is, in this case, the maximum length of the conductive material particles shown in the electron microscope image is defined as the “diameter of the conductive material particles” in the present invention.
  • connection portion is a “connection portion containing conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less”
  • the first condition is that, when one type of conductive material particle is included in the connecting portion, at least one conductive material particle among the plurality of conductive material particles included in the connecting portion is 1 ⁇ m or less.
  • the second condition is that, when a plurality of types of conductive material particles are included in the connection portion, at least one of the plurality of types of conductive material particles included in the connection portion has a thickness of 1 ⁇ m or less. . That is, among a plurality of conductive material particles of the same type, the thickness of at least one conductive material particle is 1 ⁇ m or less, and the thickness of at least one conductive material particle of each type is 1 ⁇ m or less.
  • the thickness of the conductive material particles contained in the connection portion is 1 ⁇ m or less can be determined by the following method. When at least one of the following conditions is satisfied, it can be determined that the thickness of at least one conductive material particle included in the connection portion is 1 ⁇ m or less.
  • the first condition is that when the thickness of a substance of the same type as the conductive material particles included in the connection portion is known, the known thickness is 1 ⁇ m or less. That is, in this case, the known thickness is referred to as “the thickness of the conductive material particles” in the present invention.
  • the definition of determining whether the conductive material particles are of the same type as a known substance is the same as described above.
  • the second condition is that, when an electron microscopic image of a cross section of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery can measure a length in a direction orthogonal to a substantially plane of at least one conductive material particle, at least one of the conductive material particles is measured.
  • the length of the conductive material particles is 1 ⁇ m or less. That is, in this case, the length in the direction perpendicular to the substantially plane of the conductive material particles measured by the electron microscope image is defined as “the thickness of the conductive material particles” in the present invention.
  • the type of the pH adjuster contained in the connection portion is not limited as long as the pH adjuster satisfies the above (1).
  • the “pH adjuster contained in the connection portion” may include only one compound, or may include two or more compounds.
  • the “connection part containing a pH adjuster” may be a connection part containing one kind of pH adjuster, or a connection part containing two or more kinds of pH adjusters.
  • the small porosity region includes conductive material particles having a diameter or thickness of at most 1 ⁇ m or less covered at least in part by a pH adjuster
  • the small porosity region has at least a part of pH. It may contain only one conductive material particle having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less covered with the adjusting agent, and at least a part of the conductive material particle having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less covered with the pH adjusting agent. Two or more may be included.
  • the “connecting portion that connects the positive electrode active material members” does not refer only to a portion existing between the positive electrode active material members and connected to the two positive electrode active material members.
  • the connection portion includes a first portion that is present between the positive electrode active material members and is connected to the two positive electrode active material members, and also includes a second portion connected to the first portion.
  • the second portion may not be connected to one or both of the two positive electrode active material bodies while being disposed between any two positive electrode active material bodies.
  • the positive electrode has one connecting portion.
  • the connecting portion may be composed of a plurality of independent portions, or may be one connected all.
  • the “water-soluble binder” is a binder that can be dissolved in water.
  • the “water-dispersible binder” is a binder that can be dispersed in water.
  • the “non-aqueous electrolyte” is an electrolyte obtained by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent (a solvent not containing water).
  • a “secondary battery” is a battery that can be repeatedly charged and discharged.
  • the “non-aqueous electrolyte secondary battery” is a secondary battery provided with a non-aqueous electrolyte.
  • the “cross section of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery” is, for example, a cross section along the thickness direction of the positive electrode.
  • the thickness direction of the positive electrode is the thickness direction of the current collector.
  • an “electron microscope image” is an image captured by an electron microscope with appropriate setting of imaging conditions such as an acceleration voltage so that the connection portion can be observed.
  • the “electron micrograph” may be an image photographed under the condition that the binder does not appear, or may be an image photographed under the condition that the binder appears.
  • the “electron microscope image” may be an electron microscope without a binder or an electron microscope with a binder. “Electron microscope with no binder” does not mean an image of a portion where no binder is present.
  • the “large porosity region” is a region including two or more conductive material particles having a diameter or a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the conductive material particles included in the “large porosity region” may be a part of the conductive material particles, or may be all of the conductive material particles.
  • the “large porosity region” includes a region existing between two adjacent conductive material particles.
  • the definition of “small porosity region” is the same as the definition of “large porosity region”.
  • the cross section of the connection portion includes a large porosity region and a small porosity region
  • the present invention is not limited to the case where there is only one small porosity region that satisfies the above configuration requirement (1).
  • a plurality of small porosity regions satisfying the above-described configuration requirement (1) may exist for one large porosity region. Any two small porosity regions among the plurality of small porosity regions in one electron microscope image may partially overlap.
  • the “small porosity region” can be freely set in the connecting portion as long as the above configuration requirement (1) is satisfied.
  • the small porosity region may be adjacent to a region having substantially the same porosity as the small porosity region. Further, the small porosity region may be adjacent to a region having a different porosity from the small porosity region.
  • the small porosity region may be set so that the small porosity region and the region having the same porosity are not adjacent to each other. At least a part of the small porosity region may be adjacent to a substance other than the connection part. A part of the small porosity region may not be adjacent to another part of the connection part, the positive electrode active material body, and the binder.
  • the cross section of the connecting portion includes a large porosity region and a small porosity region
  • the present invention is not limited to the case where only one large porosity region that satisfies the above configuration requirement (1) exists.
  • the "large porosity region" can be freely set in the connecting portion as long as the above-mentioned configuration requirement (1) is satisfied.
  • the large porosity region may be adjacent to a region having substantially the same porosity as the large porosity region. Further, the large porosity region may be adjacent to a region having a different porosity from the large porosity region.
  • the large porosity region may be set so that the large porosity region and the region having the same porosity are not adjacent to each other. At least a part of the large porosity region may be adjacent to a substance other than the connection part. A part of the large porosity region may not be adjacent to another part of the connection part, the positive electrode active material body, and the binder.
  • the cross section of the connection portion includes a large porosity region and a small porosity region.
  • the cross section of the connection portion is This includes the case where a large porosity region and a small porosity region are included.
  • the case where the cross section of the connecting portion includes a large porosity region and a small porosity region is included.
  • the small porosity regions present in a plurality of electron microscope images may be obtained by photographing the same region or different regions.
  • the large porosity regions respectively confirmed in a plurality of electron microscope images may be obtained by photographing the same region or different regions.
  • the small porosity region is arranged along the surface of the positive electrode active material body
  • the small porosity region is in contact with the positive electrode active material body or the small porosity region is the positive electrode active material body. Refers to the state almost in contact with a substance. A void that is not a part of the connecting portion may exist between the small porosity region and the positive electrode active material body.
  • the “porosity of the small porosity region” is the ratio of the area of the voids to the small porosity region.
  • the porosity of the large porosity region in the present invention.
  • the porosity of the effective region which is a region between the current collector and the surface of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, in the electron microscope image” refers to the porosity of the current collector and the non-aqueous electrolyte in the electron microscope image. This is the ratio of the area of the void portion to the effective area that is the area between the positive electrode for a water electrolyte secondary battery and the surface of the positive electrode.
  • the effective area in the electron microscope image which is the area between the current collector and the surface of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery,” refers to the current collector and the non-aqueous electrolyte secondary battery in a cross section of the positive electrode. It is the entire region shown in the electron microscope image of the region between the positive electrode and the surface of the positive electrode.
  • the positive electrode includes only the positive electrode active material body, the connection portion, the water-soluble or water-dispersible binder, and the current collector
  • only the positive electrode active material body and the connection portion are present in the electron microscope image of the cross section of the positive electrode.
  • a positive electrode active material body, a connecting portion, and a binder may be present.
  • the voids include a region that is not at the cutting position in the positive electrode active material body and a region that is not at the cutting position in the connecting portion.
  • the gap may or may not include a portion where it can be visually recognized that the gap exists slightly deeper in the drawing than the cut position in each of the positive electrode active material body and the connection portion.
  • the paper surface is a paper surface on which an electron microscope image is shown.
  • the portion that is not a void includes a region at the cutting position in the positive electrode active material body and a region at the cutting position in the connecting portion.
  • the portion that is not a void may or may not include a portion that can be visually recognized as being slightly deeper than the cutting position in each of the positive electrode active material body and the connecting portion.
  • the positive electrode contains a positive electrode active material body, a connecting portion, a water-soluble or water-dispersible binder, a current collector, and other substances other than these, and other substances are not reflected in an electron microscope image of a cross section of the positive electrode or
  • the positive electrode active material body and the connection portion are present in the electron microscope image of the cross section of the positive electrode.
  • the binder and / or the current collector may be present in the electron microscope image of the cross section of the positive electrode, and the binder and / or the current collector may not be present.
  • the definitions of “void” and “non-void” are the same as above.
  • the positive electrode contains a positive electrode active material body, a connecting portion, a water-soluble or water-dispersible binder, a current collector, and other substances other than these, and an electron microscope image of a cross section of the positive electrode includes a positive electrode active material body, a connecting portion. And other substances may be present.
  • the positive electrode active material body, the connecting portion, the water-soluble or water-dispersible binder and the other substance than the current collector are not, for example, “conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less”. It is a substance having conductivity.
  • the positive electrode contains a positive electrode active material body, a connecting portion, a water-soluble or water-dispersible binder, a current collector, and other substances other than these, and an electron microscope image of a cross section of the positive electrode includes a positive electrode active material body, a connecting portion.
  • the voids include a region that is not at a cutting position in each of the positive electrode active material body, the connection portion, and the other material, if any.
  • the void may or may not include a portion that can be visually recognized as being slightly deeper in the drawing than the cut position in each of the positive electrode active material body, the connection portion, and the other material.
  • the portion that is not a void includes a region at a cutting position in the positive electrode active material body, a region at a cutting position in the connecting portion, and a region at a cutting position in another material.
  • the portion that is not a void may or may not include a portion that can be visually recognized to be slightly deeper than the cutting position in each of the positive electrode active material body, the connection portion, and the other material.
  • a small porosity region in which the porosity is smaller than the porosity of the large porosity region means that the porosity of one small porosity region in one electron microscope image is one porosity in the same electron microscope image. It means smaller than the porosity of the large porosity region.
  • the porosity of one small porosity region in one electron microscope image may be smaller than the porosity of two or more large porosity regions in the same electron microscope image.
  • the porosity of one small porosity region in one electron microscope image may be smaller than the porosity of all large porosity regions in the same electron microscope image.
  • the “small porosity region of the present invention” The magnitude relationship between the “porosity” and other ratios or numerical values is specified.
  • the magnitude relationship between the “porosity of the small porosity region” in (5), (6), (8) and (9) described above and another ratio or numerical value is established for at least one small porosity region. . This relationship may be established for all the small porosity regions existing in one electron microscope image.
  • the “porosity of the large porosity region” in the present invention and another Specifies the magnitude relationship with the ratio or numerical value.
  • the magnitude relationship between the “porosity of the large porosity region” in (7), (8) and (10) described above and another ratio or numerical value is established for at least one large porosity region. This relationship may be established for all the large porosity regions existing in one electron microscope image.
  • ⁇ The“ area of the small porosity region in each of the at least one electron microscope image ”in the present invention is an area including a void when the small porosity region has a void.
  • the small porosity region is a region that exists in the cross section of the connecting portion. Therefore, the area of the small porosity region is a part of the cross section of the connecting portion. The same applies to the definition of “the area of the large porosity region in each of at least one electron microscope image” in the present invention.
  • the area of the small porosity region in the electron microscope image is 10% of the value obtained by multiplying the square of 1/2 of the diameter of the conductive material particle having a diameter of 1 ⁇ m or less by the pi. “Double or more” may be any of the following three embodiments.
  • the area of the small porosity region in the electron microscope image is determined by dividing the area of the conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less contained in the small porosity region by a square of 1 /.
  • the area of the small porosity region in the electron microscopic image is the square of 1/2 of the diameter of the conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less included in other small porosity regions in the electron microscopic image. It is at least 10 times the value obtained by multiplying the pi by the pi.
  • “1 / of the diameter of the conductive material particles” means that the diameter is the largest among the plurality of types of conductive material particles. It is 1/2 of the diameter of the conductive material particles.
  • the area of the small porosity region in the electron microscope image is obtained by squaring the half of the diameter of the conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less included in the large porosity region in the electron microscope image. It is 10 times or more the value obtained by multiplying the pi.
  • the large porosity region includes a plurality of types of conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less
  • “1 / of the diameter of the conductive material particles” means the conductive material having the largest diameter among the plurality of types of conductive material particles. 1/2 of the diameter of the particle.
  • the area of the large porosity region in the electron microscope image is 10% of the value obtained by multiplying the square of 1/2 of the diameter of conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less by the pi. “Double or more” may be any of the following three embodiments.
  • the area of the large porosity region in the electron microscope image is determined by dividing the area of the conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less contained in the large porosity region by a square of 2.
  • the large porosity region includes a plurality of types of conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less
  • “1 / of the diameter of the conductive material particles” means the conductive material having the largest diameter among the plurality of types of conductive material particles. 1/2 of the diameter of the particle.
  • the area of the large porosity region in the electron microscopic image is the square of 1/2 of the diameter of the conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less included in another large porosity region in the electron microscopic image. It is at least 10 times the value obtained by multiplying the pi by the pi.
  • “1 / of the diameter of the conductive material particles” means that the diameter is the largest among the plurality of types of conductive material particles. It is 1/2 of the diameter of the conductive material particles.
  • a third aspect is that the area of the large porosity region in the electron microscope image is the square of 1/2 of the diameter of the conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less included in the small porosity region in the electron microscope image. It is 10 times or more the value obtained by multiplying the pi.
  • “1 / of the diameter of the conductive material particles” means the conductive material having the largest diameter among the plurality of types of conductive material particles. 1/2 of the diameter of the particle.
  • the area of the small porosity region in the electron microscope image is 10 times or more the value obtained by multiplying the thickness of the conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less by the diameter of the conductive material particles. "May be any of the following three embodiments.
  • the area of the small porosity region in the electron microscope image is obtained by multiplying the thickness of the conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less included in the small porosity region by the diameter of the conductive material particles. It is at least 10 times the obtained value.
  • the thickness is obtained by multiplying the thickness of the conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less by the diameter of the conductive material particles.
  • ⁇ Value '' is a value obtained by multiplying the diameter of the conductive material particle by the diameter of the conductive material particle, by multiplying the thickness of the conductive material particle by the diameter of the conductive material particle. It is the obtained value.
  • the area of the small porosity region in the electron microscope image is reduced to a thickness of the conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less included in another small porosity region in the electron microscope image.
  • the thickness of the conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less is multiplied by the diameter of the conductive material particles.
  • ⁇ Value given '' means, among a plurality of types of conductive material particles, a value obtained by multiplying the diameter of the conductive material particle by the diameter of the conductive material particle is multiplied by the diameter of the conductive material particle. It is the value obtained by this.
  • the area of the small porosity region in the electron microscopic image is such that the diameter of the conductive material particle is 1 ⁇ m or less, which is included in the large porosity region in the electron microscopic image. Is at least 10 times the value obtained by multiplying
  • the large porosity region contains a plurality of types of conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less
  • the thickness is obtained by multiplying the thickness of the conductive material particles of 1 ⁇ m or less by the diameter of the conductive material particles.
  • ⁇ Value '' is a value obtained by multiplying the diameter of the conductive material particle by the diameter of the conductive material particle, by multiplying the thickness of the conductive material particle by the diameter of the conductive material particle. It is the obtained value.
  • the area of the large porosity region in the electron microscope image is 10 times or more the value obtained by multiplying the thickness of the conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less by the diameter of the conductive material particles. "May be any of the following three embodiments.
  • the area of the large porosity region in the electron microscope image is obtained by multiplying the thickness of the conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less included in the large porosity region by the diameter of the conductive material particles. It is at least 10 times the obtained value.
  • the thickness is obtained by multiplying the thickness of the conductive material particles of 1 ⁇ m or less by the diameter of the conductive material particles.
  • ⁇ Value '' is a value obtained by multiplying the diameter of the conductive material particle by the diameter of the conductive material particle, by multiplying the thickness of the conductive material particle by the diameter of the conductive material particle. It is the obtained value.
  • the second aspect is that the conductive material particles have an area of a large porosity region in an electron microscopic image, and the conductive material particles have a thickness of 1 ⁇ m or less included in another large porosity region in the electron microscopic image.
  • the thickness of the conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less is multiplied by the diameter of the conductive material particles.
  • ⁇ Value given '' means, among a plurality of types of conductive material particles, a value obtained by multiplying the diameter of the conductive material particle by the diameter of the conductive material particle is multiplied by the diameter of the conductive material particle. It is the value obtained by this.
  • the area of the large porosity region in the electron microscope image is smaller than the diameter of the conductive material particle having a thickness of 1 ⁇ m or less contained in the small porosity region in the electron microscope image. Is at least 10 times the value obtained by multiplying
  • the thickness is obtained by multiplying the thickness of the conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less by the diameter of the conductive material particles.
  • ⁇ Value '' is a value obtained by multiplying the diameter of the conductive material particle by the diameter of the conductive material particle, by multiplying the thickness of the conductive material particle by the diameter of the conductive material particle. It is the obtained value.
  • the “surface of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery” is a surface of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which the positive electrode active material body and the connecting portion exist.
  • the “surface of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery” is not a surface on which only the current collector exists.
  • the first electron microscope image and the second electron microscope image have different photographing targets means that at least a part of the photographing target of the second electron microscope image is the first electron microscope image. It means different from at least a part of the imaging target.
  • the subject to be photographed by the electron microscope image means only a part thereof, and does not include other parts of the cross section. Only a part of the imaging target of the first electron microscope image may be the same as all or part of the imaging target of the second electron microscope image. Only a part of the imaging target of the second electron microscope image may be the same as all or part of the imaging target of the first electron microscope image.
  • the cross section of the positive electrode including the imaging target of the second electron microscope image may be the same as or different from the cross section of the positive electrode including the imaging target of the first electron microscope image.
  • the first electron microscope image may be obtained by photographing a part of a subject to be photographed of the second electron microscope image at a magnification larger than the magnification of the second electron microscope image.
  • the definition of “the third electron microscope image and the fourth electron microscope image have the same type of electron image and the same accelerating voltage but different imaging targets” in the present invention is the same as above.
  • the “second electron microscope image” in the present invention may be an electron microscope image in which the connection portion has a large porosity region and a small porosity region, and the connection portion may be either a large porosity region or a small porosity region. It may be an electron microscope image without any.
  • the “fourth electron microscope image” in the present invention may be an electron microscope image in which the connection portion has a large porosity region and a small porosity region, and the connection portion may be any of a large porosity region and a small porosity region. It may be an electron microscope image without any.
  • ⁇ The“ type of electronic image ”in the present invention is determined by the type of signal electrons detected by the electron microscope. For example, when the secondary electrons emitted from the sample are detected by an electron microscope, the type of the electronic image is a secondary electron image. When the backscattered electrons emitted from the sample are detected by the electron microscope, the type of the electron image is a backscattered electron image.
  • the imaging target of the third electron microscope image may be the same as or different from the imaging target of the first electron microscope image or the second electron microscope image.
  • the object to be photographed of the third electron microscope image is the same as the object to be photographed of the first electron microscope image
  • the object to be photographed of the fourth electron microscope image is different from the object to be photographed of the first electron microscope image.
  • the imaging target of the fourth electron microscope image may be the same as or different from the imaging target of the second electron microscope image.
  • the imaging target of the fourth electron microscope image is the imaging target of the first electron microscope image or the second electron microscope image. And may be the same or different.
  • the object to be photographed of the third electron microscope image is the same as the object to be photographed of the second electron microscope image
  • the object to be photographed of the fourth electron microscope image is different from the object to be photographed of the second electron microscope image.
  • the imaging target of the fourth electron microscope image may be the same as or different from the imaging target of the first electron microscope image.
  • the imaging target of the fourth electron microscope image is the imaging target of the first electron microscope image or the second electron microscope image. It may be the same as the object to be photographed, or may be different.
  • the imaging target of the fifth electron microscope image may be the same as or different from the imaging target of the first electron microscope image or the second electron microscope image.
  • the imaging target of the fifth electron microscope image may be the same as or different from the imaging target of the third electron microscope image or the fourth electron microscope image.
  • a binarization process for distinguishing an electron microscope image into a dark region indicating a void and a bright region indicating a non-void portion is to compare the lightness or luminance of the electron microscope image with a threshold value, This is image processing for binarizing the brightness or luminance of the image.
  • the threshold value may be any value as long as it is possible to distinguish between a clearly void portion and a clearly non-void portion in the electron microscope image. That is, the binarization processing using the threshold value that includes a clearly void portion in the electron microscope image in the dark area is not included in the binarization processing of the electron microscope image in the present invention.
  • the threshold may be changed for each electron microscope image. Further, the same threshold value may be used for different electron microscope images.
  • the threshold value may be changed in the calculation of the porosity of the small porosity region, the porosity of the large porosity region, and the porosity of the effective region of the electron microscope image. Further, the same threshold value may be used for calculating the porosity of the small porosity region, the porosity of the large porosity region, and the porosity of the effective region of the electron microscope image.
  • the threshold used for calculating the porosity of the small porosity region and the threshold used for calculating the porosity of the large porosity region are the same. Is preferred.
  • the threshold used for calculating the porosity of the small porosity region and the threshold used for calculating the porosity of the effective region of the electron microscope image are Preferably they are the same. In this case, the two thresholds may be different.
  • the threshold used for calculating the porosity of the large porosity region and the threshold used for calculating the porosity of the effective region of the electron microscope image are Preferably they are the same. In this case, the two thresholds may be different.
  • the positive electrode includes only the positive electrode active material body, the connection portion, the water-soluble or water-dispersible binder and the current collector, in the electron microscopic image of the cross section of the positive electrode, the portion that is not a void is the positive electrode active material body and the connection portion.
  • Each of the portions may be visually recognized as being slightly deeper than the cutting position in each sheet, and may include a portion in which the brightness or brightness of the image is higher than a threshold.
  • the positive electrode contains only the positive electrode active material body, the connection portion, the water-soluble or water-dispersible binder and the current collector, in the electron microscope image of the cross section of the positive electrode, the voids are in each of the positive electrode active material body and the connection portion.
  • the positive electrode contains a positive electrode active material body, a connecting portion, a water-soluble or water-dispersible binder, a current collector, and other substances other than these, and other substances are not reflected in an electron microscope image of a cross section of the positive electrode. The same applies to “non-gap” and “gap” in this case.
  • the positive electrode contains a positive electrode active material body, a connecting portion, a water-soluble or water-dispersible binder, a current collector, and other substances other than these, and the other substance is reflected in an electron microscope image of a cross section of the positive electrode.
  • the portion that is not a void is a portion that can be visually recognized as being slightly deeper than the cutting position in each of the positive electrode active material body, the connection portion, and the other material. , May include a portion where the brightness or brightness of the image is higher than the threshold.
  • the positive electrode contains a positive electrode active material body, a connecting portion, a water-soluble or water-dispersible binder, a current collector, and other substances other than these, and the other substance is reflected in an electron microscope image of a cross section of the positive electrode.
  • the voids are portions that can be visually recognized as being slightly deeper in the paper than the cutting positions in the positive electrode active material body, the connection portion, and each of the other materials. May include a part whose brightness or brightness is equal to or less than a threshold.
  • the term "binary processing for an electron microscope image” includes performing binarization processing on the entire electron microscope image and performing binarization processing on a part of the electron microscope image.
  • the “region containing 10 or more conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less” is a region where it is possible to visually confirm that it contains 10 or more conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • “a region containing 10 or more conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less” is a region where it is possible to visually confirm that it contains 10 or more conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • being visually recognizable means being visually recognizable in an electron microscopic image.
  • the conductive material particles counted as one conductive material particle may be visually confirmed to be present at the cutting position in the connection portion, and may be slightly deeper in the drawing than the cutting position in the connection portion. May be visually confirmed.
  • the conductive material particles counted as one conductive material particle may be cut or uncut.
  • the large porosity region contains conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less”.
  • the large porosity region includes conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less”.
  • 0.1 C discharge capacity per weight of positive electrode active material particles at 25 ⁇ 2 ° C.” refers to a constant current constant voltage charge (CCCV) of 0.1 C under an environment of 25 ⁇ 2 ° C. This is the discharge capacity per positive electrode active material particle weight when a constant current discharge of 0.1 C is performed after the discharge.
  • the constant-current / constant-voltage charging of 0.1 C means charging at a constant current of 0.1 C up to the charging end voltage and then charging at a charging end voltage up to the charging end current.
  • the 0.1 C constant current discharge is to discharge to a discharge end voltage at a constant current of 0.1 C.
  • the end-of-charge voltage is a maximum value of a charging voltage at which charging can be performed before the function of the secondary battery is deteriorated due to overcharging.
  • the charge termination current is the minimum charge current that terminates charging during constant voltage charging.
  • the discharge end voltage is a minimum value of a discharge voltage at which a discharge can be performed before the function of the secondary battery is deteriorated due to overdischarge.
  • the discharge capacity is the amount of electricity extracted from the battery. In this specification, a general term for a discharge capacity and a charge capacity is called a charge / discharge capacity.
  • the charging capacity is the amount of electricity that the battery can store.
  • the ratio of the discharge capacity divided by the charge capacity is referred to as charge / discharge efficiency.
  • the charge / discharge efficiency is represented by the following equation.
  • the unit of the charge / discharge efficiency is “%”.
  • Charge / discharge efficiency (discharge capacity / charge capacity) ⁇ 100
  • the initial charge / discharge efficiency is a ratio obtained by dividing the discharge capacity in the first charge / discharge by the charge capacity in the first charge / discharge.
  • the "half cell produced using the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery” is a cell using a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery as a positive electrode and using lithium as a negative electrode.
  • the “half cell produced using the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery” may be referred to as a “positive electrode half cell” or a “positive electrode half cell”.
  • the 0.1 C discharge capacity per weight of the positive electrode active material particles at 25 ⁇ 2 ° C. is 90% or more of the maximum discharge capacity
  • the positive electrode active material particles at 25 ⁇ 2 ° C. This means that the 0.1 C discharge capacity per weight is 90% or more of the theoretical maximum value of the 0.1 C discharge capacity per weight of the positive electrode active material particles at 25 ⁇ 2 ° C.
  • the theoretical maximum value of the 0.1 C discharge capacity per weight of the positive electrode active material particles at 25 ⁇ 2 ° C. may be referred to as a 0.1 C maximum discharge capacity.
  • the maximum discharge capacity of 0.1 C per weight of the positive electrode active material particles of the nonaqueous electrolyte secondary battery depends on the material of the positive electrode active material particles, the diameter of the positive electrode active material particles, and the diameter of the positive electrode active material body.
  • the positive electrode active material particles include nickel, cobalt, and manganese
  • the larger the ratio of nickel the larger the 0.1 C maximum discharge capacity per weight of the positive electrode active material particles tends to be.
  • the smaller the diameter of at least one of the diameter of the positive electrode active material particles and the diameter of the positive electrode active material body the larger the 0.1 C maximum discharge capacity tends to be.
  • the discharge capacity at a discharge rate other than 0.1 C also depends on the material of the positive electrode active material particles, the diameter of the positive electrode active material particles, and the diameter of the positive electrode active material body.
  • Table 1 shows the maximum discharge capacity at 0.1 C for each type (material) of the positive electrode active material particles.
  • the 0.1C maximum discharge capacity shown in Table 1 is constant current constant voltage charging at a current of 0.1 C, a charge end voltage of 4.3 V, and a charge end current of 0.02 C in an environment of 25 ⁇ 2 ° C. This is the discharge capacity per positive electrode active material particle weight when constant current discharge is performed at a current of 0.1 C and a discharge end voltage of 3.0 V.
  • the 0.1 C maximum discharge capacity shown in Table 1 was calculated without specifying the diameter of the positive electrode active material particles and the diameter of the positive electrode active material body.
  • the 0.1 C maximum discharge capacity shown in Table 1 is a value when the diameter of the positive electrode active material particles and the diameter of the positive electrode active material body are in a general range according to the material of the positive electrode active material particles.
  • the 0.1 C maximum discharge capacity shown in Table 1 is a 0.1 C discharge capacity measured using a positive half cell.
  • NCM is an abbreviation for lithium nickel cobalt manganate.
  • NCM111 contains nickel, cobalt and manganese in a ratio of 1: 1: 1.
  • NCM523 contains nickel, cobalt and manganese in a ratio of 5: 2: 3.
  • NCM622 contains nickel, cobalt and manganese in a ratio of 6: 2: 2.
  • NCM811 contains nickel, cobalt and manganese in a ratio of 8: 1: 1.
  • NCA is an abbreviation for lithium nickel cobalt aluminum oxide.
  • NCA in Table 1 contains nickel, cobalt and aluminum at 80: 15: 5.
  • the positive electrode active material particles are “NCM111” and the 0.1 C discharge capacity is 144 mAh / g, even if the diameter of the positive electrode active material particles and the diameter of the positive electrode active material body are not specified, the 0.1 C discharge It can be said that the capacity is 90% or more of the theoretical maximum value.
  • the maximum discharge capacity of the battery manufactured using the positive electrode was increased by 0.1 C maximum discharge capacity shown in Table 1. It can be determined using the discharge capacity. For example, a case where the 0.1 C maximum discharge capacity of “NCM7, 1.5, 1.5” is calculated will be described as an example. "NCM7, 1.5, 1.5” contains nickel, cobalt and manganese in a ratio of 7: 1.5: 1.5. Theoretically, if “NCM622” is mixed with 50 wt% and “NCM811” is mixed with 50 wt%, “NCM7, 1.5, 1.5” is obtained.
  • 0.1 C maximum discharge capacity of “NCM7, 1.5, 1.5” can be obtained from the following equation.
  • the positive electrode active material particles having an arbitrary composition include “NCM111” a1 [wt%], “NCM523” a2 [wt%], “NCM622” a3 [wt%], and “NCM811” a4 [wt%].
  • [wt%] is obtained by mixing NCA with a5 [wt%]
  • the positive electrode active material particles having an arbitrary composition can be obtained from the following formula.
  • 0.1C maximum discharge capacity of arbitrary composition 155 (intermediate value of 0.1C maximum discharge capacity of NCM111) ⁇ (a1 / 100) +165 (intermediate value of 0.1 C maximum discharge capacity of NCM523) ⁇ (a2 / 100) +175 (intermediate value of 0.1 C maximum discharge capacity of NCM622) ⁇ (a3 / 100) +195 (intermediate value of 0.1 C maximum discharge capacity of NCM811) ⁇ (a4 / 100) +195 (intermediate value of NCA 0.1C maximum discharge capacity) x (a5 / 100)
  • 0 ⁇ a1 ⁇ 100 0 ⁇ a2 ⁇ 100 0 ⁇ a3 ⁇ 100 0 ⁇ a4 ⁇ 100 0 ⁇ a5 ⁇ 100 a1 + a2 + a3 + a4 + a5 100
  • the gap between the conductive material particles means a space existing between the plurality of conductive material particles.
  • the fact that there is a gap between the conductive material particles means that a space where no solid substance exists between the plurality of conductive material particles.
  • the electrolytic solution may be present in gaps between the conductive material particles.
  • At least one (one) of a plurality of options includes all possible combinations of the plurality of options. At least one (one) of the plurality of options may be any one of the plurality of options, or may be all of the plurality of options. For example, at least one of A, B, and C may be only A, may be only B, may be only C, may be A and B, and may be A and C. Or B and C, or A, B and C.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention do not specify the number in the claims, and when translated into English, a plurality of elements are singly displayed. You may have.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention do not specify the number in the claims, and when translated into English, one element is represented by one. You may have only one.
  • the terms mounted, connected, coupled, and supported are used broadly. Specifically, it includes not only direct attachment, connection, connection and support, but also indirect attachment, connection, connection and support. Further, connected and coupled are not limited to physical or mechanical connections / couplings. They also include direct or indirect electrical connections / couplings.
  • the term "preferred” is non-exclusive. “Preferred” means “preferred but not limited to”. In this specification, a configuration described as “preferred” has at least the above-described effects obtained by the above-described configuration (1). Also, in this specification, the term “may” is non-exclusive. “May be” means “may be, but not limited to.” In the present specification, the configuration described as “may” has at least the above-described effect obtained by the configuration (1).
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material containing lithium and nickel of the present invention is compared with the conventional positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material containing lithium and nickel.
  • the durability of the battery can be increased while improving the battery characteristics.
  • FIG. 1 is a perspective view of a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention, a partially enlarged view of a cross section, a schematic diagram of an electron microscope image, and an electron microscope image of a cross section of a conventional positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of a nonaqueous electrolyte secondary battery to which a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to a specific example of an embodiment of the present invention is applied. It is a 1,000 times electron microscope image of the cross section of the positive electrode of Example 1 of the present invention.
  • FIG. 5 shows a 5,000-fold electron microscope image and a partially enlarged image near the surface of the cross section of the positive electrode of Example 1 of the present invention.
  • 6 is an electron microscope image of a cross section of the positive electrode of Comparative Example 1 at a magnification of 1,000 times.
  • 9 shows a 5,000-fold electron microscope image and a partially enlarged image of the center of the cross section of the positive electrode of Comparative Example 1.
  • FIG. 5 shows a 5,000-fold electron microscope image and a partially enlarged image near the surface of the cross section of the positive electrode of Comparative Example 1.
  • 9 is an electron microscope image (1,000 times) of a cross section of a positive electrode of Comparative Example 2.
  • 9 shows a 5,000-fold electron microscope image and a partially enlarged image of the center of the cross section of the positive electrode of Comparative Example 2.
  • 9 shows a 5,000-fold electron microscope image and a partially enlarged image near the surface of the cross section of the positive electrode of Comparative Example 2.
  • 13 is an electron microscope image of a cross section of a positive electrode of Comparative Example 3 at a magnification of 1,000 times.
  • FIG. 9 shows a 5,000-fold electron microscope image and a partially enlarged image of the center of the cross section of the positive electrode of Comparative Example 3.
  • FIG. FIG. 9 shows a 5,000-fold electron microscope image and a partially enlarged image near the surface of the cross section of the positive electrode of Comparative Example 3.
  • the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery has a positive electrode active material body 2, a binder 3, a connecting portion 5, and a current collector 6.
  • the positive electrode active material body 2 is formed by aggregating positive electrode active material particles 2a containing lithium and nickel.
  • the binder 3 is water-soluble or water-dispersible.
  • the connecting portion 5 connects the positive electrode active material members 2 to each other.
  • the connecting portion 5 includes the conductive material particles 4 and the pH adjuster 7.
  • the conductive material particles 4 are conductive materials having a diameter or a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the connecting portion 5 does not include a substance having conductivity other than the conductive material particles 4.
  • the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery is pressed in the thickness direction of the positive electrode 1.
  • the thickness direction of the positive electrode 1 is the thickness direction of the current collector 6.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an electron microscope image A obtained by photographing a cross section of the positive electrode 1 with an electron microscope, in addition to the configuration diagram of the positive electrode 1.
  • the electron microscope image A is an image taken under the condition that the binder 3 is not reflected.
  • the photographing conditions of the electron microscope image include an acceleration voltage, a distance between the object and the photographing unit, a photographing magnification, a type of the electronic image, and the like.
  • the binder 3 is not shown in the electron microscope image A of FIG.
  • the binder 3 may be reflected in the electron microscope image A of FIG.
  • the cross section of the connecting portion 5 includes a large porosity region 5b and a small porosity region 5a satisfying the following conditions.
  • the small porosity region 5a is arranged along the surface of the positive electrode active material body 2, and the porosity Ra is smaller than the porosity Rb of the large porosity region 5b.
  • FIG. 1 shows an enlarged view xa of a part of the small porosity region 5a and an enlarged view ya of another part of the small porosity region 5a.
  • FIG. 1 shows an enlarged view xb of a part of the large porosity region 5b and an enlarged view yb of another part of the large porosity region 5b.
  • the illustration of the conductive material particles 4 and the pH adjuster 7 is omitted in order to make the voids (gap) easy to understand.
  • illustration of the conductive material particles 4 and the pH adjuster 7 is omitted for easy understanding of voids (gaps).
  • FIG. 1 also shows a schematic diagram of an electron microscope image B of a cross section of a conventional positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode active material body 22 containing lithium and nickel as a comparison object.
  • the connecting portion 25 for connecting the positive electrode active material members 22 is substantially made of conductive material particles 24.
  • a void exists in the cross section of the connecting portion 25 that connects the positive electrode active material members 22 to each other.
  • the porosity of the cross section of any region in the connecting portion 25 is substantially the same.
  • the porosity of the cross section of the connecting portion 25 is closer to the porosity Rb of the large porosity region 5b than to the porosity Ra of the small porosity region 5a.
  • the porosity of the cross section of the connecting portion 25 may be substantially the same as the porosity Rb of the large porosity region 5b.
  • the porosity of the cross section of the connecting portion 25 may be a value closer to the porosity Ra of the small porosity region 5a than the porosity Rb of the large porosity region 5b.
  • the electrolyte does not easily permeate into the small porosity region 5a having a small porosity.
  • the cross section of the connecting portion 5 includes a small porosity region 5a having a small porosity and a large porosity region 5b having a large porosity.
  • the electrolyte easily penetrates into the large porosity region 5b having a large porosity. Therefore, it has been found that even when the connecting portion 5 has the small porosity region 5a, the degree of freedom of movement of lithium ions can be secured to the same degree as the conventional positive electrode.
  • the connecting portion 5 includes the small porosity region 5a having a small porosity, even if the positive electrode active material body 2 expands or contracts during charging and discharging of the battery, the conductive material particles 4 in the connecting portion 5 The connection between them is less likely to be broken than the connection part 25 of the conventional positive electrode. Thereby, the conductivity of the electrons by the connecting portion 5 is improved, and the electrode resistance of the battery is reduced. As a result, the charging and discharging efficiency is improved as compared with the conventional non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • the connecting portion 5 includes the plurality of conductive material particles 4, the porosity of the connecting portion 5 does not become extremely larger than the porosity of the connecting portion 25 of the conventional positive electrode. Therefore, the porosity Rb of the large porosity region 5b is substantially equal to the porosity of the conventional connecting portion 25.
  • the porosity Ra of the small porosity region 5a is smaller than the porosity of the conventional connecting portion 25.
  • the small porosity region 5 a includes a plurality of conductive material particles 4 and a plurality of pH adjusters 7. The pH adjuster 7 fills gaps between the conductive material particles. At least a part of the small porosity region 5 a is arranged along the surface of the positive electrode active material body 2 of the connecting portion 5.
  • a portion of the connecting portion 5 along the surface of the positive electrode active material body 2 contains the conductive material particles 4 and the pH adjuster 7.
  • a part of the positive electrode active material body 2 is fixed in the small porosity region 5a. Therefore, even if the positive electrode active material body 2 expands or contracts during charging and discharging of the battery, cracks in the positive electrode active material body 2 are less likely to occur than in the conventional positive electrode. Accordingly, since the occurrence of cracks in the positive electrode active material body 2 is suppressed, a decrease in charge / discharge efficiency due to use of the battery is suppressed. Further, as compared with the conventional nonaqueous electrolyte secondary battery, the deterioration of the positive electrode 1 due to the occurrence of cracks in the positive electrode active material body 2 can be suppressed.
  • the electrolyte does not easily contact the surface of the positive electrode active material body 2 through the connecting portion 5. That is, it is possible to prevent the electrolyte from coming into contact with the positive electrode active material body 2 through the connection portion 5 while ensuring the ease of infiltration of the electrolyte solution into the connection portion 5. Since the electrolyte does not easily come into contact with the positive electrode active material body 2, the electrolyte is less likely to be electrolyzed even when the battery is used at a high voltage. Therefore, even when used at a higher voltage, deterioration of the battery due to electrolysis of the electrolyte can be suppressed as compared with a conventional nonaqueous electrolyte secondary battery.
  • the cross section of the connecting portion 5 includes the small porosity region 5 a having a small porosity arranged along the surface of the positive electrode active material body 2, so that the positive electrode active material including lithium and nickel can be formed.
  • the battery characteristics can be improved and the durability of the battery can be improved.
  • the porosity of the connection portion may be locally reduced in some cases.
  • the connection portion is locally formed with a small porosity portion. It was found that the effect of the positive electrode 1 was not obtained.
  • a portion having a small porosity may be locally formed near the center of the connecting portion by press working.
  • the electrolytic solution easily permeates a portion along the surface of the positive electrode active material body at the connection portion.
  • the electrolyte easily contacts the surface of the positive electrode active material body. Therefore, when used at a high voltage, the electrolyte is easily decomposed. Therefore, the battery is easily deteriorated.
  • a portion having a small porosity may be locally formed near the surface of the positive electrode active material body by pressing. However, from the study by the inventors of the present application, it was found that also in this case, the effect of the positive electrode 1 of the embodiment of the present invention was not obtained.
  • the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery is in a sheet shape.
  • the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery has a positive electrode active material body 2, a binder 3, a connecting portion 5, and a current collector 6.
  • the connecting portion 5 connects the positive electrode active material members 2 to each other.
  • the connecting portion 5 includes a plurality of conductive material particles 4 and a pH adjuster 7.
  • the conductive material particles 4 are conductive substances having a diameter or a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the connecting portion 5 does not include a substance having conductivity other than the conductive material particles 4.
  • the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery is configured to be able to occlude and release lithium ions.
  • the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery is pressed in a manufacturing process of the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery is pressed in the thickness direction of the positive electrode 1.
  • the binder 3 connects the positive electrode active material members 2 to each other.
  • the binder 3 connects a part of the connecting part 5 and another part of the connecting part 5.
  • the binder 3 connects the positive electrode active material body 2 and the connecting portion 5.
  • the binder 3 connects a part of the positive electrode active material body 2 and the connecting portion 5 to the current collector 6.
  • the binder 3 may connect the conductive material particles 4 to each other.
  • the binder 3 is a water-soluble binder or a water-dispersible binder.
  • a binder soluble in water and a binder dispersible in water may be collectively referred to as an aqueous binder.
  • the aqueous binder is, for example, an acrylic binder containing an acrylic resin as a main component.
  • the positive electrode active material body 2 is a secondary particle formed by agglomeration of the positive electrode active material particles 2a, which are primary particles.
  • the positive electrode active material particles 2a and the positive electrode active material members 2 are in the form of particles.
  • the positive electrode active material body 2 contains a composite oxide containing lithium and nickel.
  • the positive electrode active material body 2 may include another metal in addition to lithium and nickel. That is, the positive electrode active material body 2 may include a composite oxide containing lithium, nickel, and another metal.
  • the nickel content of the positive electrode active material body 2 is 30 mol% or more.
  • the nickel content of the positive electrode active material body 2 may be 30 mol%, 50 mol%, or 80 mol%.
  • the nickel content of the positive electrode active material body 2 is the same as the nickel content of the positive electrode active material particles 2a.
  • the nickel content of the positive electrode active material body 2 is a ratio of nickel to a metal element contained in the positive electrode active material particles 2a.
  • the conductive material particles 4 may be in the form of particles or may be in a shape other than the particle shape.
  • the conductive material particles 4 may have a spherical shape or a shape other than a spherical shape.
  • the conductive material particles 4 having a diameter of 1 ⁇ m or less are, for example, carbon black, fine graphite, and carbon nanotubes.
  • the carbon black may be a domain or an aggregate.
  • the conductive material particles 4 having a thickness of 1 ⁇ m or less are, for example, graphene.
  • the connection portion 5 may include only one type of conductive material particles 4 or may include a plurality of types of conductive material particles 4.
  • the diameter of a circle having the same area as the cross sectional area of the carbon black reflected in the electron microscope image is It is 1 ⁇ m or less.
  • the maximum length of the cross section of carbon black shown in the electron microscope image is 1 ⁇ m or less.
  • the surface of the carbon black is reflected in the electron microscope image of the cross section of the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, the same area as the area of the region surrounded by the contour of the carbon black reflected in the electron microscope image is used.
  • the circle has a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • the maximum length of the contour of the carbon black reflected in the electron microscope image is 1 ⁇ m or less.
  • a circle having the same area as the area of the fine graphite cross section shown in the electron microscope image is used.
  • the diameter is 1 ⁇ m or less.
  • the maximum length of the fine graphite cross section shown in the electron microscopic image is 1 ⁇ m or less.
  • the area is the same as the area surrounded by the outline of the fine graphite reflected in the electron microscope image.
  • the diameter of the circle having the area is 1 ⁇ m or less.
  • the maximum length of the fine graphite surface shown in the electron microscope image is 1 ⁇ m or less.
  • a side surface intersecting a surface in which six-membered rings of carbon atoms intersect or intersecting a surface in which six-membered rings of carbon atoms are connected When a cross section is shown, the length in the direction perpendicular to the plane in which the six-membered ring of carbon atoms is continuous is 1 ⁇ m or less on the side surface or the cross section shown in the electron microscope image.
  • the conductive material particles 4 are carbon nanotubes that are long in the axial direction
  • a cross section orthogonal to the axial direction of the carbon nanotube is reflected in an electron microscope image of a cross section of the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery
  • the diameter of a circle having the same area as the area of the cross section orthogonal to the axial direction of the carbon nanotube shown in the electron microscope image is 1 ⁇ m or less.
  • the conductive material particles 4 are carbon nanotubes that are long in the axial direction
  • a surface or a cross section orthogonal to the axial direction of the carbon nanotubes is reflected in an electron microscope image of a cross section of the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery.
  • the maximum length of the carbon nanotube in the electron microscope image is 1 ⁇ m or less.
  • connection portion 5 is often arranged such that the surface of the positive electrode in which six-membered rings of carbon atoms are connected is parallel to the current collector 6 due to press working at the time of manufacturing the positive electrode. Therefore, when the conductive material particles 4 included in the connection portion 5 are graphene, the cross section of the connection portion 5 intersects with the surface of the graphene in which the six-membered ring of carbon atoms is continuous in the electron microscope image of the cross section of the positive electrode 1. In many cases, a side surface that intersects a cross section that is formed or a surface in which six-membered rings of carbon atoms are connected.
  • the electron microscope image of a cross section of a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery shows a plane orthogonal to a plane in which six-membered rings of graphene carbon atoms are connected in a plane or substantially plane
  • the electron microscope In the image the maximum length in the direction perpendicular to the plane in which the six-membered ring of carbon atoms of graphene is continuous in a planar or substantially planar shape is 1 ⁇ m or less.
  • the thickness of the conductive material particles 4 may exceed 1 ⁇ m, and the thickness of the conductive material particles 4 may be 1 ⁇ m or less.
  • the longitudinal length of the conductive material particles may exceed 1 ⁇ m, and the longitudinal length of the conductive material particles 4 may be 1 ⁇ m or less.
  • the thickness of the conductive material particles 4 is 1 ⁇ m or less, the diameter of the conductive material particles 4 may exceed 1 ⁇ m, and the diameter of the conductive material particles 4 may be 1 ⁇ m or less.
  • the diameter of the surface in which the six-membered rings of carbon atoms are connected or the maximum length of the surface in which the six-membered rings of carbon atoms are connected may exceed 1 ⁇ m, or may be 1 ⁇ m or less.
  • the thickness of the graphene is 1 ⁇ m, the graphene is included in the conductive material particles 4 having a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the type of the pH adjuster 7 contained in the connecting portion 5 is not limited.
  • the pH adjuster 7 is, for example, at least one of an acidic compound, a basic compound, a weakly acidic compound, a weakly basic compound, a hydrochloric acid compound, a nitric acid compound, a sulfuric acid compound, an organic acid, and an inorganic acid.
  • the pH adjuster 7 is not limited to the compounds exemplified above.
  • the current collector 6 preferably contains aluminum.
  • the current collector 6 may be, for example, an aluminum foil.
  • the current collector 6 may be, for example, a metal foil of an aluminum alloy containing aluminum.
  • the current collector 6 may not include aluminum.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an electron microscope image A of a cross section of the positive electrode 1.
  • the electron microscope image A is an image of a cross section obtained by cutting the positive electrode 1 along the thickness direction.
  • the electron microscope image A is an image taken under the condition that the binder 3 is not reflected. Specifically, the electron microscope image A is an image captured at an acceleration voltage of 5 kV or more and 20 kV or less.
  • the binder 3 is not shown in the electron microscope image A of FIG.
  • the electron microscope image A may be an image photographed under a condition where the binder 3 is hardly reflected.
  • the binder 3 may be reflected in the electron microscope image A of FIG.
  • the electron microscope image A may be, for example, an electron microscope image captured by a scanning electron microscope or an electron microscope image captured by a field emission scanning electron microscope.
  • the electron microscope image A is a secondary electron image, the type of the electronic image is not limited to the secondary electron image.
  • the electron microscope image A may be a reflected electron image.
  • the connecting portion 5 is configured by a plurality of independent portions, but is not limited to this configuration. In one electron microscope image, the connecting portion 5 may be a single connected object.
  • the cross section of the connecting portion 5 is disposed along the large porosity region 5b and the surface of the positive electrode active material body 2, and the porosity Ra is smaller than the porosity Rb of the large porosity region 5b. And a small porosity region 5a.
  • the cross section of the connecting portion 5 includes a plurality of large porosity regions 5b and a plurality of small porosity regions 5a. One of the plurality of large porosity regions 5b and one of the plurality of small porosity regions 5a are arranged between two adjacent positive electrode active material members 2.
  • the large porosity region 5b and the small porosity region 5a disposed between two adjacent positive electrode active material members 2 may or may not be in contact with each other. Between two adjacent positive electrode active material bodies 2, the small porosity region 5a is closer to the surface of the positive electrode 1 than the large porosity region 5b.
  • the large porosity region 5b is substantially composed of the conductive material particles 4. In the large porosity region 5b, a void exists between the conductive material particles 4.
  • the small porosity region 5 a contains the conductive material particles 4 and the pH adjuster 7. In the small porosity region 5a, the pH adjuster 7 exists between the conductive material particles 4 and around the conductive material particles 4.
  • the small porosity region 5a includes the conductive material particles 4 at least partially covered by the pH adjuster 7.
  • the small porosity region 5 a may include the conductive material particles 4 that are not covered by the pH adjuster 7.
  • the gap between the conductive material particles 4 in the small porosity region 5a is smaller than the gap between the conductive material particles 4 in the large porosity region 5b. Therefore, the porosity Ra of the small porosity region 5a is smaller than the porosity Rb of the large porosity region 5b.
  • the plurality of conductive material particles 4 are similarly dispersed in both the small porosity region 5a and the large porosity region 5b.
  • a portion corresponding to the small porosity region 5 a of the electron microscope image A may include the binder 3 connecting the plurality of conductive material particles 4.
  • a portion corresponding to the large porosity region 5 b of the electron microscope image A may include the binder 3 connecting the plurality of conductive material particles 4.
  • the binder 3 may be present in the voids of the small porosity region 5a.
  • the binder 3 may be present in a portion corresponding to the void in the small porosity region 5a of the electron microscope image A.
  • the binder 3 may be present in the voids of the large porosity region 5b.
  • the binder 3 may be present in a portion corresponding to the void in the large porosity region 5b of the electron microscope image A.
  • the connecting portion 5 includes the conductive material particles 4 having a diameter of 1 ⁇ m or less
  • the area of the small porosity region 5a and the area of the large porosity region 5b are respectively the conductive material having a diameter of 1 ⁇ m or less. It is preferable that the value be 10 times or more the value obtained by multiplying the value obtained by multiplying the square of the diameter of the particle 4 by 2.
  • the diameter of the conductive material particles 4 may be the diameter of one or more conductive material particles 4 included in the large porosity region 5b.
  • the diameter of the conductive material particles 4 may be the diameter of one or more conductive material particles 4 included in the large porosity region other than the large porosity region 5b in the connection portion 5.
  • the diameter of the conductive material particles 4 may be the diameter of one or more conductive material particles 4 included in the small porosity region 5a.
  • the diameter of the conductive material particles 4 may be the diameter of one or more conductive material particles 4 included in the small porosity region other than the small porosity region 5 a in the connection portion 5.
  • the connecting portion 5 includes the conductive material particles 4 having a thickness of 1 ⁇ m or less
  • the area of the small porosity region 5a and the area of the large porosity region 5b are each 1 ⁇ m or less in thickness.
  • the thickness is preferably 10 times or more the value obtained by multiplying the thickness of the conductive material particles 4 by the diameter of the conductive material particles 4.
  • the thickness of the conductive material particles 4 may be the thickness of one or more conductive material particles 4 included in the large porosity region 5b.
  • the thickness of the conductive material particles 4 may be the thickness of one or a plurality of conductive material particles 4 included in a large porosity region other than the large porosity region 5b in the connection portion 5.
  • the thickness of the conductive material particles 4 may be the thickness of one or more conductive material particles 4 included in the small porosity region 5a.
  • the thickness of the conductive material particles 4 may be the thickness of one or a plurality of conductive material particles 4 included in the small porosity region other than the small porosity region 5 a in the connecting portion 5.
  • the connecting portion 5 includes the conductive material particles 4 having a diameter of 1 ⁇ m or less and the conductive material particles 4 having a thickness of 1 ⁇ m or less
  • the area of the small porosity region 5a and the area of the large porosity region 5b Is not less than 10 times the value obtained by multiplying the square of the diameter of the conductive material particles 4 having a diameter of 1 ⁇ m or less by ⁇
  • the thickness is 1 ⁇ m or less.
  • the thickness of the conductive material particles 4 is preferably 10 times or more the value obtained by multiplying the thickness of the conductive material particles 4 by the diameter of the conductive material particles 4.
  • the large porosity region 5b may include a region including 10 or more conductive material particles 4 having a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • the connecting portion 5 includes the conductive material particles 4 having a diameter of 1 ⁇ m or less, in the electron microscope image A, the area of the small porosity region 5a is equal to or less than the conductive material particles 4 having a diameter of 1 ⁇ m or less in the large porosity region 5b. It is preferable that the area be equal to or larger than the area of the region including 10 or more.
  • the area of the small porosity region 5a is increased to some extent by setting the area of the small porosity region 5a to the above-described area. be able to.
  • the connecting portion 5 includes the conductive material particles 4 having a diameter of 1 ⁇ m or less
  • the small porosity region 5a may include a region including 10 or more conductive material particles 4 having a diameter of 1 ⁇ m or less. .
  • the large porosity region 5b includes a region including 10 or more conductive material particles 4 having a thickness of 1 ⁇ m or less. Is preferred.
  • the connecting portion 5 includes the conductive material particles 4 having a thickness of 1 ⁇ m or less, in the electron microscopic image A, the area of the small porosity region 5a is equal to or less than 1 ⁇ m in the large porosity region 5b. It is preferable that the area be equal to or larger than the area of a region containing 10 or more 4 atoms.
  • the area of the small porosity region 5a is increased to some extent by setting the area of the small porosity region 5a to the above-described area. be able to.
  • the connecting portion 5 includes the conductive material particles 4 having a thickness of 1 ⁇ m or less
  • the small porosity region 5a includes a region including 10 or more conductive material particles 4 having a thickness of 1 ⁇ m or less. May be.
  • the large porosity region 5b has the conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less. 4 and a region containing a total of 10 or more conductive material particles 4 having a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the connecting portion 5 includes the conductive material particles 4 having a diameter of 1 ⁇ m or less and the conductive material particles 4 having a thickness of 1 ⁇ m or less, in the electron microscope image A, the area of the small porosity region 5a is larger than that of the large porosity region 5b.
  • the area is equal to or larger than the area of a region including a total of 10 or more conductive material particles 4 having a diameter of 1 ⁇ m or less and conductive material particles 4 having a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the connecting portion 5 includes the conductive material particles 4 having a diameter of 1 ⁇ m or less and the conductive material particles 4 having a thickness of 1 ⁇ m or less
  • the small porosity region 5a has the conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less. 4 and a region containing a total of 10 or more conductive material particles 4 having a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the magnification of the electron microscope image A is preferably 1,000 times or more and 8,000 times or less.
  • the magnification of the electron microscope image A may be, for example, 2,000 times or more, 3,000 times or more, 4,000 times or more, 5,000 times or more, or 6,000 times. Or more than 7,000 times.
  • the magnification of the electron microscope image A may be, for example, 7,000 or less, 6,000 or less, 5,000 or less, or 4,000 or less. And may be 3,000 times or less, or 2,000 times or less.
  • the magnification of the electron microscope image A is particularly preferably 4,000 times or more.
  • the connecting portion 5 has one or a plurality of large porosity regions 5b.
  • the connecting portion 5 has one or more small porosity regions 5a.
  • the porosity Ra of the small porosity region 5a in the electron microscope image A may be zero or may be larger than zero.
  • the large porosity region 5b may be a portion along the surface of the positive electrode active material body 2.
  • substances other than the conductive material particles 4 are confirmed in the small porosity region 5a.
  • the conductive material particles 4 and substances other than the conductive material particles 4 may be confirmed in the small porosity region 5a.
  • the connecting portion 5 can be confirmed by a plurality of electron microscope images (not shown) obtained by photographing a plurality of sections or a plurality of cross sections that do not at least partially coincide with each other in one cross section of the positive electrode 1.
  • the cross section of the connecting portion 5 has a large porosity region 5b and a small porosity region 5a, respectively. And Therefore, the small porosity region 5a of the connecting portion 5 is not accidentally formed by the way of photographing the electron microscope image. If this feature can be confirmed in a plurality of electron microscope images, there may be an electron microscope image in which the small porosity region 5a does not exist in the cross section of the connecting portion 5.
  • the porosity of the large porosity region 5b is substantially the same as the porosity of the cross section of the connecting portion 25 of the conventional positive electrode.
  • a plurality of conductive material particles 4 are found in the large porosity region 5b.
  • the void in the large porosity region 5b is a gap between the conductive material particles 4.
  • the maximum area of the void in the small porosity region 5a is smaller than the maximum area of the void in the large porosity region 5b.
  • the maximum area of the void in the small porosity region 5a may be smaller than the maximum area of the void in the large porosity region 5b.
  • the minimum area of the void in the small porosity region 5a may be smaller than the minimum area of the void in the large porosity region 5b.
  • the small porosity region 5a may include a void having an area equal to or larger than the minimum area of the void of the large porosity region 5b.
  • the porosity Ra of the small porosity region 5a may be equal to or less than half of the porosity Rb of the large porosity region 5b.
  • the porosity Ra of the small porosity region 5a is not too large. That the porosity Ra of the small porosity region 5a is not more than half of the porosity Rb of the large porosity region 5b, in other words, the porosity Rb of the large porosity region 5b is smaller than the porosity Ra of the small porosity region 5a. It is more than twice. In this case, the porosity Rb of the large porosity region 5b is not too small.
  • This relationship is established not only by one electron microscope image A but also by a plurality of electron microscope images (not shown) obtained by photographing a plurality of sections or a plurality of cross sections that do not at least partially coincide with each other in one cross section of the positive electrode 1. You may.
  • this relationship is established in at least one electron microscope image, there may be an electron microscope image in which this relationship is not established. That is, there may be both an electron microscope image in which the porosity Ra is half or less of the porosity Rb and an electron microscope image in which the porosity Ra exceeds half of the porosity Rb.
  • the porosity Ra of the small porosity region 5a in the electron microscope image A may be less than 10% or less than 5%. In this case, the porosity Ra of the small porosity region 5a is not too large.
  • the porosity Ra of the small porosity region 5a is within the above numerical range. There may be. Further, there may be both an electron microscope image in which the porosity Ra is less than 10% and an electron microscope image in which the porosity Ra is 10% or more. There may be both an electron microscope image in which the porosity Ra is less than 5% and an electron microscope image in which the porosity Ra is 5% or more.
  • the porosity Rb of the large porosity region 5b in the electron microscope image A may be 5% or more, or may be 10% or more. In this case, the porosity Rb of the large porosity region 5b is not too small.
  • the porosity Rb may be within the above numerical range in a plurality of electron microscope images (not shown) in which a plurality of locations or a plurality of cross sections at least partially not coincident with each other in one cross section of the positive electrode 1 are taken. Further, there may be both an electron microscope image in which the porosity Rb is 5% or more and an electron microscope image in which the porosity Rb is less than 5%. There may be both an electron microscope image in which the porosity Rb is 10% or more and an electron microscope image in which the porosity Rb is less than 10%.
  • the electron microscope image A includes a gap between the positive electrode active material members 2, a gap between the positive electrode active material member 2 and the connecting portion 5, and a gap between a part of the connecting portion 5 and another portion of the connecting portion 5. I do. Note that the positive electrode active material body 2 or the connecting portion 5 exists behind such a gap even if it cannot be confirmed in the electron microscope image A of the cross section of the positive electrode 1.
  • an effective region a region between the current collector 6 and the surface of the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery is referred to as an effective region.
  • the porosity Rc of the effective region of the electron microscope image A is somewhat larger than zero, it does not become extremely large.
  • the porosity Rc of the effective area of the electron microscope image A is, for example, about 10%.
  • the porosity Ra of the small porosity region 5a in the electron microscope image A may be smaller than the porosity Rc of the effective region of the electron microscope image A. As described above, the porosity Rc of the effective area of the electron microscope image A does not become extremely large. Therefore, the porosity Ra of the small porosity region 5a is not too large.
  • This relationship may be established in a plurality of electron microscope images (not shown) obtained by photographing a plurality of sections or a plurality of cross sections that do not at least partially coincide with each other in one cross section of the positive electrode 1. There may be both an electron microscope image in which this relationship is established and an electron microscope image in which this relationship is not established.
  • the porosity Rb of the large porosity region 5b in the electron microscope image A may be equal to or greater than the porosity Rc of the effective region of the electron microscope image A. As described above, the porosity Rc of the effective area of the electron microscope image A is somewhat larger than zero. Therefore, the porosity Rb of the large porosity region 5b is not too small.
  • This relationship may be established in a plurality of electron microscope images (not shown) obtained by photographing a plurality of sections or a plurality of cross sections that do not at least partially coincide with each other in one cross section of the positive electrode 1. There may be both an electron microscope image in which this relationship is established and an electron microscope image in which this relationship is not established.
  • the porosity Ra of the small porosity region 5a in the electron microscope image A may be 2/3 or less of the porosity Rc of the effective region of the electron microscope image A. As described above, the porosity Rc of the effective area of the electron microscope image A does not become extremely large. Therefore, the porosity Ra of the small porosity region 5a is not too large.
  • This relationship may be established in a plurality of electron microscope images (not shown) obtained by photographing a plurality of sections or a plurality of cross sections that do not at least partially coincide with each other in one cross section of the positive electrode 1. There may be both an electron microscope image in which this relationship is established and an electron microscope image in which this relationship is not established.
  • the porosity Ra of the small porosity region 5a When the porosity Ra of the small porosity region 5a is not too large, the following effects can be obtained. Since the connection between the conductive particles 4 at the connection portion 5 is hard to be broken, the charge / discharge efficiency can be increased. Furthermore, since cracks are less likely to occur in the positive electrode active material body 2, deterioration of the positive electrode 1 can be suppressed. In addition, since the electrolyte is less likely to be electrolyzed, deterioration of the battery can be suppressed. When the porosity Rb of the large porosity region 5b is not too small, the electrolyte easily penetrates into the connecting portion 5. Thereby, the degree of freedom of movement of lithium ions in the connecting portion 5 can be secured. Therefore, the improvement of the charge / discharge efficiency of the battery by the small porosity region 5a is not prevented.
  • the calculation of the porosity may be performed using, for example, a binarization process of the electron microscope image A.
  • the electron microscope image A By performing the binarization process on the electron microscope image A, the electron microscope image A can be distinguished into a dark region indicating a void in the cross section of the positive electrode 1 and a bright region indicating a non-void portion. Further, by performing the binarization processing, the area of the dark region can be calculated. Also, the area of the bright region can be calculated.
  • the portions that are not voids are a region at the cutting position in the positive electrode active material body 2 and a region at the cutting position in the connecting portion 5.
  • the porosity Rb of the large porosity region 5b of the electron microscope image A may be the ratio of the area of the dark region to the large porosity region 5b obtained by the binarization processing of the electron microscope image A.
  • the porosity Ra of the small porosity region 5a of the electron microscope image A may be a ratio of the area of the dark region to the small porosity region 5a obtained by the binarization processing of the electron microscope image A.
  • the porosity Rc of the effective region of the electron microscope image A may be the ratio of the area of the dark region to the effective region of the electron microscope image A obtained by binarizing the electron microscope image A.
  • the method of calculating the porosity is not limited to the method using the binarization processing of the electron microscope image A. If there is no significant difference from the calculation result using the binarization processing, a method other than the binarization processing may be adopted.
  • the threshold value of the binarization process used for calculating the porosity Ra of the small porosity region 5a and the large porosity region 5b is preferable.
  • the threshold value of the binarization process used for calculating the porosity Rb is the same.
  • the porosity of the small porosity region 5a obtained by the binarization process of the electron microscope image A is larger than the porosity of the large porosity region 5b obtained by the binarization process of the electron microscope image A using the same threshold.
  • the porosity of the small porosity region 5a obtained by the binarization processing of the electron microscope image A is not more than half of the porosity of the large porosity region 5b obtained by the binarization processing of the electron microscope image A using the same threshold value. It is preferable that When comparing the porosity Ra of the small porosity region 5a with the porosity Rc of the effective region of the electron microscope image A, the threshold value used for calculating the porosity Ra of the small porosity region 5a and the gap of the effective region of the electron microscope image A It is preferable that the thresholds used for calculating the rate Rc are the same.
  • the porosity of the small porosity area 5a obtained by the binarization processing of the electron microscope image A is the void of the effective area of the electron microscope image A obtained by the binarization processing of the electron microscope image A using the same threshold value. It is preferably smaller than the ratio.
  • the porosity of the small porosity region 5a obtained by the binarization processing of the electron microscope image A is the porosity of the effective area of the electron microscope image A obtained by the binarization processing of the electron microscope image A using the same threshold value. It is preferably 2/3 or less.
  • the threshold used for calculating the porosity of the large porosity region and the calculation of the porosity of the effective region of the electron microscope image are preferably the same.
  • the porosity of the large porosity region 5b obtained by the binarization processing of the electron microscope image A is the void of the effective area of the electron microscope image A obtained by the binarization processing of the electron microscope image A using the same threshold value. It is preferably larger than the ratio.
  • the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured, for example, by the following method.
  • the positive electrode active material body 2, the water-soluble or water-dispersible binder 3, the conductive material particles 4, the solvent or dispersion medium containing water, and the pH adjuster 7 are mixed to prepare a slurry.
  • the binder 3 is water-soluble, it is preferable that 50 wt% or more is water with respect to 100 wt% of the solvent.
  • the pH adjuster 7 is, for example, at least one of an acidic compound, a basic compound, a weakly acidic compound, a weakly basic compound, a hydrochloric acid compound, a nitric acid compound, a sulfuric acid compound, an organic acid, and an inorganic acid.
  • the pH adjuster 7 is not limited to the compounds exemplified above.
  • the slurry may include various additives such as a thickener.
  • As the thickener for example, a cellulose derivative, an acrylic resin, or the like can be used.
  • the thickener is not limited to the thickener exemplified above.
  • the prepared slurry is applied to the current collector 6. Thereafter, the slurry is dried.
  • the drying temperature of the slurry is preferably lower than the evaporation temperature of the pH adjuster 7, for example.
  • the drying temperature of the slurry is, for example, about 50 ° C. to 130 ° C.
  • the dried slurry and the current collector 6 are pressed in the thickness direction of the current collector 6 so that the obtained positive electrode 1 has a desired electrode density.
  • the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery is obtained.
  • the electron microscope image A shown in FIG. 1 is an image taken under the condition that the binder 3 and the thickener are not reflected. In the electron microscope image A shown in FIG. 1, the binder 3 and the thickener do not appear.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a nonaqueous electrolyte secondary battery 11 manufactured using the positive electrode 1 for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to a specific example of the embodiment of the present invention.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery 11 shown in FIG. 2 is an example of a non-aqueous electrolyte secondary battery manufactured using the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the above embodiment.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery 11 includes the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the negative electrode 12, two separators 13, a container 14, a lid 15, and a non-aqueous electrolyte not shown.
  • the positive electrode 1, the negative electrode 12 and the two separators 13 are housed in a rectangular cylindrical container 14.
  • the positive electrode 1, the negative electrode 12, and the two separators 13 are wound in a prismatic shape.
  • the separator 13 is impregnated with a non-aqueous electrolyte.
  • the opening of the container 14 is closed by a lid 15.
  • the negative electrode 12 is configured to be able to occlude and release lithium ions.
  • the negative electrode 12 includes a negative electrode active material.
  • the negative electrode active material for example, one or more selected from a carbon material, an alloy, and a metal oxide can be used.
  • the separator 13 insulates the positive electrode 1 and the negative electrode 12.
  • the separator 13 is configured to be able to hold an electrolytic solution.
  • the non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent (a solvent not containing water) and an electrolyte. The electrolyte is dissolved in a solvent that does not contain water.
  • the negative electrode 12, the separator 13, the container 14, the lid 15, the non-aqueous electrolyte, and the like those used in general non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used.
  • the 0.1 C discharge capacity per weight of the positive electrode active material particles at 25 ⁇ 2 ° C. of the nonaqueous electrolyte secondary battery 11 is determined by the material of the positive electrode active material particles 2a, the diameter of the positive electrode active material particles 2a, and the positive electrode active material body. 2, which is 90% or more of the maximum discharge capacity depending on the diameter.
  • the 0.1 C discharge capacity is 90% or more of the maximum discharge capacity, the nonaqueous electrolyte secondary battery 11 is at a level that can sufficiently withstand practical use.
  • the positive electrode active material body 2 and the connecting portion 5 are not peeled off from the current collector 6. That is, in the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the positive electrode active material body 2 and the connecting portion 5 are connected to the current collector 6 with such a connection strength that they are not peeled off in the bending resistance test.
  • the positive electrode active material body 2 and the connecting portion 5 It is difficult to peel off from the current collector 6. In addition, corrosion of the current collector 6 that causes peeling does not occur. Since the current collector 6 does not corrode, the durability of the nonaqueous electrolyte secondary battery 11 is high.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery 11 is manufactured by, for example, the following method.
  • the positive electrode 1, the negative electrode 12, and the two separators are wound so that the separator 13 is interposed between the positive electrode 1 and the negative electrode 12. Then, the wound product is stored in the container 14.
  • the separator 13 is impregnated with the non-aqueous electrolyte.
  • the opening of the container 14 is closed by the lid 15.
  • the nonaqueous electrolyte secondary battery 11 using the positive electrode 1 for a nonaqueous electrolyte secondary battery is more charged than a conventional nonaqueous electrolyte secondary battery using a positive electrode active material body containing lithium and nickel.
  • the durability can be increased while increasing the discharge efficiency.
  • the porosity of a large porosity region of a certain electron microscope image may be smaller than the porosity of an effective region of the same electron microscope image.
  • the porosity of the small porosity region of a certain electron microscope image may be equal to or greater than the porosity of the effective region of the same electron microscope image.
  • the cross section of the positive electrode active material body 2 in the electron microscope image A has no void.
  • the cross section of the positive electrode active material body of the present invention may have voids.
  • the porosity of the effective area of the electron microscope image increases.
  • the porosity of the large porosity region may be smaller than the porosity of the effective region of the electron microscope image.
  • the porosity of the large porosity region is preferably equal to or greater than the porosity of the effective region of the electron microscope image calculated assuming that there are no voids in the positive electrode active material body.
  • the portions that are not voids are only the region at the cutting position in the positive electrode active material body 2 and the region at the cutting position in the connecting portion 5.
  • the portion that is not a void in the electron microscope image of the cross section of the positive electrode is not limited to this portion.
  • the portion that is not a void in the electron microscope image of the cross section of the positive electrode is a portion that can be visually recognized to be slightly deeper than the cutting position in each of the positive electrode active material body and the connection portion,
  • the image may include a portion where the brightness or brightness of the image is higher than the threshold.
  • the void is a region where neither the cutting position in the positive electrode active material body 2 nor the cutting position in the connecting portion 5 is visible.
  • the void in the electron microscope image of the cross section of the positive electrode is a portion that can be visually recognized to be slightly behind the cutting position in each of the positive electrode active material body and the connection portion,
  • the luminance or the brightness may include a portion equal to or less than the threshold.
  • a plurality of cross sections of the positive electrode active material body 2 and a cross section of the connecting portion 5 are present.
  • the cross section of the positive electrode active material body, the cross section of the connecting portion, and the cross section of other materials other than these are reflected in one electron microscope image, in the electron microscopic image, a portion that is not a void is cut in the positive electrode active material body.
  • the void is a region where neither the cutting position in the positive electrode active material body, the cutting position in the connection part, nor the cutting position in another material is visible.
  • the porosity of the small porosity region in one electron microscope image and the porosity of the effective region of the same electron microscope image has been described.
  • the porosity of the small porosity region in the first electron microscope image in which the small porosity region and the large porosity region have been confirmed may be smaller than the porosity of the effective region in the second electron microscope image.
  • the porosity of the small porosity region in the first electron microscope image in which the small porosity region and the large porosity region are confirmed is 2/2 of the porosity of the effective region in the second electron microscope image. It may be 3 or less.
  • the second electron microscope image is an electron microscope image in which the cross section of the positive electrode is not photographed with the binder, and the type of electron image and the acceleration voltage are the same as those of the first electron microscope image, and the photographing target is different.
  • the magnifications of the first electron microscope image and the second electron microscope image may be the same or different.
  • the small porosity region and the large porosity region may or may not be confirmed.
  • the porosity of the small porosity region is not too large. Thereby, the effect described in the specific example of the embodiment can be obtained.
  • the number of the first electron microscope images satisfying the magnitude relationship with respect to one second electron microscope image may be plural.
  • the number of the second electron microscope images satisfying the above-mentioned magnitude relation with respect to one first electron microscope image may be plural.
  • the threshold used for calculating the porosity of the small porosity region in the first electron microscope image and the gap in the effective region of the second electron microscope image Preferably, the thresholds used for calculating the rates are the same.
  • the second electron microscope image here corresponds to the second electron microscope image in the present invention
  • the first electron microscope image here corresponds to the first electron microscope image in the present invention.
  • the magnitude relationship between the porosity of the large porosity region in one electron microscope image and the porosity of the effective region of the same electron microscope image has been described.
  • the porosity of the large porosity region in the first electron microscope image in which the small porosity region and the large porosity region have been confirmed may be greater than or equal to the porosity of the effective region of the second electron microscope image.
  • the second electron microscope image is an electron microscope image in which the cross section of the positive electrode is not photographed with the binder, and the type of electron image and the acceleration voltage are the same as those of the first electron microscope image, and the photographing target is different. .
  • the magnifications of the first electron microscope image and the second electron microscope image may be the same or different.
  • the small porosity region and the large porosity region may or may not be confirmed.
  • the porosity of the large porosity region is not too small. Thereby, the effect described in the specific example of the embodiment can be obtained.
  • the number of the first electron microscope images satisfying the magnitude relationship with respect to one second electron microscope image may be plural.
  • the number of the second electron microscope images satisfying the above-mentioned magnitude relation with respect to one first electron microscope image may be plural.
  • the threshold used for calculating the porosity of the large porosity region in the first electron microscope image and the gap of the effective region of the second electron microscope image It is preferable that the threshold values used for calculating the rates are the same.
  • the second electron microscope image here corresponds to the fourth electron microscope image in the present invention
  • the first electron microscope image here corresponds to the third electron microscope image in the present invention.
  • the first electron microscope image and the second electron image are such that the porosity of the small porosity region in the first electron microscope image is smaller than the porosity of the large porosity region in the second electron microscope image. There may be no microscope image.
  • the first electron microscope image and the second electron microscope image in which the porosity of the small porosity region in the first electron microscope image is smaller than the porosity of the effective region of the second electron microscope image May not be required.
  • the first electron microscope image and the second electron microscope image are such that the porosity of the small porosity region in the first electron microscope image is 2/3 or less of the porosity of the effective region of the second electron microscope image. May not be required.
  • the first electron microscope image and the second electron image are such that the porosity of the large porosity region in the first electron microscope image is equal to or greater than the porosity of the small porosity region in the second electron microscope image. There may be no microscope image. In the present invention, the first electron microscope image and the second electron microscope image are such that the porosity of the large porosity region in the first electron microscope image is equal to or greater than the porosity of the effective region of the second electron microscope image. May not be required.
  • the porosity of the small porosity region is less than 5%. In the present invention, there may be no electron microscope image in which the porosity of the large porosity region is 5% or more.
  • the connecting portion confirmed in the first electron microscope image described above includes conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less
  • the area of the small porosity region and the area of the large porosity region in the first electron microscope image are: It is preferable that each value is 10 times or more the value obtained by multiplying the square of the diameter of the conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less by 1 /. The same applies to the case where the connecting portion confirmed in the second electron microscope image contains conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • the diameter of the conductive material particles may be the diameter of at least one conductive material particle identified in the small porosity region in the first electron microscope image, or at least one of the diameters determined in the large porosity region in the first electron microscope image. May be the diameter of one conductive material particle, or the diameter of at least one conductive material particle identified in a small porosity region in the second electron microscope image, and may be identified in the large porosity region in the second electron microscope image. It may be the diameter of at least one conductive material particle.
  • the diameters of the conductive material particles are the small porosity region in the first electron microscope image, the large porosity region in the first electron microscope image, the small porosity region in the second electron microscope image, and the second electron microscope image. May be the diameter of at least one conductive material particle confirmed in at least one of the large porosity regions.
  • the connecting portion confirmed in the above-mentioned first electron microscope image contains conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less
  • the area of the small porosity region and the area of the large porosity region in the first electron microscope image Is preferably at least 10 times the value obtained by multiplying the thickness of the conductive particles having a thickness of 1 ⁇ m or less by the diameter of the conductive particles.
  • the thickness of the conductive material particles may be the thickness of at least one conductive material particle confirmed in the small porosity region in the first electron microscope image, and may be confirmed in the large porosity region in the first electron microscope image.
  • the thickness of the conductive material particles is determined by the small porosity region in the first electron microscope image, the large porosity region in the first electron microscope image, the small porosity region in the second electron microscope image, and the second electron microscope. It may be the thickness of at least one conductive material particle identified in at least one of the large porosity regions in the image.
  • the large porosity region in the first electron microscope image contains conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less. It is preferable to include a region including 10 or more. In this case, it is preferable that the area of the small porosity region in the first electron microscope image is equal to or larger than the area of the large porosity region including 10 or more conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less. The same applies to the large porosity region and the small porosity region in the case where the connecting portion present in the second electron microscope image contains conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • the large porosity region in the first electron microscope image shows a conductive material having a thickness of 1 ⁇ m or less. It is preferable to include a region containing 10 or more particles. In this case, it is preferable that the area of the small porosity region in the first electron microscope image is equal to or larger than the area of the region containing 10 or more conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less in the large porosity region. The same applies to the large porosity region and the small porosity region in the case where the connecting portion present in the second electron microscope image contains conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • the large porosity region in the first electron microscope image contains conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less. It is preferable to include a region including 10 or more.
  • the small porosity region in the first electron microscope image may include a region including 10 or more conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less. The same applies to the large porosity region and the small porosity region in the case where the connecting portion present in the second electron microscope image contains conductive material particles having a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • the connecting portion present in the above-mentioned first electron microscope image includes conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less
  • the large porosity region in the first electron microscope image has a thickness of 1 ⁇ m or less. It is preferable to include a region containing 10 or more particles 4.
  • the small porosity region in the first electron microscope image may include a region including 10 or more conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less. The same applies to the large porosity region and the small porosity region in the case where the connecting portion present in the second electron microscope image contains conductive material particles having a thickness of 1 ⁇ m or less.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery contains, in addition to the conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less, a substance having conductivity other than the conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less. You may go out.
  • a conductive material other than the conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less is not included in the connection portion. At least a portion of the conductive material other than the conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less may be embedded in the connecting portion or may be independent of the connecting portion.
  • the “substance having conductivity other than the conductive material particles having a diameter or thickness of 1 ⁇ m or less” is, for example, a spherical or massive conductive substance having a diameter exceeding 1 ⁇ m.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the embodiment of the present invention and its specific example is in a sheet shape.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have a shape other than a sheet shape.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have a configuration in which a plurality of non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrodes and a plurality of negative electrodes are stacked with a separator interposed therebetween.
  • the container 14 of the nonaqueous electrolyte secondary battery 11 of the specific example of the embodiment of the present invention has a rectangular cylindrical shape
  • the shape of the container of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention does not have to be a rectangular cylindrical shape.
  • the container of the non-aqueous electrolyte secondary battery may be cylindrical.
  • Example 1 is an example of the positive electrode 1 for a non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG.
  • the positive electrode active material nickel nickel cobalt aluminum oxide (NCA) having a nickel content of 80 mol% was used.
  • NCA nickel nickel cobalt aluminum oxide
  • this positive electrode active material body was left in the air for one day. Thereafter, the positive electrode active material, an acrylic binder, acetylene black, graphite, water as a solvent or a dispersion medium, a pH adjuster such as a weakly acidic compound and / or a weakly basic compound, a thickener, etc.
  • Example 1 was mixed with an additive to prepare a slurry.
  • the types and amounts of the pH adjuster and the thickener were adjusted in accordance with the pH and viscosity of the mixture so that the prepared slurry could be used as a battery slurry.
  • Acetylene black is a conductive material particle having a diameter of 1 ⁇ m or less. Hereinafter, acetylene black may be simply referred to as “conductive material particles”.
  • Graphite is a conductive substance having a diameter exceeding 1 ⁇ m.
  • Acrylic binders are a type of aqueous binder. Thereafter, the slurry was applied to a current collector (aluminum foil). Thereafter, the slurry was dried.
  • Example 1 and Comparative Example 1 the type of the pH adjuster mixed in the slurry was different.
  • the atmosphere is a gas that covers the surface of the earth, and the components, humidity, temperature, and the like are not artificially adjusted.
  • the component is, for example, a ratio of nitrogen, oxygen, or the like.
  • the air may be one in which at least one of components such as atmospheric components, humidity, and temperature is artificially adjusted, or may be air that is not artificially adjusted.
  • the atmosphere is a type of air.
  • Example 1 nickel cobalt lithium aluminum oxide (NCA) having a nickel content of 80 mol% was used as the positive electrode active material.
  • NCA nickel cobalt lithium aluminum oxide
  • This positive electrode active material body was left in the air for one day. Thereafter, a positive electrode active material, an acrylic binder, acetylene black, graphite, and water as a dispersion medium were mixed. During mixing, carbon dioxide gas was passed. Thus, a slurry was prepared. Thereafter, the slurry was applied to a current collector (aluminum foil). Thereafter, the slurry was dried.
  • NCA nickel cobalt lithium aluminum oxide
  • Example 2 The dried slurry and the current collector were pressed in the thickness direction of the current collector so that positive electrodes having the same electrode density as the positive electrodes of Example 1 and Comparative Example 1 were obtained. As a result, a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery was obtained.
  • Comparative Example 2 the type of the pH adjuster mixed with the slurry is different from that of Example 1 and Comparative Example 1.
  • Example 3 a method for manufacturing the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 3 will be described.
  • the positive electrode active material nickel nickel lithium aluminum oxide (NCA) having a nickel content of 80 mol% was used.
  • a positive electrode active material, PVDF (polyvinylidene fluoride), acetylene black, graphite, and NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) as a dispersion medium were mixed to prepare a slurry.
  • PVDF is a type of organic solvent-based binder. Thereafter, the slurry was applied to a current collector (aluminum foil). Thereafter, the slurry was dried.
  • the dried slurry and the current collector were pressed in the thickness direction of the current collector so that positive electrodes having the same electrode density as in Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 were obtained.
  • a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery was obtained.
  • the production of the positive electrode of Comparative Example 3 was performed in a low humidity environment, unlike the conventional environment for producing a positive electrode containing an organic solvent-based binder.
  • the low humidity environment is an environment in which low humidity air exists. In a low humidity environment, the positive electrode active material hardly comes into contact with water in the air.
  • the positive electrode active material body hardly touched the atmosphere before and during the preparation of the electrode, including during the preparation of the slurry.
  • Non-aqueous electrolyte secondary batteries were produced using the positive electrodes for non-aqueous electrolyte secondary batteries of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3.
  • the manufacturing method is the same as the method described in the specific example of the embodiment of the present invention.
  • the types of the negative electrode, the separator, and the nonaqueous electrolyte were all the same.
  • ⁇ ⁇ ⁇ Half-cell (single-electrode) CR2032-type coin batteries were produced using the positive electrodes for non-aqueous electrolyte secondary batteries of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3. Lithium was used in place of the negative electrode as in a general positive electrode half cell (positive electrode single electrode).
  • the positive electrodes for non-aqueous electrolyte secondary batteries of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were cut along the thickness direction of the positive electrode with a trimming knife.
  • the cut surface of the positive electrode was processed by argon ion milling.
  • osmium (Os) was vapor-deposited on the cut surface to perform a conduction process on the cut surface.
  • Electron microscope images of cut surfaces (hereinafter simply referred to as “cross-sections”) of the positive electrodes for non-aqueous electrolyte secondary batteries of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 by a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) was photographed under the condition that no or almost no binder and additives appeared.
  • Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were all the same.
  • the electron microscope images of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 are secondary electron images.
  • the accelerating voltage of the field emission scanning electron microscope was 5 kV.
  • 3 to 14 are electron microscope images of the cross sections of the positive electrodes for nonaqueous electrolyte secondary batteries of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3.
  • the electron microscope images shown in FIGS. 3 to 14 were taken at magnifications of 1,000 and 5,000.
  • An electron microscope image having a magnification of 1,000 times was photographed so that the entire positive electrode in the thickness direction was reflected.
  • Electron microscopy images with a magnification of 5,000 were taken at two locations: the center and the surface in the cross section of the positive electrode.
  • the central portion of the cross section of the positive electrode is a central portion in the thickness direction in an effective region that is a region between the current collector and the positive electrode surface in the cross section of the positive electrode.
  • the imaging target of the electron microscope image at two places in the center and near the surface at 5,000 times magnification is a part of the imaging object of the 1,000 times electron microscope image, respectively. Binders and additives are not shown in the electron microscope images of FIGS.
  • FIG. 3 is a 1,000 ⁇ electron microscope image of a cross section of the positive electrode of Example 1.
  • FIG. 4 is a 5,000-fold electron microscope image of a cross section of the center of the positive electrode of Example 1 and a partially enlarged view of a 5,000-fold electron microscope image of the center.
  • FIG. 5 is a 5,000-fold electron microscope image of a cross section near the surface of the positive electrode of Example 1 and a partially enlarged view of a 5,000-fold electron microscope image near the surface.
  • the cross section of the connection portion included a large porosity region and a small porosity region arranged along the surface of the positive electrode active material body.
  • the large porosity region was surrounded by a line.
  • the small porosity region was surrounded by a line.
  • a plurality of granular acetylene blacks were confirmed in the large porosity region.
  • the large porosity region surrounded by the line and the small porosity region surrounded by the line were obtained by multiplying the square of 1/2 of the diameter of the conductive material particles shown in the electron microscope image by the pi. It is 10 times or more of the value.
  • the large porosity region surrounded by the line is a region containing 10 or more conductive material particles shown in an electron microscope image.
  • the small porosity region surrounded by the line is larger than the large porosity region surrounded by the line.
  • the conductive material particles are similarly dispersed in the large porosity region and the small porosity region. Therefore, the small porosity region surrounded by the line is also considered to be a region containing 10 or more conductive material particles.
  • the maximum area of the void in the small porosity region surrounded by the line was smaller than the maximum area of the void in the large porosity region surrounded by the line.
  • the maximum area of the void in the small porosity region surrounded by the line was smaller than the maximum area of the void in the large porosity region surrounded by the line.
  • the cross section of the positive electrode active material body is composed only of the region at the cutting position, and is slightly smaller than the cutting position. It does not have the part that exists in the back of the.
  • the portion that is not a void includes a region at the cutting position in the positive electrode active material body and a region at the cutting position in the connection portion.
  • the non-voided portion is a portion where it is possible to visually recognize that the portion exists slightly in the depth of the paper than the cut position in each of the positive electrode active material body and the connecting portion, and the brightness or the image Includes a part whose brightness is higher than the threshold.
  • the threshold of the binarization process is set so that these portions are included in the non-void portions.
  • the gap is a portion where it can be visually recognized that the gap exists slightly in the depth of the paper than the cutting position in each of the positive electrode active material body and the connection portion, and the brightness or brightness of the image is equal to or less than the threshold. Including the part.
  • the ratio of the area of the dark area to the effective area in the electron microscope image of FIG. 3 was calculated by binarizing the electron microscope image of FIG.
  • the brightness value of the electron microscope image was represented by 0 or more and 255 or less.
  • the luminance value at the boundary between the dark area indicating the void and the light area indicating the non-void area was set as the threshold value for the binarization processing.
  • the binarization process for calculating the ratio of the area of the dark region to the effective region, the small porosity region, and the large porosity region in each electron microscope image is described.
  • the threshold was the same. Further, the threshold values used for the electron microscope images shown in FIGS. 3 to 5 were the same.
  • the threshold value used in the binarization processing is a luminance value of 84.
  • the image analysis software “ImageJ” was used for the binarization processing and the calculation of the ratio of the dark area. The same software was used in Comparative Examples 1 to 3.
  • the ratio of the area of the dark region calculated by the binarization process is referred to as a porosity.
  • the range of the brightness value of the electron microscope image may be a range other than 0 or more and 255 or less.
  • an electron microscope image when it is assumed that all regions except the region at the cutting position in the positive electrode active material body and the region at the cutting position in the connecting portion are voids. was calculated without changing the threshold value.
  • the porosity of the effective area was calculated.
  • the porosity of the effective area calculated by this method may be referred to as “virtual porosity of the effective area”.
  • Table 2 shows the porosity of the effective area calculated by this method as “virtual porosity of the effective area”.
  • the porosity was calculated by the following method. In the electron microscope image of the center portion at 5,000 times magnification in FIG. 4, a portion where the presence of the positive electrode active material body and the connection portion, which can be visually recognized as being slightly deeper in the paper than the cutting position, was painted black. The virtual porosity of the effective region of the electron microscope image was calculated by binarizing the electron microscope image. The portion painted black in the electron microscope image is included in a dark region indicating a void. In addition, the virtual porosity of the effective area of the electron microscope image near the surface at a magnification of 5,000 in FIG. 5 was calculated by the same method.
  • Table 2 shows the results of the binarization processing of the electron microscope images shown in FIGS.
  • the virtual porosity of the effective area (14.1%) is the porosity of the effective area calculated using the same threshold without performing image processing or the like. (8.7%).
  • the virtual porosity of the effective area (12.9%) is the porosity of the effective area calculated using the same threshold without performing image processing or the like. (7.5%).
  • the porosity of the portion other than the small porosity region surrounded by the line at the connection portion of the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 4 is the void of the large porosity region surrounded by the line in FIG. It is almost the same as the rate. Therefore, the porosity of the portion other than the small porosity region surrounded by the line at the connection portion of the electron microscope image at the 5,000-fold central portion in FIG. 4 is the electron microscope image of the 5,000-fold central portion in FIG.
  • the porosity (12.7%) of the large porosity region surrounded by the line in FIG. 4 obtained by the binarization processing of (1) is almost the same (substantially 12.7%).
  • the porosity of the small porosity area of the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 4 is 1,000 times in FIG. 3, 5,000 times in FIG. 4, and 5,000 times in FIG. Of the effective area of the electron microscope image near the surface of each.
  • the porosity of the small porosity region of the electron microscope image at the 5,000-fold central part in FIG. 4 is the same as that of the electron microscope image near the 5,000-fold central part in FIG. 4 and the 5,000-fold surface in FIG. It is smaller than each of the virtual porosity of the effective area.
  • the porosity of the large porosity region of the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 4 is 1,000 times in FIG. 3, 5,000 times in FIG. 4, and 5,000 times in FIG. Are larger than the dark porosity in the effective area of the electron microscope image near the surface.
  • the porosity of the large porosity region of the electron microscope image at the 5,000-fold central part in FIG. 4 is the same as that of the electron microscope image near the 5,000-fold central part and the 5,000-fold surface in FIG. It is smaller than each of the virtual porosity of the effective area.
  • the dark porosity of the effective area of the electron microscope image near the 000-fold, 5,000-fold central portion in FIG. 4 and the 5,000-fold surface in FIG. 5 is larger than each.
  • the virtual porosity of the effective area of the electron microscope image near the center at 5,000 times and near the surface at 5,000 times in FIG. 5 is smaller than each.
  • the porosity of the small porosity region of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 5 is 1,000 times in FIG. 3, 5,000 times in FIG. 4, and 5,000 times in FIG. Of the effective area of the electron microscope image near the surface of each.
  • the porosity of the small porosity region of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 5 is the electron microscope near the 5,000-fold central portion in FIG.
  • Each of the virtual porosity of the effective area of the image is smaller.
  • the porosity of the large porosity region of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 5 is 1,000 times in FIG. 3, 5,000 times in FIG. 4, and 5,000 times in FIG. Is larger than the porosity of the effective area of the electron microscope image near the surface.
  • the porosity of the large porosity region of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 5 is the electron microscope near the 5,000-fold central portion in FIG. Each of the virtual porosity of the effective area of the image is smaller.
  • the porosity (approximately 11.4%) of the portion other than the small porosity region surrounded by the line in FIG. The porosity of the effective area of the electron microscope image near the 000-fold, the 5,000-fold central part in FIG. 4 and the 5,000-fold surface in FIG. 5 is larger than each.
  • the virtual porosity (12.9%) of the effective area of the electron microscope image near the center at 5,000 times and near the surface at 5,000 times in FIG. 5 is smaller than each.
  • FIG. 6 is a 1,000 ⁇ electron microscope image of a cross section of the positive electrode of Comparative Example 1.
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of a 5,000-fold electron microscope image of the center of the cross section of the positive electrode of Comparative Example 1, and a 5,000-fold electron microscope image of the center.
  • FIG. 8 is a partially enlarged view of a 5,000-fold electron microscope image near the surface of the cross section of the positive electrode of Comparative Example 1, and a 5,000-fold electron microscope image near the surface.
  • a positive electrode active material body and a connecting portion connecting the positive electrode active material bodies were confirmed.
  • a gap was present in the cross section of the connecting portion.
  • the distribution of the voids was substantially uniform in the entire cross section of the connecting portion.
  • a part of the joint was surrounded by a line.
  • a plurality of granular acetylene blacks were confirmed at the connection portion.
  • the part of the connecting portion surrounded by the line is 10 times or more the value obtained by multiplying the square of 1/2 of the diameter of the conductive material particles shown in the electron microscope image and the pi.
  • a part of the connecting portion surrounded by the line is a region including 10 or more conductive material particles.
  • the maximum area of the void in the cross section of the connecting portion in the electron microscope image of the center of the cross section of the positive electrode at 5,000 times that of Comparative Example 1 was almost the same as the maximum area of the void in the large porosity region in Example 1.
  • the maximum area of the void of the cross section of the connection part in the electron microscope image near the surface of the cross section of the positive electrode at a magnification of 5,000 of Comparative Example 1 was almost the same as the maximum area of the void of the large porosity region of Example 1. .
  • the cross section of the positive electrode active material body is composed only of the region at the cutting position, and is slightly smaller than the cutting position. It does not have the part that exists in the back of the.
  • the portion that is not a void includes a region at the cutting position in the positive electrode active material body and a region at the cutting position in the connecting portion.
  • the non-voided portion is a portion where it can be visually recognized that the portion is present slightly behind the cutting position in the cutting position in each of the positive electrode active material body and the connecting portion, and the brightness or the brightness of the image. Includes a part whose brightness is higher than the threshold.
  • the threshold value of the binarization process is set so that these regions are included in a portion that is not a void.
  • the gap is a portion where it can be visually recognized that the gap exists slightly in the depth of the paper than the cutting position in each of the positive electrode active material body and the connection portion, and the brightness or brightness of the image is equal to or less than the threshold. Including the part.
  • the porosity of the effective area in the electron microscope image of FIG. 6 was calculated by binarizing the electron microscope image of FIG.
  • the porosity of each of the effective area and a part of the connection part in each electron microscope image was calculated by binarizing each of the electron microscope images of FIGS. 7 and 8.
  • the brightness value of the electron microscope image was represented by 0 or more and 255 or less.
  • the threshold value of the binarization processing when calculating the porosity of the effective region and the connection part in each electron microscope image was set to be the same. Further, the threshold values used for the electron microscope images shown in FIGS. 6 to 8 were the same.
  • the threshold value used in the binarization processing was a luminance value of 80.
  • the virtual porosity of the effective region of the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 7 was calculated.
  • the virtual porosity of the effective region of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 8 was calculated.
  • Table 3 shows the results of the binarization processing of each electron microscope image shown in FIGS.
  • the virtual porosity of the effective area (8.8%) is the porosity of the effective area calculated using the same threshold without performing image processing or the like. (7.4%).
  • the virtual porosity of the effective area (5.9%) is the porosity of the effective area calculated using the same threshold without performing image processing or the like. (4.5%).
  • the porosity of the connection part of the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 7 is almost the same as the porosity of a part of the connection part surrounded by the line in FIG. Therefore, in the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 7, the porosity of the connecting portion is obtained by binarizing the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG.
  • the porosity (10.8%) is almost the same as the porosity (10.8%) of a part of the connecting portion surrounded by the line in FIG.
  • the porosity of the connection part of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 8 is almost the same as the porosity of a part of the connection part surrounded by the line in FIG. Therefore, in the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 8, the porosity of the connecting portion is obtained by binarizing the 5,000-fold electron microscope image in FIG. It is almost the same as the porosity (12.5%) of a part of the connection portion surrounded by the line (approximately 12.5%).
  • the porosity (approximately 10.8%) of the connection part of the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 7 is 1,000 times in FIG. 6, 5,000 times in FIG. 5,000 times larger than the porosity of the effective area of the electron microscope image near the surface.
  • the porosity (approximately 10.8%) of the connection portion of the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 7 is 5,000 times in the center of FIG. 7 and 5,000 times in FIG.
  • Each of the virtual porosity of the effective area of the electron microscope image near the surface is larger than each.
  • the porosity (approximately 12.5%) of the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 8 is 1,000 times in FIG. 6, 5,000 times in FIG. 5,000 times larger than the porosity of the effective area of the electron microscope image near the surface.
  • the porosity (approximately 12.5%) of the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 8 is 5,000 times in the center of FIG.
  • Each of the virtual porosity of the effective area of the electron microscope image near the surface is larger than each.
  • FIG. 9 is a 1,000 ⁇ electron microscope image of a cross section of the positive electrode of Comparative Example 2.
  • FIG. 10 is a partially enlarged view of a 5,000-fold electron microscope image of the center of the cross section of the positive electrode of Comparative Example 2, and a 5,000-fold electron microscope image of the center.
  • FIG. 11 is a partially enlarged view of a 5,000-fold electron microscope image near the surface of the cross section of the positive electrode of Comparative Example 2 and a 5,000-fold electron microscope image near the surface.
  • a positive electrode active material body and a connecting portion connecting the positive electrode active material bodies were confirmed.
  • a gap was present in the cross section of the connecting portion.
  • the distribution of the voids was substantially uniform in the entire cross section of the connecting portion.
  • a part of the joint was surrounded by a line.
  • a plurality of granular acetylene blacks were confirmed at the connection portion.
  • the part of the connecting portion surrounded by the line is 10 times or more the value obtained by multiplying the square of 1/2 of the diameter of the conductive material particles shown in the electron microscope image and the pi.
  • a part of the connecting portion surrounded by the line is a region including 10 or more conductive material particles.
  • the maximum area of the void in the cross section of the connecting portion in the electron microscopic image of the center of the cross section of the positive electrode at 5,000 times that of Comparative Example 2 was larger than the maximum area of the void in the large porosity region of Example 1.
  • the maximum area of the void in the cross section of the connecting portion in the electron microscopic image near the surface of the cross section of the positive electrode at 5,000 times that of Comparative Example 2 was larger than the maximum area of the void in the large porosity region of Example 1.
  • the cross section of the positive electrode active material body is composed only of the region at the cutting position, and is slightly smaller than the cutting position. It does not have the part that exists in the back of the.
  • the portion that is not a void includes a region at the cutting position in the positive electrode active material body and a region at the cutting position in the connection portion.
  • the non-voided portion is a portion where it is possible to visually recognize that the portion exists slightly in the depth of the paper than the cut position in each of the positive electrode active material body and the connecting portion, and the brightness or the image Includes a part whose brightness is higher than the threshold.
  • the threshold value of the binarization process is set so that these regions are included in a portion that is not a void.
  • the gap is a portion where it can be visually recognized that the gap exists slightly in the depth of the paper than the cutting position in each of the positive electrode active material body and the connection portion, and the brightness or brightness of the image is equal to or less than the threshold. Including the part.
  • the porosity of the effective area in the electron microscope image of FIG. 9 was calculated by binarizing the electron microscope image of FIG. By subjecting the electron microscope images of FIGS. 10 and 11 to binarization processing, respectively, the ratio of the area of the dark region occupying each of the effective region and a part of the connection portion in each electron microscope image was calculated.
  • the brightness value of the electron microscope image was represented by 0 or more and 255 or less.
  • the threshold value of the binarization processing when calculating the ratio of the area of the effective region and the area of the dark region of the connection part in each electron microscope image was the same. Further, the threshold values used for the electron microscope images shown in FIGS. 9 to 11 were the same. In Comparative Example 2, the threshold value used in the binarization processing was a luminance value of 85.
  • the virtual porosity of the effective region of the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 10 was calculated.
  • the virtual porosity of the effective region of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 11 was calculated.
  • Table 4 shows the results of the binarization processing of each electron microscope image shown in FIGS.
  • the virtual porosity of the effective area (12.6%) is the porosity of the effective area calculated using the same threshold without performing image processing or the like. (10.2%).
  • the virtual porosity of the effective area (8.4%) is the porosity of the effective area calculated using the same threshold value without performing image processing or the like. (6.7%).
  • the porosity of the connection part of the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 10 is almost the same as the porosity of a part of the connection part surrounded by the line in FIG. Therefore, in the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 10, the porosity of the connection portion is obtained by binarizing the electron microscope image at 5,000 times in FIG. It is almost the same (approximately 15.7%) as the porosity (15.7%) of a part of the connection portion surrounded by the line.
  • the porosity of the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 11 is almost the same as the porosity of a portion of the connection portion surrounded by the line in FIG. Therefore, in the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 11, the porosity of the connection portion is obtained by binarizing the 5,000-fold electron microscope image in FIG. It is almost the same (approximately 15.0%) as the porosity (15.0%) of a part of the connection portion surrounded by the line.
  • the porosity (approximately 15.7%) of the connection portion of the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 10 is 1,000 times in FIG. 9, 5,000 times in FIG. 5,000 times larger than the porosity of the effective area of the electron microscope image near the surface.
  • the porosity (approximately 15.7%) of the connection portion of the electron microscope image at the 5,000-fold central portion in FIG. 10 is 5,000 times the central portion in FIG.
  • the virtual porosity of the effective region of the positive electrode active material body in the electron microscope image near the surface is larger than each of the virtual porosity.
  • the porosity (approximately 15.0%) of the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 11 is 1,000 times in FIG. 9, 5,000 times in FIG. 5,000 times larger than the porosity of the effective area of the electron microscope image near the surface. Also, the porosity (almost 15.0%) of the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 11 is 5,000 times in the center of FIG. 10 and 5,000 times in FIG.
  • the virtual porosity of the effective region of the positive electrode active material body in the electron microscope image near the surface is larger than each of the virtual porosity.
  • FIG. 12 is a 1,000 ⁇ electron microscope image of a cross section of the positive electrode of Comparative Example 3.
  • FIG. 13 is a partially enlarged view of a 5,000-fold electron microscope image of the center of the cross section of the positive electrode of Comparative Example 3 and a 5,000-fold electron microscope image of the center.
  • FIG. 14 is a partially enlarged view of a 5,000-fold electron microscope image near the surface of the cross section of the positive electrode of Comparative Example 3, and a 5,000-fold electron microscope image near the surface.
  • a positive electrode active material body and a connecting portion for connecting the positive electrode active material bodies were confirmed.
  • the part of the connecting portion surrounded by the line is 10 times or more the value obtained by multiplying the square of 1/2 of the diameter of the conductive material particles shown in the electron microscope image and the pi.
  • a part of the connecting portion surrounded by the line is a region including 10 or more conductive material particles.
  • the distribution of voids in the entire cross section of the connecting portion was substantially uniform.
  • a part of the connecting portion was surrounded by a line.
  • the distribution of the voids was substantially uniform over almost the entire cross section of the connection portion, but there was a portion where the porosity was small locally.
  • the maximum area of the void in the cross section of the connection portion in the electron microscope image of the center of the cross section of the positive electrode at a magnification of 5,000 in Comparative Example 3 was almost the same as the maximum area of the void in the large porosity region in Example 1. .
  • the maximum area of the void in the first portion is the maximum area of the void in the large porosity region in Example 1. It was about the same.
  • the maximum area of the void in the second portion is larger than the maximum area of the void in the large porosity region in Example 1. It was as small as the maximum area of the voids in the small porosity region of Example 1.
  • the maximum area of the void in the third portion is larger than the maximum area of the void in the large porosity region in Example 1. It was as small as the maximum area of the voids in the small porosity region of Example 1.
  • the cross section of the positive electrode active material body is composed only of the region at the cutting position, and is slightly smaller than the cutting position. It does not have the part that exists in the back of the.
  • the portion that is not a void includes a region at the cutting position in the positive electrode active material body and a region at the cutting position in the connection portion.
  • the non-voided portion is a portion where it can be visually recognized that the portion is present slightly behind the cutting position in the cutting position in each of the positive electrode active material body and the connecting portion, and the brightness or the brightness of the image. Includes a part whose brightness is higher than the threshold.
  • the threshold value of the binarization process is set so that these regions are included in a portion that is not a void.
  • the gap is a portion where it can be visually recognized that the gap exists slightly in the depth of the paper than the cutting position in each of the positive electrode active material body and the connection portion, and the brightness or brightness of the image is equal to or less than the threshold. Including the part.
  • the porosity of the effective area in the electron microscope image of FIG. 12 was calculated by binarizing the electron microscope image of FIG.
  • the porosity of each of the effective region and a part of the connection portion in the electron microscope image of FIG. 13 was calculated by binarizing the electron microscope image of FIG.
  • the threshold value used for calculating the ratio of the area of the effective region and the area of the dark region of the connecting portion in the electron microscope image of FIG. 13 was the same.
  • the porosity of each of the effective region, the first portion, the second portion, and the third portion in the electron microscope image of FIG. 14 was calculated by binarizing the electron microscope image of FIG.
  • Table 5 shows the results of the binarization processing of each electron microscope image shown in FIGS.
  • the virtual porosity of the effective area (10.3%) is the porosity of the effective area calculated using the same threshold without performing image processing or the like. (7.5%).
  • the virtual porosity of the effective area (8.4%) is the porosity of the effective area calculated using the same threshold value without performing image processing or the like. (7.5%) is larger than the porosity (6.2%) of the effective area calculated using the same threshold without performing image processing or the like.
  • the porosity of the connection part of the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 13 is almost the same as the porosity of a part of the connection part surrounded by the line in FIG. Therefore, in the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 13, the porosity of the connecting portion is represented by the line in FIG. 13 obtained by binarizing the electron microscope image at 5,000 times in FIG. 13. It is almost the same (approximately 11.6%) as the porosity (11.6%) of a part of the connecting portion surrounded by.
  • connection portion has a substantially uniform distribution of voids except for the second portion and the third portion. Therefore, the porosity of the portion other than the second portion and the third portion in the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 14 is substantially the same as the porosity of the first portion of the connection portion. Therefore, the porosity of the portion other than the second portion and the third portion in the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 14 is obtained by binarizing the 5,000-fold electron microscope image in FIG.
  • the porosity of the first portion of the connection portion obtained by the treatment is substantially the same (approximately 9.7%) (9.7%).
  • the porosity (approximately 11.6%) of the connection portion of the electron microscope image at the center of 5,000 times in FIG. 13 is 1,000 times in FIG. 12, 5,000 times in FIG. 5,000 times larger than the porosity of the effective area of the electron microscope image near the surface.
  • the porosity (approximately 11.6%) of the connecting portion of the electron microscope image near the surface of the center at 5,000 times in FIG. 13 is 5,000 times in the center of FIG. 13 and 5,000 in FIG. It is larger than the virtual porosity of the effective area of the electron microscope image near the surface at a magnification of ⁇ 2.
  • the porosity (approximately 9.7%) of the portion where the distribution of the voids is almost uniform at the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 14 is 1,000 times in FIG.
  • the porosity of the effective area of the electron microscope image near the 5,000-fold central portion and the 5,000-fold surface in FIG. 14 is larger than each.
  • the porosity of the second part of the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 14 is the same as the porosity of the electron microscope image near the 1,000-fold and 5,000-fold surface in FIG. Greater than the porosity of the area.
  • the porosity of the second portion of the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 14 is smaller than the porosity of the effective area of the 5,000-fold central electron microscope image in FIG.
  • the porosity of the second part of the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 14 is 5,000 times in the center of FIG. 13 and in the vicinity of the 5,000-fold surface in FIG. It is smaller than the virtual porosity of the effective area of the electron microscope image.
  • the porosity of the third portion of the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. Greater than the porosity of the area.
  • the porosity of the third portion of the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 14 is smaller than the porosity of the effective area of the 5,000-fold central electron microscope image in FIG.
  • the porosity of the third portion of the connection portion of the electron microscope image near the 5,000-fold surface in FIG. 14 is 5,000 times in the center of FIG. It is smaller than the virtual porosity of the effective area of the electron microscope image.
  • 0.1 C discharge capacity ratio (0.1C discharge capacity / 0.1C maximum discharge capacity) ⁇ 100
  • the 3C discharge capacity is an amount of electricity extracted when the battery is discharged to a discharge end voltage with a current of 3C.
  • 3C is a current value at which the discharge ends in 1/3 hour when the constant current discharge is performed.
  • the 0.2 C discharge capacity is an amount of electricity extracted when the battery is discharged to a discharge end voltage with a current of 0.2 C.
  • Table 6 shows the following.
  • the 0.1 C discharge capacity ratio of Example 1 in which the connection portion includes the small porosity region was 90% or more, which was a practical use level.
  • the 0.1 C discharge capacity ratio of Comparative Example 1 in which the distribution of the voids in the connection portion was substantially uniform was less than 90%, and did not reach a practical level.
  • Comparative Example 2 in which the distribution of the voids in the connection portion was substantially uniform the ratio was 90% or more, which was a practical use level.
  • the 0.1 C discharge capacity ratio of Comparative Example 3, in which the distribution of the voids in the connection portion was substantially uniform, was 90% or more, which was a practical use level.
  • Example 1 in which the connection portion includes the small porosity region was higher than the 0.1C first charge / discharge efficiency of Comparative Examples 1-3 in which the distribution of the voids in the connection portion was substantially uniform.
  • the 0.2C charge / discharge efficiency of Example 1 in which the connection portion includes the small porosity region was higher than the 0.2C charge / discharge efficiency of Comparative Examples 1-3 in which the distribution of the voids in the connection portion was substantially uniform.
  • the 3C / 0.2C discharge capacity ratio of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in which the distribution of the voids in the connection portion is substantially uniform is obtained by comparing the 3C / 0.2C discharge capacity ratio of Example 1 in which the connection portion includes the small porosity region. Was higher. Therefore, the resistance value of the positive electrode of Example 1 in which the connection portion includes the small porosity region is estimated to be lower than the resistance values of the positive electrodes of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in which the distribution of the voids in the connection portion is substantially uniform. .
  • the positive electrodes of Comparative Examples 1 and 2 are positive electrodes containing an aqueous binder.
  • the 3C / 0.2C discharge capacity ratio of Example 1 in which the connection portion includes the small porosity region was the same as the 3C / 0.2C discharge capacity ratio of Comparative Example 3 in which the distribution of the voids in the connection portion was substantially uniform.
  • the positive electrode of Comparative Example 3 is a positive electrode containing an organic solvent-based binder.
  • the positive electrode of Comparative Example 3 manufactured using the organic solvent-based binder is different from the environment in which the conventional positive electrode is manufactured, and is meticulous so that the positive electrode active material body hardly comes into contact with moisture in the air in a low humidity environment. Made with care.
  • a positive electrode active material body containing lithium and nickel is unstable to water. It is known that a positive electrode active material body containing lithium and nickel tends to deteriorate when mixed with water. When the positive electrode active material body containing lithium and nickel is exposed to air, the positive electrode active material body containing lithium and nickel is deteriorated by moisture in the air.
  • a substance in which the positive electrode active material particles have been modified remains in the positive electrode active material member.
  • the presence of a substance in which the positive electrode active material particles have been altered by moisture in the positive electrode active material body increases the resistance value of the positive electrode.
  • the positive electrode active material body is exposed to the air for a relatively long time as in the environment in which the positive electrodes of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 are manufactured. Therefore, in the positive electrode active material body included in the conventional positive electrode, there is a substance in which the positive electrode active material particles are altered by moisture. Therefore, the positive electrode manufactured by the conventional method has a high resistance value.
  • the positive electrode of Comparative Example 3 was produced with great care so that the positive electrode active material body hardly touched the moisture in the air in a low humidity environment. Therefore, the positive electrode active material body of the positive electrode of Comparative Example 3 manufactured using the organic solvent-based binder is different from the conventional positive electrode active material body of the positive electrode manufactured using the organic solvent-based binder, in that deterioration by water is caused. Almost no occurrence. Therefore, the resistance value of the positive electrode of Comparative Example 3 is lower than the resistance value of the conventional positive electrode manufactured using the organic solvent-based binder. In addition, since the conventional positive electrode active material body of the positive electrode has been in contact with the air for a relatively long time, it is considered that the degree of deterioration due to moisture is large. Therefore, it is considered that there is a certain difference between the resistance value of the positive electrode of Comparative Example 3 in which the positive electrode active material body is hardly deteriorated by water and the resistance value of the conventional positive electrode.
  • the capacity retention ratio at the 20th cycle of the single pole of Example 1 including the small porosity region was higher than the capacity retention rate at the 20th cycle of the single pole of Comparative Examples 1 to 3 in which the distribution of the voids in the connection portion was substantially uniform. . Therefore, it was found that the durability of the positive electrode of Example 1 including the small porosity region was higher than the durability of the positive electrodes of Comparative Examples 1 to 3 in which the distribution of the voids in the connection portion was substantially uniform.
  • Example 1 In the bending peel test, in both Example 1 including the small porosity region and Comparative Examples 1 to 3 in which the distribution of the voids in the connection portion was substantially uniform, the positive electrode active material body and the connection portion were separated from the current collector. Did not. From this, it was found that all of the positive electrodes of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 had high processability of the positive electrode. Furthermore, in the peel test, the peel strength of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 exceeded 6 [N / m]. According to the results of the bending peel test and the peel test, in each of the positive electrodes of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, the current collector corroded because the positive electrode active material body and the connection strength between the connection portion and the current collector were high. You can judge that it has not been done.
  • Example 1 including the small porosity region was higher than the charge / discharge efficiency of Comparative Examples 1 to 3, in which the distribution of the voids in the connection portion was almost uniform.
  • the durability of the battery of Example 1 including the small porosity region was higher than the durability of the batteries of Comparative Examples 1 to 3 in which the distribution of the voids in the connection portion was substantially uniform. Therefore, it was found that Example 1 had higher battery characteristics and higher battery durability than Comparative Examples 1 to 3.
  • Comparative Example 3 has higher battery characteristics and higher durability than Comparative Examples 1 and 2.
  • the positive electrode of Comparative Example 3 is different from the environment in which the positive electrodes of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were prepared, and in a low humidity environment, careful care was taken so that the positive electrode active material body hardly touched the moisture in the air. Made by paying. Therefore, the positive electrode active material body of Comparative Example 3 has a smaller amount of contact with moisture in the air than the positive electrode active material bodies of Comparative Example 1 and Comparative Example 2.
  • the positive electrode active material bodies of Comparative Examples 1 and 2 were manufactured using an aqueous binder, the positive electrode active material bodies touched water contained in the binder when the positive electrodes of Comparative Examples 1 and 2 were manufactured. I have.
  • the positive electrode of Comparative Example 3 was manufactured using an organic solvent-based binder containing no water. Therefore, the positive electrode active material body of Comparative Example 3 was not affected by water due to the binder. From the above, it is considered that the positive electrode active material bodies of Comparative Example 3 are less deteriorated by water than the positive electrode active material bodies of Comparative Examples 1 and 2. Therefore, the positive electrode of Comparative Example 3 is considered to have higher battery characteristics and higher durability than the positive electrodes of Comparative Example 1 and Comparative Example 2.
  • Example 1 has higher battery characteristics and higher battery durability than Comparative Examples 1 and 2. In addition, it was found that Example 1 had higher battery characteristics and higher battery durability than Comparative Example 3 in which the effect of water deterioration of the positive electrode active material body was small.
  • connection portion in the cross section of the positive electrode of Example 1 included a large porosity region and a small porosity region both before and after press working.
  • the small porosity region was arranged along the surface of the positive electrode active material body before and after pressing of the positive electrode.
  • the battery characteristics were higher than those of Comparative Examples 1 to 3 in which the distribution of the voids in the connection portion was almost uniform before and after press working, and the battery durability was higher. Was high.
  • a locally low porosity portion was confirmed in the cross section of the connection portion.
  • Comparative Example 3 in which a portion having a small porosity was locally confirmed in the connection portion after the press working was performed. From Example 1 including the region and the small porosity region, it was found that the battery characteristics were low and the durability was low. From this, in the cross section of the positive electrode after pressing, even if a portion having a small porosity is locally confirmed in the connecting portion, when the portion having a small porosity is formed by pressing, It is considered that the portion having a small porosity does not contribute to improving battery characteristics and battery durability.
  • the positive electrode active material body and the connection part were also confirmed in the electron microscope image of 8,000 times the cross section near the center and the surface of the positive electrode in Example 1.
  • the cross section of the connection portion included a large porosity region and a small porosity region.
  • a plurality of granular acetylene blacks were confirmed in the large porosity region.
  • at least a part of the small porosity region was arranged along the surface of the positive electrode active material body.
  • the measurement results are omitted, even when the nickel content of the positive electrode active material body of Example 1 is changed to less than 80 mol%, the positive electrode active material body and the connection part are confirmed in the electron microscope image of the cross section of the positive electrode. I was able to.
  • the cross section of the connection portion included a large porosity region and a small porosity region. A plurality of granular acetylene blacks were confirmed in the large porosity region.
  • at least a part of the small porosity region was arranged along the surface of the positive electrode active material body.

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Abstract

非水電解液二次電池用正極(1)は、リチウムとニッケルを含む正極活物質体(2)と、正極活物質体(2)同士を連結し、導電材粒子(4)およびpH調整剤(7)を含む連結部(5)と、水溶性又は水分散性のバインダー(3)と、集電体(6)とを有する。非水電解液二次電池用正極(1)は、プレス加工されている。電子顕微鏡により撮影された非水電解液二次電池用正極(1)の断面の電子顕微鏡画像において、連結部(5)の断面が、大空隙率領域(5b)と、正極活物質体(2)の表面に沿って配置され、空隙率が大空隙率領域(5b)の空隙率よりも小さい小空隙率領域(5a)を含む。

Description

非水電解液二次電池用正極および非水電解液二次電池
 本発明は、リチウムとニッケルを含む正極活物質を使用した非水電解液二次電池用正極および非水電解液二次電池に関する。
 既存の非水電解液二次電池の正極には、リチウム(Li)を含む正極活物質が使用されている。近年、正極活物質として、リチウムとニッケル(Ni)を含む正極活物質が注目されている(例えば特許文献1参照)。ニッケルを含む正極活物質を使用することによって、非水電解液二次電池の充放電容量が高くなる。
特開2012-169166号公報
 リチウムとニッケルを含む正極活物質を使用した非水電解液二次電池の電池特性をさらに高めつつ、耐久性も高めたいという要望がある。電池特性とは、例えば、充放電効率である。
 本発明は、リチウムとニッケルを含む正極活物質を使用した従来の非水電解液二次電池用正極に比べて、電池特性を高めつつ、電池の耐久性を高めることができる、リチウムとニッケルを含む正極活物質を使用した非水電解液二次電池用正極を提供することを目的とする。
 特許文献1の非水電解液二次電池用正極は、有機溶媒系バインダーが使用されている。リチウムとニッケルを含む正極活物質を用いた非水電解液二次電池用正極としては、水分散性又は水溶性のバインダーを用いたものも開発されているが、ニッケルを高濃度で含むものは実用化には至っていない。
 本願発明者らは、リチウムとニッケルを含む正極活物質を含む従来の非水電解液二次電池用正極について研究した。従来の有機溶媒系バインダーを用いた正極、又は、従来の水分散性又は水溶性のバインダーを用いた正極において、正極活物質体同士が、導電材粒子を含む連結部によって連結されている。ここで、正極活物質体とは、正極活物質の一次粒子が凝集したものである。また、ここでの連結部に含まれる導電材粒子とは、直径又は厚さが1μm以下の導電性を有する物質である。以下の説明における導電材粒子も、直径又は厚さが1μm以下の導電性を有する物質を意味する。従来の正極の断面の電子顕微鏡画像において、従来の正極の連結部は、ほぼ導電材粒子だけで構成されている。従来の正極の断面の電子顕微鏡画像において、連結部に、導電材粒子同士の隙間が存在する。但し、正極活物質体同士が、連結部に加えてバインダーによって連結されていてもよい。
 本願発明者らは、水溶性又は水分散性バインダーを用いた非水電解液二次電池用正極を材料や手順を変えて作製してみた。その結果、正極の断面の電子顕微鏡画像において、連結部が、従来の連結部と同程度の空隙率を有する部分と、正極活物質体の表面に沿って配置された空隙率の小さい部分とを有するような非水電解液二次電池用正極を作製することができた。正極の断面の電子顕微鏡画像において、空隙率の大きい部分は、従来と同様、ほぼ導電材粒子だけで構成される。空隙率の大きい部分には、導電材粒子同士の隙間が存在する。一方、正極の断面の電子顕微鏡画像において、空隙率の小さい部分は、導電材粒子とpH調整剤を含むことがわかった。空隙率の小さい部分には、pH調整剤により、導電材粒子同士の隙間が殆ど存在しないことがわかった。
 従来、リチウムイオンの移動の自由度の確保のためには、連結部に電解液が入り込むことが可能な隙間があることが良いと考えられていた。つまり、従来、電池の充放電効率の向上のためには、連結部全体の空隙率は大きい方が良いと考えられていた。ところが、本願発明者らは、連結部に、従来の連結部と同程度の空隙率を有する部分と、正極活物質体の表面に沿って配置された空隙率の小さい部分の両方が存在することで、従来の正極よりも電池特性を高められることに気付いた。さらに、連結部が、正極活物質体の表面に沿って配置された空隙率の小さい部分を有することで、従来の正極よりも電池の耐久性を高められることに気付いた。
 連結部における空隙率の小さい部分は、電解液が浸み込みにくい。しかし、連結部が、空隙率の大きい部分と空隙率の小さい部分の両方を有することで、連結部への電解液の浸み込みやすさを確保できることがわかった。そのため、リチウムイオンの移動の自由度を従来の正極と同程度に確保できることがわかった。
 さらに、連結部が空隙率の小さい部分を有していることで、電池の充電時および放電時に正極活物質体が膨張又は収縮しても、連結部における導電材粒子同士の連結が、従来の正極よりも切れにくくなることがわかった。それにより、連結部による電子の伝導性が向上して、電池の電極抵抗が低くなる。
 これらの結果、従来の非水電解液二次電池よりも、充放電効率が向上する。
 連結部の正極活物質体の表面に沿った部分が、導電材粒子とpH調整剤とを含む。それにより、正極活物質体の一部が連結部の正極活物質体の表面に沿った部分に固定された状態となる。そのため、電池の充電時および放電時に正極活物質体が膨張又は収縮しても、正極活物質体のクラックが、従来の正極よりも生じにくいことがわかった。クラックが生じた正極活物質体は電池の充電および放電に寄与しない。正極活物質体のクラックの発生が抑制されたことで、電池の使用による充放電効率の低下が抑制される。また、従来の非水電解液二次電池に比べて、正極活物質体のクラックの発生による正極の劣化を抑制できる。
 また、連結部の正極活物質体の表面に沿った部分の空隙率が小さいことで、電解液が連結部を通って正極活物質体の表面に接しにくくなる。つまり、連結部に対する電解液の浸みこみやすさを確保しつつ、電解液が連結部を通って正極活物質体に接触するのを抑制できる。電解液が正極活物質体に接しにくいことにより、高電圧で電池が使用される場合でも電解液が電気分解しにくくなる。よって、従来の非水電解液二次電池に比べて、高電圧で電池を使用しても、電解液の電気分解による電池の劣化を抑制できる。
 (1)本発明の非水電解液二次電池用正極は、リチウムとニッケルを含む正極活物質粒子が凝集した正極活物質体と、直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子、および、pH調整剤を含み、前記導電材粒子以外に導電性を有する物質を含まず、前記正極活物質体同士を連結する連結部と、水溶性又は水分散性のバインダーと、集電体とを有し、プレス加工された非水電解液二次電池用正極である。電子顕微鏡により撮影された前記非水電解液二次電池用正極の断面の少なくとも1つの電子顕微鏡画像において、それぞれ、前記連結部の断面が、大空隙率領域と、前記正極活物質体の表面に沿って配置され、空隙率が前記大空隙率領域の空隙率よりも小さい小空隙率領域とを含む。
 空隙率の小さい小空隙率領域には、電解液が浸み込みにくい。しかし、少なくとも1つの電子顕微鏡画像において、連結部の断面は、空隙率の小さい小空隙率領域と、空隙率の大きい大空隙率領域とを含む。空隙率の大きい大空隙率領域には、電解液が浸み込みやすい。そのため、連結部が小空隙率領域を有していても、リチウムイオンの移動の自由度を従来の正極と同程度に確保できることがわかった。
 さらに、連結部が空隙率の小さい小空隙率領域を含んでいることで、電池の充電時および放電時に正極活物質体が膨張又は収縮しても、連結部における導電材粒子同士の連結が、従来の正極よりも切れにくくなる。それにより、連結部による電子の伝導性が向上して、電池の電極抵抗が低くなる。
 これらの結果、従来の非水電解液二次電池よりも、充放電効率が向上する。
 連結部は導電材粒子を含んでいるため、連結部の空隙率が、従来の正極の連結部の空隙率より極端に大きくなることはない。したがって、大空隙率領域の空隙率は、従来の連結部の空隙率と同程度である。一方、小空隙率領域の空隙率は、従来の連結部の空隙率より小さい。小空隙率領域は、導電材粒子とpH調整剤とを含んでいる。pH調整剤は、導電材粒子同士の隙間を埋める。小空隙率領域の少なくとも一部は、連結部の正極活物質体の表面に沿って配置される。つまり、連結部の正極活物質体の表面に沿った部分が、導電材粒子とpH調整剤とを含んでいる。それにより、正極活物質体の一部は小空隙率領域に固定された状態となる。そのため、電池の充電時および放電時に正極活物質体が膨張又は収縮しても、正極活物質体のクラックが従来の正極よりも生じにくい。したがって、正極活物質体のクラックの発生が抑制されたことで、電池の使用による充放電効率の低下が抑制される。また、従来の非水電解液二次電池に比べて、正極活物質体のクラックの発生による正極の劣化を抑制できる。
 また、連結部の正極活物質体の表面に沿った部分の空隙率が小さいことにより、電解液が連結部を通って正極活物質体の表面に接しにくくなる。つまり、連結部に対する電解液の浸みこみやすさを確保しつつ、電解液が連結部を通って正極活物質体に接触するのを抑制できる。電解液が正極活物質体に接しにくいことにより、高電圧で電池が使用される場合でも電解液が電気分解しにくくなる。よって、従来の非水電解液二次電池に比べて、高電圧で使用しても、電解液の電気分解による電池の劣化を抑制できる。
 以上により、正極の断面において、連結部の断面が、正極活物質体の表面に沿って配置された空隙率の小さい小空隙率領域を含むことで、リチウムとニッケルを含む正極活物質体を使用した従来の非水電解液二次電池用正極に比べて、電池特性を高めつつ、電池の耐久性を高めることができる。
 連結部は、直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子以外の導電性を有する物質を含まない。直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子以外の導電性を有する物質の内部には、空隙が殆ど存在しない。そのため、この物質を含む領域の断面の空隙は小さい。しかしながら、この小さい空隙は、小空隙率領域の小さい空隙と同じ役割を果たすことはできない。つまり、直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子以外の導電性を有する物質の空隙が小さい領域では、直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子およびpH調整剤を含む小空隙率領域によって得られる上記効果は得られない。
 (2)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)の構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記連結部は、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々において、前記小空隙率領域は、少なくとも一部が前記pH調整剤に覆われた前記直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子を含む。
 上記構成によると、小空隙率領域において、導電材粒子の少なくとも一部を覆うpH調整剤が、導電材粒子同士の間および導電材粒子の周囲に存在する。pH調整剤により、導電材粒子同士の隙間およびその周囲の隙間が埋まる。そのため、小空隙率領域の空隙率は、大空隙率領域の空隙率より小さい。小空隙率領域が形成されていることにより、連結部における導電材粒子同士の連結が切れにくくなるため、充放電効率を高められる。さらに、正極活物質体にクラックが発生しにくくなるため、正極の劣化を抑制できる。加えて、電解液が電気分解しにくくなるため、電池の劣化を抑制できる。
 (3)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)又は(2)の構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記連結部が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む場合、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記小空隙率領域の面積および前記大空隙率領域の面積が、それぞれ、前記直径が1μm以下の導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上である。前記連結部が、厚さが1μm以下の導電材粒子を含む場合、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記小空隙率領域の面積および前記大空隙率領域の面積が、それぞれ、前記厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値の10倍以上である。
 上記構成によると、電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積および大空隙率領域の面積がある程度大きい。よって、小空隙率領域および大空隙率領域を有することにより得られる効果を、より確実に得ることができる。
 (4)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)又は(2)の構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記連結部が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む場合、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記大空隙率領域が、直径が1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域を含み、且つ、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記小空隙率領域の面積が、前記大空隙率領域における、直径が1μm以下の導電材粒子を10個以上含む前記領域の面積以上である。前記連結部が、厚さが1μm以下の導電材粒子を含む場合、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記大空隙率領域が、厚さが1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域を含み、且つ、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記小空隙率領域の面積が、前記大空隙率領域における、厚さが1μm以下の導電材粒子を10個以上含む前記領域の面積以上である。
 上記構成によると、電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積および大空隙率領域の面積がある程度大きい。よって、小空隙率領域および大空隙率領域を有することにより得られる効果を、より確実に得ることができる。
 (5)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)~(4)のいずれかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像に含まれる第1の電子顕微鏡画像における前記小空隙率領域の前記空隙率が、前記第1の電子顕微鏡画像における、前記集電体と前記非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率、および、前記第1の電子顕微鏡画像と電子像の種類および加速電圧が同じであって撮影対象が異なる前記非水電解液二次電池用正極の断面が撮影された第2の電子顕微鏡画像における、前記集電体と前記非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率の少なくとも一方より小さい。
 正極の断面の電子顕微鏡画像(第1の電子顕微鏡画像および第2の電子顕微鏡画像)には、正極活物質体同士の間の空隙、正極活物質体と連結部との間の空隙、および、連結部の一部と連結部の他の部分との間の空隙が存在する。そのため、電子顕微鏡画像における集電体と正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率は、ゼロよりもある程度大きい。第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域の空隙率は、第1の電子顕微鏡画像又は第1の電子顕微鏡画像と異なる第2の電子顕微鏡画像における有効領域の空隙率より小さい。よって、小空隙率領域の空隙率は、大き過ぎない。それにより、連結部における導電材粒子同士の連結が切れにくくなるため、充放電効率を高められる。さらに、正極活物質体にクラックが発生しにくくなるため、正極の劣化を抑制できる。加えて、電解液が電気分解しにくくなるため、電池の劣化を抑制できる。
 (6)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(5)の構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記第1の電子顕微鏡画像における前記小空隙率領域の前記空隙率が、前記第1の電子顕微鏡画像における、前記集電体と前記非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率の2/3、および、前記第2の電子顕微鏡画像における、前記集電体と前記非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率の2/3の少なくとも一方以下である。
 上記構成によると、第1の電子顕微鏡画像おける小空隙率領域の空隙率が、第1の電子顕微鏡画像又は第1の電子微鏡画像と異なる第2の電子顕微鏡画像における有効領域の空隙率の2/3以下である。そのため、小空隙率領域の空隙率は大き過ぎない。それにより、連結部における導電材粒子同士の連結が切れにくくなるため、充放電効率を高められる。さらに、正極活物質体にクラックが発生しにくくなるため、正極の劣化を抑制できる。加えて、電解液が電気分解しにくくなるため、電池の劣化を抑制できる。
 (7)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)~(6)のいずれかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像に含まれる第3の前記電子顕微鏡画像における前記大空隙率領域の前記空隙率が、前記第3の電子顕微鏡画像における、前記集電体と前記非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率、および、前記第3の電子顕微鏡画像と電子像の種類および加速電圧が同じであって撮影対象が異なる前記非水電解液二次電池用正極の断面が撮影された前記バインダーの映っていない第4の電子顕微鏡画像における、前記集電体と前記非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率の少なくとも一方以上である。
 正極の断面の電子顕微鏡画像(第3の電子顕微鏡画像および第4の電子顕微鏡画像)には、正極活物質体同士の間の空隙、正極活物質体と連結部との間の空隙、および、連結部の一部と連結部の他の部分との間の空隙が存在する。そのため、電子顕微鏡画像における集電体と正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率は、ゼロよりも大きいものの、極端に大きくなることはない。第3の電子顕微鏡画像における大空隙率領域の空隙率は、第3の電子顕微鏡画像又は第3の電子顕微鏡画像と異なる第4の電子顕微鏡画像における有効領域の空隙率以上である。よって、大空隙率領域の空隙率は、小さ過ぎない。それにより、連結部に電解液が浸みこみやすくなるため、連結部におけるリチウムイオンの移動の自由度を確保できる。よって、小空隙率領域による電池の充放電効率の向上を妨げない。
 (8)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)~(7)のいずれかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像に含まれる第5の電子顕微鏡画像における前記小空隙率領域の前記空隙率が、前記第5の電子顕微鏡画像における前記大空隙率領域の前記空隙率の半分以下である。
 上記構成によると、第5の電子顕微鏡画像おいて、小空隙率領域の空隙率が大空隙率領域の空隙率の半分以下である。そのため、小空隙率領域の空隙率は大き過ぎない。それにより、連結部における導電材粒子同士の連結が切れにくくなるため、充放電効率を高められる。さらに、正極活物質体にクラックが発生しにくくなるため、正極の劣化を抑制できる。加えて、電解液が電気分解しにくくなるため、電池の劣化を抑制できる。
 また、第5の電子顕微鏡画像おいて、小空隙率領域の空隙率が大空隙率領域の空隙率の半分以下であるとは、言い換えると、第5の電子顕微鏡画像において、大空隙率領域の空隙率が小空隙率領域の空隙率の2倍以上である。したがって、大空隙率領域の空隙率は、小さ過ぎない。それにより、連結部に電解液が浸みこみやすくなるため、連結部におけるリチウムイオンの移動の自由度を確保できる。よって、小空隙率領域による電池の充放電効率の向上を妨げない。
 (9)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)~(8)のいずれかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。少なくとも1つの前記電子顕微鏡画像において、前記小空隙率領域の前記空隙率が、5%未満である。
 上記構成によると、小空隙率領域の空隙率は、大き過ぎない。それにより、連結部における導電材粒子同士の連結が切れにくくなるため、充放電効率を高められる。さらに、正極活物質体にクラックが発生しにくくなるため、正極の劣化を抑制できる。加えて、電解液が電気分解しにくくなるため、電池の劣化を抑制できる。
 (10)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)~(9)のいずれかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。少なくとも1つの前記電子顕微鏡画像において、前記大空隙率領域の前記空隙率が、5%以上である。
 上記構成によると、大空隙率領域の前記空隙率は、小さ過ぎない。それにより、連結部に電解液が浸みこみやすくなるため、連結部におけるリチウムイオンの移動の自由度を確保できる。よって、小空隙率領域による電池の充放電効率の向上を妨げない。
 (11)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)~(10)のいずれかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記空隙率が、前記前記電子顕微鏡画像に対して、前記電子顕微鏡画像を空隙を示す暗領域と空隙でない部分を示す明領域に区別する二値化処理して得られる、前記暗領域の面積が占める割合である。
 電子顕微鏡画像を、空隙を示す暗領域と空隙でない領域を示す明領域に区別する二値化処理することによって、電子顕微鏡画像の所定の領域に占める暗領域の面積の割合を算出できる。大空隙率領域に占める暗領域の面積の比率は、大空隙率領域の空隙率として使用できる。小空隙率領域に占める暗領域の面積の比率は、小空隙率領域の空隙率として使用できる。
 (12)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)~(11)のいずれかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記電子顕微鏡画像は、1,000倍以上8,000倍以下の拡大倍率で撮影された画像である。
 電子顕微鏡画像の拡大倍率が、1,000倍以上8,000倍以下であることにより、電子顕微鏡画像から画像処理等によって、大空隙率領域の空隙率および小空隙率領域の空隙率を求めやすい。
 (13)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)~(12)のいずれかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記非水電解液二次電池用正極の1つの断面における少なくとも部分的に一致しない複数箇所又は複数の断面が撮影された複数の前記電子顕微鏡画像において、それぞれ、前記連結部の断面が、前記大空隙率領域と前記小空隙率領域を含む。
 この構成によると、正極の1つの断面の離れた複数箇所又は複数の断面において、それぞれ、連結部の断面が、大空隙率領域と小空隙率領域を含む。よって、連結部の小空隙率領域および大空隙率領域は、電子顕微鏡画像の撮影の仕方によって偶然にできたものではない。
 (14)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)~(13)のいずれかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記正極活物質粒子に含まれる金属元素に占めるニッケルの割合が、50モル%以上である。
 この構成によると、非水電解液二次電池用正極を用いた非水電解液二次電池の充放電容量をより高めることができる。
 (15)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)~(14)のいずれかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記正極活物質粒子に含まれる金属元素に占めるニッケルの割合が、80モル%以上である。
 この構成によると、非水電解液二次電池用正極を用いた非水電解液二次電池の充放電容量をより一層高めることができる。
 (16)本発明の非水電解液二次電池は、上述の(1)~(15)のいずれかの非水電解液二次電池用正極と、負極と、非水電解液とを備えることを特徴とする。
 (17)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)~(16)のいずれかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記連結部が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む場合、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記小空隙率領域および前記大空隙率領域が、それぞれ、直径が1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域を含む。前記連結部が、厚さが1μm以下の導電材粒子を含む場合、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記小空隙率領域および前記大空隙率領域が、それぞれ、厚さが1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域を含む。
 上記構成によると、電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積および大空隙率領域の面積がある程度大きい。また、電子顕微鏡画像において、小空隙率領域で、導電材粒子の各々を特定しにくい場合でも、小空隙率領域の面積をある程度大きくすることができる。よって、小空隙率領域および大空隙率領域を有することにより得られる効果を、より確実に得ることができる。
 (18)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)~(17)のいずれかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記正極がシート状である。直径3mmの円筒形マンドレルを使用し、JIS K5600-5-1に準拠した耐屈曲性試験において、前記正極活物質体および前記連結部が前記集電体から剥離されないような接続強度で、前記正極活物質体および前記連結部が前記集電体に接続されている。
 この構成によると、非水電解液二次電池の製造過程および使用時に、正極活物質体および連結部が集電体から剥離しにくい。また、剥離の要因となる集電体の腐食が生じていない。これらにより、非水電解液二次電池用正極を用いた非水電解液二次電池の充放電効率の低下を抑制できる。よって、非水電解液二次電池の耐久性が高い。なお、「JIS K5600-5-1に準拠した耐屈曲性試験」とは、塗膜の機械的性質に関する試験方法の一種であって、円筒形マンドレル法による耐屈曲性試験である。
 (19)本発明の1つの観点によると、本発明の非水電解液二次電池用正極は、上記(1)~(18)のいずれかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記非水電解液二次電池用正極を用いてハーフセルを作製した場合に、前記ハーフセルの25±2℃での正極活物質粒子の重量当たりの0.1C放電容量が、前記正極活物質粒子の材質、前記正極活物質粒子の径および正極活物質体の径に依存する最大放電容量の90%以上である。
 この構成によると、非水電解液二次電池用正極を用いて作製されたハーフセルの正極活物質粒子の重量当たりの0.1C放電容量は、実用化に十分に耐えることができるレベルである。
 <用語の定義>
 本発明において、「正極活物質粒子」とは、正極活物質の一次粒子である。本発明において、「正極活物質体」とは、正極活物質の一次粒子が凝集して形成された二次粒子である。
 本発明において、「導電材粒子」とは、球状またはほぼ球状の物に限らない。本発明において、「導電材粒子」は、例えば、棒状であってもよく、板状であってもよい。本発明において、「導電材粒子」は、複数の粒が凝集することにより一つの塊になったものでもよい。
 本発明において、「直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子」は、直径が1μm以下であり且つ厚さが1μmを超える導電材粒子であってもよく、直径が1μmを超え且つ厚さが1μm以下である導電材粒子であってもよく、直径が1μm以下であり且つ厚さが1μm以下である導電材粒子であってもよい。
 本発明において、「直径が1μm以下の導電材粒子」は、直径が1μm以下である、導電性を有する物質である。
 本発明の導電材粒子と同じ種類の物質の直径が公知である場合、本発明の「導電材粒子の直径」は、本発明の導電材粒子と同じ種類の物質の公知の直径であってもよい。導電材粒子が公知の物質と同じ種類であるかは、例えば、導電材粒子の組成および公知の物質の組成、又は、電子顕微鏡に写った導電材粒子の形状および公知の物質の形状から判断される。公知の直径とは、例えば、文献又は辞典に記載された直径である。
 本発明の「導電材粒子の直径」は、電子顕微鏡画像に映っている導電材粒子の輪郭(外形)から得られる直径であってもよい。
 例えば、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像において、連結部の断面に、導電材粒子の断面および/又は表面が映っているとき、本発明の「導電材粒子の直径」は、その電子顕微鏡画像に映ったその導電材粒子の輪郭(外形)に囲まれた面積と同一面積を有する円の直径でもよい。電子顕微鏡画像に映った導電材粒子の面積相当径を算出することにより、導電材粒子の直径が簡易に得られる。
 非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像において、連結部の断面に、導電材粒子の断面および/又は表面が映っているとき、本発明の「導電材粒子の直径」は、その電子顕微鏡画像に映ったその導電材粒子の最大長さでもよい。電子顕微鏡画像に映った導電材粒子材の最大長さを測定することにより、導電材粒子の直径が簡易に得られる。
 非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像において、連結部の断面に、2つ以上の導電材粒子の断面および/又は表面が映っているとき、2つ以上の導電材粒子の直径のうち、最も大きい直径が1μm以下である。
 導電材粒子の二次元の形状は、円形状でもよく、円形状でなくてもよい。導電材粒子の二次元の形状とは、導電材粒子をある方向から見たときの導電材粒子の形状、または、導電材粒子の断面の形状である。例えば、非水電解液二次電池用正極の表面および/または断面の電子顕微鏡画像に映った導電材粒子は、円形状でもよく、円形状でなくてもよい。導電材粒子の三次元の形状は、球状でもよく、球状でなくてもよい。
 直径が1μm以下の導電材粒子が、導電材粒子の径方向に対して直交する方向に厚さを有する場合、「直径が1μm以下の導電材粒子」は、厚さが1μmを超える導電材粒子でもよく、厚さが1μm以下の導電材粒子でもよい。直径が1μm以下の導電材粒子が、導電材粒子の径方向に対して交差する方向に長尺である場合、「直径が1μm以下の導電材粒子」は、長手方向長さが1μmを超える導電材粒子でもよく、長手方向長さが1μm以下の導電材粒子でもよい。導電材粒子の径方向に対して交差する方向に長尺であるとは、例えば、導電材粒子の径方向に対して直交する方向に長尺であることでもよい。
 本発明において、「厚さが1μm以下の導電材粒子」は、最大厚さが1μm以下である、導電性を有する物質である。導電材粒子が平坦または略平坦な面(以下、略平面という)を有する場合、導電材粒子の厚さは略平面に対して直交する方向の長さである。
 本発明の導電材粒子と同じ種類の導電材粒子の厚さが公知である場合、本発明の「導電材粒子の厚さ」は、本発明の導電材粒子と同じ種類の導電材粒子の公知の厚さであってもよい。
 本発明の「導電材粒子の厚さ」は、電子顕微鏡画像に映っている導電材粒子から得られる厚さでもよい。
 例えば、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像において、連結部の断面で、導電材粒子の略平面に対して直交する方向の長さを測定できるとき、本発明の「導電材粒子の厚さ」は、その電子顕微鏡画像に映ったその導電材粒子の略平面に対して直交する長さであってもよい。電子顕微鏡画像に映った導電材粒子の長さを測定することにより、導電材粒子の厚さが簡易に得られる。
 例えば、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像において、導電材粒子の断面で、2つ以上の導電材粒子の略平面に対して直交する方向の長さを測定できるとき、2つ以上の導電材粒子の長さのうち、最も長い長さが1μm以下である。
 非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像に映った導電材粒子の厚さは一定でもよく、一定でなくてもよい。
 「直径が1μm以下の導電材粒子」は、例えば、カーボンブラック、微小なグラファイトおよびカーボンナノチューブである。カーボンブラック、微小なグラファイトおよびカーボンナノチューブは、直径が1μm以下の導電材粒子であることが公知である。「厚さが1μm以下の導電材粒子」は、例えば、グラフェンである。グラフェンは、厚さが1μm以下の導電材粒子であることが公知である。連結部に、直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子が1種類だけ含まれていてもよい。連結部に、直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子が2種類以上含まれていてもよい。例えば、連結部に、カーボンブラック、微小なグラファイト、カーボンナノチューブおよびグラフェンから選択されるいずれか1種類または2種類以上の導電材粒子が含まれていてもよい。
 「直径が1μm以下の導電材粒子」がカーボンブラックである場合、カーボンブラックは、ドメインでもよく、アグリゲートでもよい。アグリゲートは、ドメインが凝集した凝集体である。アグリゲートは複数のドメインが鎖状に連結したストラクチャー構造である。ドメインが球状である場合、ドメインの直径として、球の直径を用いることができる。ドメインが球状でない場合、ドメインの直径として、例えば、ドメインの最大長さを用いることができる。ドメインの直径としてドメインの最大長さを用いる場合、ドメインの最大長さは1μm以下である。アグリゲートが球状である場合、アグリゲートの直径として、球の直径を用いることができる。アグリゲートが球状でない場合、アグリゲートの直径として、例えば、アグリゲートの最大長さを用いることができる。アグリゲートの直径は、1μm以下である。アグリゲートの直径としてアグリゲートの最大長さを用いる場合、アグリゲートの最大長さは1μm以下である。
 連結部において、ドメインは、ドメイン単独で存在してもよく、アグリゲートの一部として存在してもよく、アグロメレートの一部として存在してもよい。アグロメレートとは、アグリゲートが凝集した凝集体である。連結部において、アグリゲートは、アグリゲート単独で存在してもよく、アグロメレートの一部として存在してもよい。
 微小なグラファイトが球状である場合、微小なグラファイトの直径として、球の直径を用いてもよい。微小なグラファイトが球状でない場合、微小なグラファイトの直径として、例えば、そのグラファイトの最大長さを用いてもよい。微小なグラファイトの直径は、1μm以下である。微小なグラファイトの直径として微小なグラファイトの最大長さを用いる場合、微小なグラファイトの最大長さが1μm以下である。
 カーボンナノチューブは、単層あるいは多層のグラフェンが同軸管状になった物質である。グラフェンは、グラフェンシートと呼ばれることがある。グラフェンは、炭素原子の六員環が平面状または略平面状に連なった構造を有する。単層あるいは多層のグラフェンが同軸管状になったカーボンナノチューブは、筒状に形成されている。カーボンナノチューブの筒の直径は1μm以下であるため、カーボンナノチューブは「直径が1μm以下の導電材粒子」である。なお、導電材粒子が筒状である場合、導電材粒子の筒の軸方向長さは、導電材粒子の直径ではない。したがって、筒状のカーボンナノチューブの軸方向長さは、導電材粒子の直径ではない。
 連結部にカーボンナノチューブが含まれる場合、カーボンナノチューブは、軸が直線状に延在した状態で存在してもよく、軸が直線状でない状態で存在してもよい。軸が直線状でない状態とは、例えば、軸が湾曲した状態でもよく、軸が折れ曲がった状態でもよい。
 カーボンナノチューブの軸方向に直交する面におけるカーボンナノチューブの輪郭(外形)が円形である場合、カーボンナノチューブの直径として、カーボンナノチューブの軸方向に直交する面におけるカーボンナノチューブの輪郭の直径を用いてもよい。この場合、カーボンナノチューブの軸方向に直交する面におけるカーボンナノチューブの輪郭の直径は、カーボンナノチューブの軸方向に直交する面の外径である。ここで、カーボンナノチューブの軸方向に直交する面とは、カーボンナノチューブの各位置において、各位置における軸方向に直交する面である。カーボンナノチューブの軸が直線状である場合、カーボンナノチューブにおけるすべての位置において、軸方向が同じ方向である。カーボンナノチューブの軸が直線状でない場合、カーボンナノチューブにおいて各位置における軸方向が同じ方向でないことがある。
 カーボンナノチューブの軸方向に直交する面におけるカーボンナノチューブの輪郭が円形でない場合、カーボンナノチューブの直径として、例えば、カーボンナノチューブの軸方向に直交する面におけるカーボンナノチューブの輪郭に囲まれた面積と同一面積に相当する円の直径を用いてもよく、カーボンナノチューブの軸方向に直交する面におけるカーボンナノチューブの輪郭の最大長さを用いてもよい。カーボンナノチューブの直径は、1μm以下である。カーボンナノチューブの直径として、カーボンナノチューブの軸方向に直交する面におけるカーボンナノチューブの輪郭の最大長さを用いる場合、カーボンナノチューブの輪郭の最大長さは1μm以下である。通常、カーボンナノチューブの軸方向に直交する面におけるカーボンナノチューブの直径は、100nm以下である。通常、カーボンナノチューブの軸方向に直交する面におけるカーボンナノチューブの輪郭の最大長さは、100nm以下である。カーボンナノチューブとして、例えば軸方向の長さが10μm以下のカーボンナノチューブがある。上述したように、カーボンナノチューブの軸方向長さはカーボンナノチューブの直径でない。したがって、カーボンナノチューブの軸方向の長さは10μmを超えてもよい。カーボンナノチューブの軸方向長さが1μmを超えていても、カーボンナノチューブの直径は1μm以下であるため、カーボンナノチューブは、直径が1μm以下の導電材粒子に含まれる。
 グラフェンは、炭素原子の六員環が平面状または略平面状に連なった構造を有する。グラフェンは、炭素原子の六員環が平面状または略平面状に連なった層を1層だけ有するものでもよく、炭素原子の六員環が平面状または略平面状に連なった層が2層以上積層されたものでもよい。正極作製時のプレス加工などにより、グラフェンは、正極において、炭素原子の六員環が連なった面が集電体と平行になるように配列されていることが多い。したがって、非水電解液二次電池用正極の断面が正極の厚み方向に沿った断面である場合、連結部にグラフェンが含まれているとき、連結部の断面に、グラフェンにおける、炭素原子の六員環が連なった面に交差する側面又は炭素原子の六員環が連なった面に交差する断面が現れることが多い。例えば、非水電解液二次電池用正極の断面が正極の厚み方向に沿った断面である場合、連結部の断面に、グラフェンにおける、炭素原子の六員環が連なった面に直交する側面が現れてもよく、連結部の断面に、グラフェンにおける、炭素原子の六員環が連なった面に直交する断面が現れてもよい。
 グラフェンの厚さは、炭素原子の六員環が平面状または略平面状に連なった面に直交する方向の最大長さである。グラフェンの厚さは、1μm以下である。したがって、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像において、連結部の断面に、グラフェンにおける、炭素原子の六員環が連なった面に直交する側面および/または断面が現れた場合、その側面および/または断面において、炭素原子の六員環が連なった面に直交する方向の長さは、1μm以下である。
 炭素原子の六員環が連なった面が円形である場合、グラフェンの直径として、炭素原子の六員環が連なった面の直径を用いることができる。炭素原子の六員環が連なった面が円形でない場合、グラフェンの直径として、例えば、炭素原子の六員環が連なった面と同一面積に相当する円の直径を用いてもよく、炭素原子の六員環が連なった面の最大長さを用いてもよい。グラフェンとして、例えば、炭素原子の六員環が連なった面における直径が10μm以下のグラフェンがある。グラフェンにおいて、炭素原子の六員環が連なった面における直径は1μmを超えてもよい。グラフェンの直径が1μmを超えても、グラフェンの厚さは1μm以下であるため、グラフェンは、「厚さが1μm以下の導電材粒子」である。グラフェンの直径が1μm以下である場合、そのグラフェンは、「直径が1μm以下の導電材粒子」でもあり、「厚さが1μm以下の導電材粒子」でもある。
 本発明において、「直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子、および、pH調整剤を含み、前記導電材粒子以外に導電性を有する物質を含まない連結部」とは、連結部が、直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子、および、pH調整剤を含むことである。本発明において、「直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子、および、pH調整剤を含み、前記導電材粒子以外に導電性を有する物質を含まない連結部」とは、連結部が、直径1μm以下の導電材粒子を含まず、且つ、厚さが1μm以下の導電材粒子を含まないことである。本発明において、「正極活物質と、連結部と、バインダーと、集電体とを有する非水電解液二次電池用正極」における「連結部」はバインダーを含まない。
 本発明において、「直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子、および、pH調整剤を含む連結部」とは、直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子を2つ以上含んでいる。2つ以上の直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子は同じ種類の導電材粒子でもよく、異なる種類の導電材粒子でもよい。
 連結部が「直径が1μm以下の導電材粒子を含む連結部」であるか否かは、以下の方法で判断できる。以下の条件のいずれかを満たすときに、連結部が「直径が1μm以下の導電材粒子を含む連結部」であると判断できる。
 第1の条件は、連結部に1種類の導電材粒子が含まれる場合に、連結部に含まれる複数の導電材粒子のうち、少なくとも1つの導電材粒子の直径が1μm以下である。
 第2の条件は、連結部に複数種類の導電材粒子が含まれる場合、連結部に含まれる各種類の複数の導電材粒子のうち、少なくとも1つの導電材粒子の直径が1μm以下である。つまり、同じ種類の複数の導電材粒子のうち、少なくとも1つの導電材粒子の直径が1μm以下であって、且つ、各種類の少なくとも1つの導電材粒子の直径が1μm以下である。
 連結部に含まれる導電材粒子の直径が1μm以下であるか否かは、以下の方法で判断できる。以下の条件の少なくとも1つを満たすときに、連結部に含まれる少なくとも1つの導電材粒子の直径が1μm以下であると判断できる。
 第1の条件は、連結部に含まれる導電材粒子と同じ種類の物質の直径が公知である場合に、その公知の直径が1μm以下である。つまり、この場合は、公知の直径を、本発明における「導電材粒子の直径」とする。導電材粒子が公知の物質と同じ種類であるかの判断の定義は、上記と同様である。
 第2の条件は、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像に、少なくとも1つの導電材粒子の断面および/又は表面が映っている場合に、その少なくとも1つの導電材粒子の輪郭に囲まれた面積と同一面積を有する円の直径が1μm以下である。つまり、この場合は、電子顕微鏡画像に映った導電材粒子の輪郭に囲まれた面積と同一面積を有する円の直径を、本発明における「導電材粒子の直径」とする。
 第3の条件は、非水電解液二次電池用正極の表面の電子顕微鏡画像に、少なくとも1つの導電材粒子の断面および/又は表面が映っている場合に、その少なくとも1つの導電材粒子の最大長さが1μmである。つまり、この場合は、電子顕微鏡画像に映った導電材粒子の最大長さを、本発明における「導電材粒子の直径」とする。
 連結部が「厚さ1μm以下の導電材粒子を含む連結部」であるか否かは、以下の方法で判断できる。以下の条件のいずれかを満たすときに、連結部が「厚さ1μm以下の導電材粒子を含む連結部」であると判断できる。
 第1の条件は、連結部に1種類の導電材粒子が含まれる場合に、連結部に含まれる複数の導電材粒子のうち、少なくとも1つの導電材粒子の厚さが1μm以下である。
 第2の条件は、連結部に複数種類の導電材粒子が含まれる場合、連結部に含まれる各種類の複数の導電材粒子のうち、少なくとも1つの導電材粒子の厚さが1μm以下である。つまり、同じ種類の複数の導電材粒子のうち、少なくとも1つの導電材粒子の厚さが1μm以下であって、且つ、各種類の少なくとも1つの導電材粒子の厚さが1μm以下である。
 連結部に含まれる導電材粒子の厚さが1μm以下であるか否かは、以下の方法で判断できる。以下の条件の少なくとも1つを満たすときに、連結部に含まれる少なくとも1つの導電材粒子の厚さが1μm以下であると判断できる。
 第1の条件は、連結部に含まれる導電材粒子と同じ種類の物質の厚さが公知である場合に、その公知の厚さが1μm以下である。つまり、この場合は、公知の厚さを、本発明における「導電材粒子の厚さ」とする。導電材粒子が公知の物質と同じ種類であるかの判断の定義は、上記と同様である。
 第2の条件は、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像で、少なくとも1つの導電材粒子の略平面に対して直交する方向の長さを測定できるとき、その少なくとも1つの導電材粒子の長さが1μm以下である。つまり、この場合は、電子顕微鏡画像で測定できた導電材粒子の略平面に対して直交する方向の長さを、本発明における「導電材粒子の厚さ」とする。
 本発明において、「連結部に含まれるpH調整剤」は、上記(1)を満たすpH調整剤であれば、pH調整剤の種類は限定されない。
 本発明において、「連結部に含まれるpH調整剤」は、1種類の化合物だけを含んでいてもよく、2種類以上の化合物を含んでいてもよい。
 本発明において、「pH調整剤を含む連結部」とは、1種類のpH調整剤を含む連結部であってもよく、2種類以上のpH調整剤を含む連結部であってもよい。
 本発明において、「小空隙率領域は、少なくとも一部がpH調整剤に覆われた直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子を含む」とは、小空隙率領域が、少なくとも一部がpH調整剤に覆われた直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子を1つだけ含んでいてもよく、少なくとも一部がpH調整剤に覆われた直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子を2つ以上含んでいてもよい。
 本発明において、「正極活物質体同士を連結する連結部」とは、正極活物質体同士の間に存在し、この2つの正極活物質体に接続された部分だけを指すのではない。連結部は、正極活物質体同士の間に存在し、且つ、この2つの正極活物質体に接続された第1部分と、この第1部分と繋がる第2部分も含む。第2部分は、いずれか2つの正極活物質体の間に配置されつつ、この2つの正極活物質体の一方又は両方に接続されなくてもよい。正極が有する連結部は、1つである。連結部は、独立した複数の部分で構成されていてもよく、全て繋がった1つの物であってもよい。
 本発明において、「水溶性のバインダー」とは、水に溶解可能なバインダーである。本発明において、「水分散性のバインダー」とは、水に分散可能なバインダーである。
 本発明において、「非水電解液」とは、非水溶媒(水を含まない溶媒)に電解質を溶解させた電解液である。本発明において、「二次電池」とは、充電および放電を繰り返し可能な電池である。本発明において、「非水電解液二次電池」とは、非水電解液を備えた二次電池である。
 本発明において、「非水電解液二次電池用正極の断面」とは、例えば、正極の厚み方向に沿った断面である。正極の厚み方向とは、集電体の厚み方向である。
 本発明において、「電子顕微鏡画像」とは、連結部を観察できるように加速電圧などの撮影条件を適切に設定して電子顕微鏡で撮影した画像である。本発明において「電子顕微鏡写真」は、バインダーが映らない条件で撮影された画像であってもよく、バインダーが映る条件で撮影された画像でもよい。本発明において、「電子顕微鏡画像」は、バインダーが映っていない電子顕微鏡でもよく、バインダーが映っている電子顕微鏡でもよい。「バインダーが映っていない電子顕微鏡」とは、バインダーの存在しない部分を撮影した画像という意味ではない。
 本発明において、「大空隙率領域」とは、直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子を2つ以上含む領域である。「大空隙率領域」に含まれる導電材粒子は、導電材粒子の一部であってもよく、導電材粒子の全部であってもよい。「大空隙率領域」は、隣り合う2つの導電材粒子同士の間に存在する領域を含む。「小空隙率領域」の定義も、「大空隙率領域」の定義と同様である。
 本発明において、「1つの電子顕微鏡画像において、連結部の断面が、大空隙率領域と小空隙率領域を含む」とは、1つの電子顕微鏡画像において、1つの大空隙率領域に対して、上述の(1)の構成要件を満たす小空隙率領域が、1つだけ存在する場合に限らない。1つの電子顕微鏡画像において、1つの大空隙率領域に対して、上述の(1)の構成要件を満たす小空隙率領域が、複数存在してもよい。1つの電子顕微鏡画像における複数の小空隙率領域のうちのいずれか2つの小空隙率領域は、部分的に重複してもよい。本発明において、「小空隙率領域」は、上述の(1)の構成要件を満たせば、連結部内に自由に設定できる。つまり、小空隙率領域は、この小空隙率領域と空隙率がほぼ同じ領域に隣り合っていてもよい。また、小空隙率領域は、この小空隙率領域と空隙率が異なる領域に隣り合っていてもよい。小空隙率領域は、この小空隙率領域と空隙率が同じ領域と隣り合わないように設定してもよい。小空隙率領域の少なくとも一部が、連結部以外の物質と隣り合っていてもよい。小空隙率領域の一部が、連結部の他の部分、正極活物質体およびバインダーと隣り合っていなくてもよい。
 本発明において、「1つの電子顕微鏡画像において、連結部の断面が、大空隙率領域と小空隙率領域を含む」とは、1つの電子顕微鏡画像において、1つの小空隙率領域に対して、上述の(1)の構成要件を満たす大空隙率領域が、1つだけ存在する場合に限らない。1つの電子顕微鏡画像において、1つの小空隙率領域に対して、上述の(1)の構成要件を満たす大空隙率領域が、複数存在してもよい。1つの電子顕微鏡画像における複数の大空隙率領域のうちのいずれか2つの大空隙率領域は、部分的に重複してもよい。本発明において、「大空隙率領域」は、上述の(1)の構成要件を満たせば、連結部内に自由に設定できる。つまり、大空隙率領域は、この大空隙率領域と空隙率がほぼ同じ領域に隣り合っていてもよい。また、大空隙率領域は、この大空隙率領域と空隙率が異なる領域に隣り合っていてもよい。大空隙率領域は、この大空隙率領域と空隙率が同じ領域と隣り合わないように設定してもよい。大空隙率領域の少なくとも一部が、連結部以外の物質と隣り合っていてもよい。大空隙率領域の一部が、連結部の他の部分、正極活物質体およびバインダーと隣り合っていなくてもよい。
 本発明において、「少なくとも1つの電子顕微鏡画像において、それぞれ、連結部の断面が、大空隙率領域と小空隙率領域を含む」とは、1つの電子顕微鏡画像だけにおいて、連結部の断面が、大空隙率領域と小空隙率領域を含む場合を含む。さらに、複数の電子顕微鏡画像において、それぞれ、連結部の断面が、大空隙率領域と小空隙率領域を含む場合を含む。後者の場合、複数の電子顕微鏡画像にそれぞれ存在する小空隙率領域は、同じ領域を撮影したものであってもよく、異なる領域を撮影したものであってもよい。同様に、複数の電子顕微鏡画像でそれぞれ確認される大空隙率領域は、同じ領域を撮影したものであってもよく、異なる領域を撮影したものであってもよい。
 本発明において、「小空隙率領域が正極活物質体の表面に沿って配置される」とは、小空隙率領域がこの正極活物質体に接している状態又は小空隙率領域がこの正極活物質体にほぼ接している状態を指す。小空隙率領域とこの正極活物質体との間には、連結部の一部ではない空隙が存在してもよい。
 本発明において、「小空隙率領域の空隙率」とは、小空隙率領域に占める空隙の面積の比率である。本発明における「大空隙率領域の空隙率」の定義も同様である。本発明において、「電子顕微鏡画像における、集電体と非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率」とは、電子顕微鏡画像における集電体と非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域に占める空隙部分の面積の比率である。比較する「小空隙率領域の空隙率」と「大空隙率領域の空隙率」との算出方法が同じであれば、これらの空隙率の算出方法は、特に限定されない。「電子顕微鏡画像における、集電体と非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域」とは、正極の断面における集電体と非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域のうち、その電子顕微鏡画像に映っている領域全体のことである。なお、正極が、正極活物質体、連結部、水溶性又は水分散性のバインダーおよび集電体だけを含む場合、正極の断面の電子顕微鏡画像に、正極活物質体および連結部だけが存在してもよく、正極活物質体、連結部およびバインダーが存在してもよい。この場合、その電子顕微鏡画像において、空隙は、正極活物質体における切断位置にない領域および連結部における切断位置にない領域を含む。空隙は、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分を含んでもよく、含まなくてもよい。紙面とは、電子顕微鏡画像が映った紙の面である。この場合、正極の断面の電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体における切断位置にある領域および連結部における切断位置にある領域を含む。空隙でない部分は、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分を含んでもよく、含まなくてもよい。
 正極が、正極活物質体、連結部、水溶性又は水分散性のバインダー、集電体、およびこれら以外の他の物質を含み、他の物質が正極の断面の電子顕微鏡画像に映らない場合又は他の物質が正極の断面の電子顕微鏡画像に存在しない場合、正極の断面の電子顕微鏡画像に、正極活物質体および連結部が存在する。この場合、正極の断面の電子顕微鏡画像にバインダーおよび/又は集電体が存在してもよく、バインダーおよび/又は集電体が存在しなくてもよい。この場合の「空隙」および「空隙でない部分」の定義も上記と同様である。
 正極が、正極活物質体、連結部、水溶性又は水分散性のバインダー、集電体、およびこれら以外の他の物質を含み、正極の断面の電子顕微鏡画像に、正極活物質体、連結部および他の物質が存在する場合がある。この場合における、正極活物質体、連結部、水溶性又は水分散性のバインダーおよび集電体以外の他の物質とは、例えば、「直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子」ではない、導電性を有する物質である。正極が、正極活物質体、連結部、水溶性又は水分散性のバインダー、集電体、およびこれら以外の他の物質を含み、正極の断面の電子顕微鏡画像に、正極活物質体、連結部および他の物質が存在する場合、その電子顕微鏡画像において、空隙は、正極活物質体、連結部および他の物質の各々における切断位置にない領域を含む。空隙は、正極活物質体、連結部および他の物質の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分を含んでもよく、含まなくてもよい。この場合、正極の断面の電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体における切断位置にある領域、連結部における切断位置にある領域および他の物質における切断位置にある領域を含む。空隙でない部分は、正極活物質体、連結部および他の物質の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分を含んでもよく、含まなくてもよい。
 本発明において、「空隙率が大空隙率領域の空隙率よりも小さい小空隙率領域」とは、1つの電子顕微鏡画像における1つの小空隙率領域の空隙率が、同じ電子顕微鏡画像における1つの大空隙率領域の空隙率よりも小さいことを意味する。1つの電子顕微鏡画像における1つの小空隙率領域の空隙率は、同じ電子顕微鏡画像における2つ以上の大空隙率領域の空隙率よりも小さくてもよい。1つの電子顕微鏡画像における1つの小空隙率領域の空隙率が、同じ電子顕微鏡画像における全ての大空隙率領域の空隙率よりも小さくてもよい。
 1つの電子顕微鏡画像において、連結部の断面が複数の小空隙率領域を有する場合、上述の(5)、(6)、(8)および(9)では、本発明における「小空隙率領域の空隙率」と、他の比率又は数値との大小関係を特定している。上述の(5)、(6)、(8)および(9)における「小空隙率領域の空隙率」と、他の比率又は数値との大小関係は、少なくとも1つの小空隙率領域について成立する。1つの電子顕微鏡画像に存在する全ての小空隙率領域について、この関係が成立してもよい。
 1つの電子顕微鏡画像において、連結部が複数の大空隙率領域を有する場合、上述の(7)、(8)および(10)では、本発明における「大空隙率領域の空隙率」と他の比率又は数値との大小関係を特定している。上述の(7)、(8)および(10)における「大空隙率領域の空隙率」と、他の比率又は数値との大小関係は、少なくとも1つの大空隙率領域について成立する。1つの電子顕微鏡画像に存在する全ての大空隙率領域について、この関係が成立してもよい。
 本発明における「少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における小空隙率領域の面積」とは、この小空隙率領域内に空隙が有る場合、空隙を含む面積である。小空隙率領域は、連結部の断面に存在する領域である。したがって、小空隙率領域の面積は、連結部の断面の一部の面積である。本発明における「少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における大空隙率領域の面積」の定義も同様である。
 本発明において、「電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積が、直径が1μm以下の導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上である」とは、以下の3つの態様のいずれであってもよい。
 第1の態様は、電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積が、その小空隙率領域に含まれる、直径が1μm以下の導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上である。小空隙率領域に直径が1μm以下の導電材粒子が複数種類含まれている場合、「導電材粒子の直径の1/2」とは、複数種類の導電材粒子のうち径が最も大きい導電材粒子の直径の1/2である。
 第2の態様は、電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積が、電子顕微鏡画像における他の小空隙率領域に含まれる、直径が1μm以下の導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上である。他の小空隙率領域に直径が1μm以下の導電材粒子が複数種類含まれている場合、「導電材粒子の直径の1/2」とは、複数種類の導電材粒子のうち径が最も大きい導電材粒子の直径の1/2である。
 第3の態様は、電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積が、電子顕微鏡画像における大空隙率領域に含まれる、直径が1μm以下の導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上である。大空隙率領域に直径が1μm以下の導電材粒子が複数種類含まれている場合、「導電材粒子の直径の1/2」とは、複数種類の導電材粒子のうち径が最も大きい導電材粒子の直径の1/2である。
 本発明において、「電子顕微鏡画像における大空隙率領域の面積が、直径が1μm以下の導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上である」とは、以下の3つの態様のいずれであってもよい。
 第1の態様は、電子顕微鏡画像における大空隙率領域の面積が、その大空隙率領域に含まれる、直径が1μm以下の導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上である。大空隙率領域に直径が1μm以下の導電材粒子が複数種類含まれている場合、「導電材粒子の直径の1/2」とは、複数種類の導電材粒子のうち径が最も大きい導電材粒子の直径の1/2である。
 第2の態様は、電子顕微鏡画像における大空隙率領域の面積が、電子顕微鏡画像における他の大空隙率領域に含まれる、直径が1μm以下の導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上である。他の大空隙率領域に直径が1μm以下の導電材粒子が複数種類含まれている場合、「導電材粒子の直径の1/2」とは、複数種類の導電材粒子のうち径が最も大きい導電材粒子の直径の1/2である。
 第3の態様は、電子顕微鏡画像における大空隙率領域の面積が、電子顕微鏡画像における小空隙率領域に含まれる、直径が1μm以下の導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上である。小空隙率領域に直径が1μm以下の導電材粒子が複数種類含まれている場合、「導電材粒子の直径の1/2」とは、複数種類の導電材粒子のうち径が最も大きい導電材粒子の直径の1/2である。
 本発明において、「電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積が、厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値の10倍以上である」とは、以下の3つの態様のいずれであってもよい。
 第1の態様は、電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積が、その小空隙率領域に含まれる、厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値の10倍以上である。小空隙率領域に厚さが1μm以下の導電材粒子が複数種類含まれている場合、「厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値」とは、複数種類の導電材粒子のうち、導電材粒子の厚さに直径を乗じることによって得られた値が最も大きい導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値である。
 第2の態様は、電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積が、この電子顕微鏡画像における他の小空隙率領域に含まれる、厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値の10倍以上である。他の小空隙率領域に厚さが1μm以下の導電材粒子が複数種類含まれている場合、「厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値」とは、複数種類の導電材粒子のうち、導電材粒子の厚さに直径を乗じることによって得られた値が最も大きい導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値である。
 第3の態様は、電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積が、この電子顕微鏡画像における大空隙率領域に含まれる、厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値の10倍以上である。大空隙率領域に厚さが1μm以下の導電材粒子が複数種類含まれている場合、「厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値」とは、複数種類の導電材粒子のうち、導電材粒子の厚さに直径を乗じることによって得られた値が最も大きい導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値である。
 本発明において、「電子顕微鏡画像における大空隙率領域の面積が、厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値の10倍以上である」とは、以下の3つの態様のいずれであってもよい。
 第1の態様は、電子顕微鏡画像における大空隙率領域の面積が、その大空隙率領域に含まれる、厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値の10倍以上である。大空隙率領域に厚さが1μm以下の導電材粒子が複数種類含まれている場合、「厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値」とは、複数種類の導電材粒子のうち、導電材粒子の厚さに直径を乗じることによって得られた値が最も大きい導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値である。
 第2の態様は、電子顕微鏡画像における大空隙率領域の面積が、この電子顕微鏡画像における他の大空隙率領域に含まれる、厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値の10倍以上である。他の大空隙率領域に厚さが1μm以下の導電材粒子が複数種類含まれている場合、「厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値」とは、複数種類の導電材粒子のうち、導電材粒子の厚さに直径を乗じることによって得られた値が最も大きい導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値である。
 第3の態様は、電子顕微鏡画像における大空隙率領域の面積が、この電子顕微鏡画像における小空隙率領域に含まれる、厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値の10倍以上である。小空隙率領域に厚さが1μm以下の導電材粒子が複数種類含まれている場合、「厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値」とは、複数種類の導電材粒子のうち、導電材粒子の厚さに直径を乗じることによって得られた値が最も大きい導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値である。
 本発明において、「非水電解液二次電池用正極の表面」とは、非水電解液二次電池用正極において正極活物質体および連結部が存在する面である。「非水電解液二次電池用正極の表面」は、集電体だけが存在する面ではない。
 本発明において、「第1の電子顕微鏡画像と第2の電子顕微鏡画像は、撮影対象が異なる」とは、第2の電子顕微鏡画像の撮影対象の少なくとも一部が、第1の電子顕微鏡画像の撮影対象の少なくとも一部と異なることを意味する。なお、正極の断面の一部を撮影した場合、電子顕微鏡画像の撮影対象とは、その一部分だけをいい、この断面の他の部分は含まない。第1の電子顕微鏡画像の撮影対象の一部のみが、第2の電子顕微鏡画像の撮影対象の全部又は一部と同じであってもよい。第2の電子顕微鏡画像の撮影対象の一部のみが、第1の電子顕微鏡画像の撮影対象の全部又は一部と同じであってもよい。よって、第2の電子顕微鏡画像の撮影対象を含む正極の断面は、第1の電子顕微鏡画像の撮影対象を含む正極の断面と同じでもよく、異なっていてもよい。例えば、第1の電子顕微鏡画像は、第2の電子顕微鏡画像の撮影対象の一部を、第2の電子顕微鏡画像の拡大倍率より大きい拡大倍率で撮影したものであってもよい。
 本発明における「第3の電子顕微鏡画像と第4の電子顕微鏡画像は、電子像の種類および加速電圧が同じであって撮影対象が異なる」ことの定義も上記と同様である。
 本発明における「第2の電子顕微鏡画像」は、連結部が大空隙率領域と小空隙率領域を有する電子顕微鏡画像であってもよく、連結部が大空隙率領域と小空隙率領域のいずれも有さない電子顕微鏡画像であってもよい。本発明における「第4の電子顕微鏡画像」は、連結部が大空隙率領域と小空隙率領域を有する電子顕微鏡画像であってもよく、連結部が大空隙率領域と小空隙率領域のいずれも有さない電子顕微鏡画像であってもよい。
 本発明における「電子像の種類」は、電子顕微鏡によって検出される信号電子の種類によって決まる。例えば、試料から放出された二次電子が電子顕微鏡によって検出された場合、電子像の種類は二次電子像である。試料から放出された反射電子が電子顕微鏡によって検出された場合、電子像の種類は反射電子像である。
 第3の電子顕微鏡画像の撮影対象は、第1の電子顕微鏡画像又は第2の電子顕微鏡画像の撮影対象と同じでもよく、異なってもよい。第3の電子顕微鏡画像の撮影対象が第1の電子顕微鏡画像の撮影対象と同じ場合、第4の電子顕微鏡画像の撮影対象は、第1の電子顕微鏡画像の撮影対象と異なる。この場合、第4の電子顕微鏡画像の撮影対象は、第2の電子顕微鏡画像の撮影対象と同じでもよく、異なってもよい。第3の電子顕微鏡画像の撮影対象が第1の電子顕微鏡画像の撮影対象と異なる場合、第4の電子顕微鏡画像の撮影対象は、第1の電子顕微鏡画像又は第2の電子顕微鏡画像の撮影対象と同じでもよく、異なってもよい。第3の電子顕微鏡画像の撮影対象が第2の電子顕微鏡画像の撮影対象と同じ場合、第4の電子顕微鏡画像の撮影対象は、第2の電子顕微鏡画像の撮影対象と異なる。この場合、第4の電子顕微鏡画像の撮影対象は、第1の電子顕微鏡画像の撮影対象と同じでもよく、異なってもよい。第3の電子顕微鏡画像の撮影対象が第2の電子顕微鏡画像の撮影対象と異なる場合、第4の電子顕微鏡画像の撮影対象は、第1の電子顕微鏡画像又は第2の電子顕微鏡画像の撮影対象撮影対象と同じでもよく、異なってもよい。
 第5の電子顕微鏡画像の撮影対象は、第1の電子顕微鏡画像又は第2の電子顕微鏡画像の撮影対象と同じでもよく、異なってもよい。第5の電子顕微鏡画像の撮影対象は、第3の電子顕微鏡画像又は第4の電子顕微鏡画像の撮影対象と同じでもよく、異なってもよい。
 本発明において、「電子顕微鏡画像を空隙を示す暗領域と空隙でない部分を示す明領域に区別する二値化処理」とは、電子顕微鏡画像の明度又は輝度を閾値と比較して、電子顕微鏡画像の明度又は輝度を二値化する画像処理である。閾値は、電子顕微鏡画像において明らかに空隙である部分と、明らかに空隙でない部分とを区別できる値であればよい。つまり、電子顕微鏡画像において明らかに空隙である部分を、暗領域に含めてしまうような閾値を使った二値化処理は、本発明における電子顕微鏡画像の二値化処理に含まれない。閾値は、電子顕微鏡画像ごとに変更してもよい。また、異なる電子顕微鏡画像に対して同じ閾値を用いてもよい。閾値は、小空隙率領域の空隙率、大空隙率領域の空隙率および電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率のそれぞれの算出において変更してもよい。また、小空隙率領域の空隙率、大空隙率領域の空隙率および電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率の算出に同じ閾値を用いてもよい。小空隙率領域の空隙率と大空隙率領域の空隙率を比較する場合、小空隙率領域の空隙率の算出に用いる閾値と大空隙率領域の空隙率の算出に用いる閾値は同じであることが好ましい。小空隙率領域の空隙率と電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率を比較する場合、小空隙率領域の空隙率の算出に用いる閾値と電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率の算出に用いる閾値は同じであることが好ましい。この場合の両者の閾値は異なっていてもよい。大空隙率領域の空隙率と電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率を比較する場合、大空隙率領域の空隙率の算出に用いる閾値と電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率の算出に用いる閾値は同じであることが好ましい。この場合の両者の閾値は異なっていてもよい。
 正極が、正極活物質体、連結部、水溶性又は水分散性のバインダーおよび集電体だけを含む場合、正極の断面の電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値より高い部分を含んでいてもよい。正極が、正極活物質体、連結部、水溶性又は水分散性のバインダーおよび集電体だけを含む場合、正極の断面の電子顕微鏡画像において、空隙は、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値以下の部分を含んでいてもよい。
 正極が、正極活物質体、連結部、水溶性又は水分散性のバインダー、集電体、およびこれら以外の他の物質を含み、且つ、他の物質が正極の断面の電子顕微鏡画像に映らない場合における「空隙でない部分」および「空隙」についても同様である。
 正極が、正極活物質体、連結部、水溶性又は水分散性のバインダー、集電体、およびこれら以外の他の物質を含み、且つ、他の物質が正極の断面の電子顕微鏡画像に映る場合、正極の断面の電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体、連結部および他の物質の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値より高い部分を含んでいてもよい。正極が、正極活物質体、連結部、水溶性又は水分散性のバインダー、集電体、およびこれら以外の他の物質を含み、且つ、他の物質が正極の断面の電子顕微鏡画像に映る場合、正極の断面の電子顕微鏡画像において、空隙は、正極活物質体、連結部および他の物質の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値以下の部分を含んでいてもよい。
 「電子顕微鏡画像に対して二値化処理する」とは、電子顕微鏡画像全体に対して二値化処理することと、電子顕微鏡画像の一部に対して二値化処理することを含む。
 本発明において、「直径が1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域」とは、直径が1μm以下の導電材粒子を10個以上含むことを目視で確認できる領域である。本発明において、「厚さが1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域」とは、厚さが1μm以下の導電材粒子を10個以上含むことを目視で確認できる領域である。本明細書において、目視で確認できるとは、電子顕微画像において目視で確認できることをいう。1個の導電材粒子として数えられる導電材粒子は、連結部における切断位置に存在していることが目視で確認できるものでもよく、連結部における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが目視で確認できるものでもよい。1個の導電材粒子として数えられる導電材粒子は、切断されているものでもよく、切断されていないものでもよい。
 本発明において、「小空隙率領域が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む」とは、小空隙率領域において、直径が1μm以下の導電材粒子を目視で確認することができることである。「大空隙率領域が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む」の定義についても、同様である。
 本発明において、「小空隙率領域が、厚さが1μm以下の導電材粒子を含む」とは、小空隙率領域において、厚さが1μm以下の導電材粒子を目視で確認することができることである。「大空隙率領域が、厚さが1μm以下の導電材粒子を含む」の定義についても、同様である。
 本発明において、「25±2℃での正極活物質粒子の重量当たりの0.1C放電容量」とは、25±2℃の環境下で、0.1Cの定電流定電圧充電(CCCV)を行った後、0.1Cの定電流放電を行った場合の正極活物質粒子重量当たりの放電容量である。ここでの0.1Cの定電流定電圧充電とは、0.1Cの定電流で充電終止電圧まで充電してから、充電終止電圧で充電終止電流まで充電することである。0.1Cの定電流放電とは、0.1Cの定電流で放電終止電圧まで放電することである。0.1Cは、定電流放電した場合に10(=1/0.1)時間で放電終了となる電流値である。充電終止電圧とは、過充電による二次電池の機能低下に至る前の充電を行える充電電圧の最高値である。充電終止電流は、定電圧充電時に充電を終了する最小の充電電流である。放電終止電圧とは、過放電による二次電池の機能低下に至る前の放電を行える放電電圧の最低値である。放電容量とは、電池から取り出された電気量である。本明細書において、放電容量と充電容量の総称を、充放電容量という。充電容量は、電池が蓄えることができる電気量である。本明細書において、放電容量を充電容量により除算した割合を充放電効率という。充放電効率は、下記式によって示される。充放電効率の単位は、「%」である。
 充放電効率=(放電容量÷充電容量)×100
 電池の充放電効率が高い場合、電池の充放電容量を高いまま維持できる。電池の充放電効率が高い場合、電池の充放電容量も高い傾向にあるといえる。
 本明細書において、初回充放電効率とは、初回の充放電における放電容量を、初回の充放電における充電容量により除算した割合である。電池の初回充放電効率が高い場合、電池の充放電容量も高い傾向にあるといえる。
 本発明において、「非水電解液二次電池用正極を用いて作製されたハーフセル」とは、正極として非水電解液二次電池用正極を用い、負極としてリチウムを使用したセルである。以下において、「非水電解液二次電池用正極を用いて作製されたハーフセル」を「正極のハーフセル」又は「正極ハーフセル」と称することがある。
 本発明において、「25±2℃での正極活物質粒子の重量当たりの0.1C放電容量が、最大放電容量の90%以上である」とは、25±2℃での正極活物質粒子の重量当たりの0.1C放電容量が、25±2℃での正極活物質粒子の重量当たりの0.1C放電容量の理論上の最大値の90%以上であることを意味する。本明細書において、25±2℃での正極活物質粒子の重量当たりの0.1C放電容量の理論上の最大値を、0.1C最大放電容量と称する場合がある。非水電解液二次電池の正極活物質粒子の重量当たりの0.1C最大放電容量は、正極活物質粒子の材質、正極活物質粒子の径および正極活物質体の径に依存する。例えば、正極活物質粒子がニッケルとコバルトとマンガンを含む場合、ニッケルの比率が大きいほど、正極活物質粒子の重量当たりの0.1C最大放電容量は大きくなる傾向がある。また、正極活物質粒子の径および正極活物質体の径の少なくとも一方の径が小さいほど、0.1C最大放電容量は大きくなる傾向がある。なお、0.1C以外の放電レートの放電容量も、正極活物質粒子の材質、正極活物質粒子の径および正極活物質体の径に依存する。
 下記の表1に、正極活物質粒子の種類(材質)ごとの0.1C最大放電容量を示す。表1に示す0.1C最大放電容量は、25±2℃の環境下で、電流0.1C、充電終止電圧4.3V、充電終止電流0.02Cで定電流定電圧充電を行った後、電流0.1C、放電終止電圧3.0Vで定電流放電を行った場合の正極活物質粒子重量当たりの放電容量である。表1に示す0.1C最大放電容量は、正極活物質粒子の径および正極活物質体の径を特定せずに算出したものである。表1に示す0.1C最大放電容量は、正極活物質粒子の径および正極活物質体の径が、正極活物質粒子の材質に応じた一般的な範囲である場合の値である。表1に示す0.1C最大放電容量は、正極のハーフセルを用いて測定された0.1C放電容量である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 ここで、「NCM」は、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムの略称である。「NCM111」は、ニッケルとコバルトとマンガンを1:1:1の比率で含む。「NCM523」は、ニッケルとコバルトとマンガンを5:2:3の比率で含む。「NCM622」は、ニッケルとコバルトとマンガンを6:2:2の比率で含む。「NCM811」は、ニッケルとコバルトとマンガンを8:1:1の比率で含む。「NCA」は、ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウムの略称である。表1の「NCA」は、ニッケルとコバルトとアルミニウムを80:15:5で含む。例えば、正極活物質粒子が「NCM111」であって、0.1C放電容量が144mAh/gの場合、正極活物質粒子の径および正極活物質体の径を特定しなくても、0.1C放電容量が理論上の最大値の90%以上であるといえる。
 正極が表1に示す正極活物質粒子以外の正極活物質粒子を用いて作製された場合、その正極を用いて作製された電池の0.1C最大放電容量を、表1に示す0.1C最大放電容量を用いて求めることができる。
 例えば、「NCM7,1.5,1.5」の0.1C最大放電容量を算出する場合を例に挙げて説明する。「NCM7,1.5,1.5」は、ニッケルとコバルトとマンガンを7:1.5:1.5の比率で含む。理論上、「NCM622」を50wt%と「NCM811」を50wt%とを混合すると、「NCM7,1.5,1.5」が得られる。そのため、以下の式から「NCM7,1.5,1.5」の0.1C最大放電容量を求めることができる。
  「NCM7,1.5,1.5」の0.1C最大放電容量
 =175(NCM622の0.1C最大放電容量の中間値)×0.5+195(NCM811の0.1C最大放電容量の中間値)×0.5
 =185[mAh/g]
 また、任意組成の0.1C最大放電容量を算出する場合について説明する。理論上、任意組成の正極活物質粒子が、「NCM111」をa1[wt%]と、「NCM523」をa2[wt%]と、「NCM622」をa3[wt%]と、「NCM811」をa4[wt%]と、NCAをa5[wt%]とを混合することによって得られる場合、任意組成の正極活物質粒子は以下の式から求められる。
  任意組成の0.1C最大放電容量
 =155(NCM111の0.1C最大放電容量の中間値)×(a1/100)
  +165(NCM523の0.1C最大放電容量の中間値)×(a2/100)
  +175(NCM622の0.1C最大放電容量の中間値)×(a3/100)
  +195(NCM811の0.1C最大放電容量の中間値)×(a4/100)
  +195(NCAの0.1C最大放電容量の中間値)×(a5/100)
 但し、0≦a1<100
    0≦a2<100
    0≦a3<100
    0≦a4<100
    0≦a5<100
    a1+a2+a3+a4+a5=100
 本明細書において、導電材粒子同士の隙間とは、複数の導電材粒子の間に存在する空間をいう。導電材粒子同士の間に隙間があるとは、複数の導電材粒子の間に、固体の物質が存在していない空間が存在することを意味する。正極を電解液に接触させた後、導電材粒子同士の隙間には、電解液が存在してもよい。
 本明細書において、複数の選択肢のうちの少なくとも1つ(一方)とは、複数の選択肢から考えられる全ての組み合わせを含む。複数の選択肢のうちの少なくとも1つ(一方)とは、複数の選択肢のいずれか1つであってもよく、複数の選択肢の全てであってもよい。例えば、AとBとCの少なくとも1つとは、Aのみであってもよく、Bのみであってもよく、Cのみであってもよく、AとBであってもよく、AとCであってもよく、BとCであってもよく、AとBとCであってもよい。
 本発明の非水電解液二次電池用正極および非水電解液二次電池は、請求の範囲において数を特定しておらず、英語に翻訳された場合に単数で表示される要素を、複数有していてもよい。本発明の非水電解液二次電池用正極および非水電解液二次電池は、請求の範囲において数を特定しておらず、英語に翻訳された場合に単数で表示される要素を、1つだけ有していてもよい。
 本発明において、含む(including)、有する(comprising)、備える(having)およびこれらの派生語は、列挙されたアイテムおよびその等価物に加えて追加的アイテムをも包含することが意図されて用いられている。
 本発明において、取り付けられた(mounted)、接続された(connected)、結合された(coupled)、支持された(supported)という用語は、広義に用いられている。具体的には、直接的な取付、接続、結合、支持だけでなく、間接的な取付、接続、結合および支持も含む。さらに、接続された(connected)および結合された(coupled)は、物理的又は機械的な接続/結合に限られない。それらは、直接的なまたは間接的な電気的接続/結合も含む。
 他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語(技術用語および科学用語を含む)は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義された用語のような用語は、関連する技術および本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されることはない。
 本明細書において、「好ましい」という用語は非排他的なものである。「好ましい」は、「好ましいがこれに限定されるものではない」ということを意味する。本明細書において、「好ましい」と記載された構成は、少なくとも、上記(1)の構成により得られる上記効果を奏する。また、本明細書において、「してもよい」という用語は非排他的なものである。「してもよい」は、「してもよいがこれに限定されるものではない」という意味である。本明細書において、「してもよい」と記載された構成は、少なくとも、上記(1)の構成により得られる上記効果を奏する。
 本発明では、上述した好ましい構成を互いに組み合わせることを制限しない。本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明に記載されたまたは図面に図示された構成要素の構成および配置の詳細に制限されないことが理解されるべきである。本発明は、後述する実施形態以外の実施形態でも可能である。本発明は、後述する実施形態に様々な変更を加えた実施形態でも可能である。また、本発明は、後述する変形例を適宜組み合わせて実施することができる。
 本発明のリチウムとニッケルを含む正極活物質を使用した非水電解液二次電池用正極は、リチウムとニッケルを含む正極活物質を使用した従来の非水電解液二次電池用正極に比べて、電池特性を高めつつ、電池の耐久性を高めることができる。
本発明の実施形態の非水電解液二次電池用正極の斜視図と断面の一部拡大図と電子顕微鏡画像の模式図と従来の非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像の模式図である。 本発明の実施形態の具体例の非水電解液二次電池用正極が適用された非水電解液二次電池の断面斜視図である。 本発明の実施例1の正極の断面の1,000倍の電子顕微鏡画像である。 本発明の実施例1の正極の断面の中央部の5,000倍の電子顕微鏡画像と一部拡大画像である。 本発明の実施例1の正極の断面の表面付近の5,000倍の電子顕微鏡画像と一部拡大画像である。 比較例1の正極の断面の1,000倍の電子顕微鏡画像である。 比較例1の正極の断面の中央部の5,000倍の電子顕微鏡画像と一部拡大画像である。 比較例1の正極の断面の表面付近の5,000倍の電子顕微鏡画像と一部拡大画像である。 比較例2の正極の断面の1,000倍の電子顕微鏡画像である。 比較例2の正極の断面の中央部の5,000倍の電子顕微鏡画像と一部拡大画像である。 比較例2の正極の断面の表面付近の5,000倍の電子顕微鏡画像と一部拡大画像である。 比較例3の正極の断面の1,000倍の電子顕微鏡画像である。 比較例3の正極の断面の中央部の5,000倍の電子顕微鏡画像と一部拡大画像である。 比較例3の正極の断面の表面付近の5,000倍の電子顕微鏡画像と一部拡大画像である。
(本発明の実施形態)
 以下、本発明の実施形態の非水電解液二次電池用正極1について、図1を参照しつつ説明する。以下、非水電解液二次電池用正極1を、単に、正極1と称する場合がある。非水電解液二次電池用正極1は、正極活物質体2と、バインダー3と、連結部5と、集電体6とを有する。正極活物質体2は、リチウムとニッケルを含む正極活物質粒子2aが凝集してなる。バインダー3は、水溶性又は水分散性である。連結部5は、正極活物質体2同士を連結している。連結部5は、導電材粒子4およびpH調整剤7を含む。導電材粒子4は、直径又は厚さが1μm以下である、導電性を有する物質である。連結部5は、導電材粒子4以外に導電性を有する物質を含まない。非水電解液二次電池用正極1は、正極1の厚み方向にプレス加工されている。正極1の厚み方向とは、集電体6の厚み方向である。
 図1には、正極1の構成図に加えて、正極1の断面を電子顕微鏡で撮影して得られた電子顕微鏡画像Aの模式図が表示されている。電子顕微鏡画像Aは、バインダー3が映らない条件で撮影された画像である。電子顕微鏡画像の撮影条件には、加速電圧、対象物と撮影部との間の距離、撮影倍率、電子像の種類等がある。図1の電子顕微鏡画像Aに、バインダー3が映っていない。図1の電子顕微鏡画像Aに、バインダー3が映っていてもよい。電子顕微鏡画像Aを含む少なくとも1つの電子顕微鏡画像において、それぞれ、連結部5の断面は、次の条件を満たす大空隙率領域5bおよび小空隙率領域5aを含む。小空隙率領域5aは、正極活物質体2の表面に沿って配置されており、その空隙率Raは、大空隙率領域5bの空隙率Rbよりも小さい。図1に、小空隙率領域5aの一部の拡大図xaと、小空隙率領域5aの他の一部の拡大図yaを示している。図1に、大空隙率領域5bの一部の拡大図xbと、大空隙率領域5bの他の一部の拡大図ybを示している。拡大図yaでは、拡大図xaと異なり、空隙(隙間)をわかりやすくするため、導電材粒子4とpH調整剤7の図示を省略している。拡大図yaおよび拡大図ybでは、空隙(隙間)をわかりやすくするため、導電材粒子4とpH調整剤7の図示を省略している。
 図1には、比較対象として、リチウムとニッケルを含む正極活物質体22を有する従来の非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像Bの模式図も表示されている。正極活物質体22同士を連結する連結部25は、ほぼ導電材粒子24から構成されている。電子顕微鏡画像Bにおいて、正極活物質体22同士を連結する連結部25の断面には、空隙が存在する。連結部25の断面において、連結部25内のどの領域の断面の空隙率もほぼ同じである。連結部25の断面の空隙率は、小空隙率領域5aの空隙率Raよりも大空隙率領域5bの空隙率Rbに近い値である。連結部25の断面の空隙率は、大空隙率領域5bの空隙率Rbとほぼ同じであってもよい。連結部25の断面の空隙率は、大空隙率領域5bの空隙率Rbよりも小空隙率領域5aの空隙率Raに近い値であってもよい。
 電子顕微鏡画像Aにおいて、空隙率の小さい小空隙率領域5aには、電解液が浸み込みにくい。しかし、連結部5の断面は、空隙率の小さい小空隙率領域5aと、空隙率の大きい大空隙率領域5bとを含む。空隙率の大きい大空隙率領域5bには、電解液が浸み込みやすい。そのため、連結部5が小空隙率領域5aを有していても、リチウムイオンの移動の自由度を従来の正極と同程度に確保できることがわかった。
 さらに、連結部5が空隙率の小さい小空隙率領域5aを含んでいることで、電池の充電時および放電時に正極活物質体2が膨張又は収縮しても、連結部5における導電材粒子4同士の連結が、従来の正極の連結部25よりも切れにくくなる。それにより、連結部5による電子の伝導性が向上して、電池の電極抵抗が低くなる。
 これらの結果、従来の非水電解液二次電池よりも、充放電効率が向上する。
 連結部5は複数の導電材粒子4を含んでいるため、連結部5の空隙率が、従来の正極の連結部25の空隙率より極端に大きくなることはない。したがって、大空隙率領域5bの空隙率Rbは、従来の連結部25の空隙率と同程度である。小空隙率領域5aの空隙率Raは、従来の連結部25の空隙率より小さい。小空隙率領域5aは、複数の導電材粒子4と複数のpH調整剤7とを含んでいる。pH調整剤7は、導電材粒子同士の間の隙間を埋める。小空隙率領域5aの少なくとも一部は、連結部5の正極活物質体2の表面に沿って配置される。つまり、連結部5の正極活物質体2の表面に沿った部分が、導電材粒子4とpH調整剤7とを含んでいる。それにより、正極活物質体2の一部は小空隙率領域5aに固定された状態となる。そのため、電池の充電時および放電時に正極活物質体2が膨張又は収縮しても、正極活物質体2のクラックが従来の正極よりも生じにくい。したがって、正極活物質体2のクラックの発生が抑制されたことで、電池の使用による充放電効率の低下が抑制される。また、従来の非水電解液二次電池に比べて、正極活物質体2のクラックの発生による正極1の劣化を抑制できる。
 また、連結部5の正極活物質体2の表面に沿った部分の空隙率が小さいことにより、電解液が連結部5を通って正極活物質体2の表面に接しにくくなる。つまり、連結部5に対する電解液の浸みこみやすさを確保しつつ、電解液が連結部5を通って正極活物質体2に接触するのを抑制できる。電解液が正極活物質体2に接しにくいことにより、高電圧で電池が使用される場合でも電解液が電気分解しにくくなる。よって、従来の非水電解液二次電池に比べて、高電圧で使用しても、電解液の電気分解による電池の劣化を抑制できる。
 以上により、正極1の断面において、連結部5の断面が、正極活物質体2の表面に沿って配置された空隙率の小さい小空隙率領域5aを含むことで、リチウムとニッケルを含む正極活物質体を使用した従来の非水電解液二次電池用正極に比べて、電池特性を高めつつ、電池の耐久性を高めることができる。
 なお、リチウムとニッケルを含む正極活物質を用いた従来の非水電解液二次電池用正極を作製する際にプレス加工することによって、連結部の空隙率が局所的に小さくなる場合がある。しかし、本願発明者らの研究から、プレス加工により連結部の空隙率が局所的に小さくなることによって、連結部に、空隙率の小さい部分が局所的に形成された場合、本発明の実施形態の正極1の効果は得られないことがわかった。
 例えば、プレス加工により、連結部の中央付近に、局所的に空隙率の小さい部分が形成される場合がある。この場合、局所的に空隙率の小さい部分は正極活物質体の表面に沿って配置されないため、連結部において、正極活物質体の表面に沿った部分に電解液が浸み込みやすい。これにより、電解液が正極活物質体の表面に接しやすい。そのため、高電圧で使用した場合、電解液が分解しやすい。したがって、電池が劣化しやすい。
 また、プレス加工により、正極活物質体の表面の近くに、局所的に空隙率の小さい部分が形成される場合がある。しかし、本願発明者らの研究から、この場合も、本発明の実施形態の正極1の効果は得られないことがわかった。
(本発明の実施形態の具体例)
 次に、本発明の実施形態の具体例の非水電解液二次電池用正極1について、図1を参照しつつ説明する。基本的に、本発明の実施形態の具体例は、上述した本発明の実施形態の特徴を全て有している。
 非水電解液二次電池用正極1は、シート状である。非水電解液二次電池用正極1は、正極活物質体2と、バインダー3と、連結部5と、集電体6とを有する。連結部5は、正極活物質体2同士を連結している。連結部5は、複数の導電材粒子4およびpH調整剤7を含む。導電材粒子4は、直径又は厚さが1μm以下である、導電性を有する物質である。連結部5は、導電材粒子4以外に導電性を有する物質を含まない。非水電解液二次電池用正極1は、リチウムイオンを吸蔵可能および放出可能に構成されている。非水電解液二次電池用正極1は、非水電解液二次電池用正極1の製造過程においてプレス加工されている。非水電解液二次電池用正極1は、正極1の厚み方向にプレス加工されている。
 バインダー3は、正極活物質体2同士を接続している。バインダー3は、連結部5の一部分と、連結部5の他の一部分とを接続している。バインダー3は、正極活物質体2と連結部5を接続している。バインダー3は、正極活物質体2の一部および連結部5を集電体6に接続している。バインダー3は、導電材粒子4同士を接続していてもよい。バインダー3は、水に溶解可能なバインダー又は水に分散可能なバインダーである。以下において、水に溶解可能なバインダーおよび水に分散可能なバインダーを水系バインダーと総称することがある。水系バインダーは、例えば、アクリル系樹脂を主成分とするアクリル系バインダーである。
 正極活物質体2は、一次粒子である正極活物質粒子2aが凝集して形成された二次粒子である。正極活物質粒子2aおよび正極活物質体2は、粒子状である。正極活物質体2は、リチウムとニッケルを含む複合酸化物を含んでいる。正極活物質体2は、リチウムとニッケルに加えて、他の金属を含んでいてもよい。つまり、正極活物質体2は、リチウムとニッケルと他の金属を含む複合酸化物を含んでいてもよい。
 正極活物質体2のニッケル含有量は、30mol%以上である。正極活物質体2のニッケル含有量は、30mol%でもよく、50mol%でもよく、80mol%でもよい。正極活物質体2のニッケル含有量は、正極活物質粒子2aのニッケル含有量と同じである。正極活物質体2のニッケル含有量とは、正極活物質粒子2aに含まれる金属元素に占めるニッケルの割合である。
 導電材粒子4は、粒子状でもよく、粒子状以外の形状でもよい。導電材粒子4は、球状でもよく、球状以外の形状でもよい。直径が1μm以下の導電材粒子4は、例えば、カーボンブラック、微小なグラファイトおよびカーボンナノチューブである。カーボンブラックは、ドメインでもよく、アグリゲートでもよい。厚さが1μm以下の導電材粒子4は、例えば、グラフェンである。連結部5に、1種類の導電材粒子4だけが含まれていてもよく、複数種類の導電材粒子4が含まれていてもよい。
 例えば、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像にカーボンブラックの断面が映っている場合、その電子顕微鏡画像に映ったカーボンブラックの断面の面積と同一面積を有する円の直径は1μm以下である。例えば、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像にカーボンブラックの断面が映っている場合、その電子顕微鏡画像に映ったカーボンブラックの断面の最大長さは1μm以下である。例えば、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像にカーボンブラックの表面が映っている場合、その電子顕微鏡画像に映ったカーボンブラックの輪郭で囲まれた領域の面積と同一面積を有する円の直径は1μm以下である。例えば、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像にカーボンブラックの表面が映っている場合、その電子顕微鏡画像に映ったカーボンブラックの輪郭の最大長さは1μm以下である。
 例えば、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像に微小なグラファイトの断面が映っている場合、その電子顕微鏡画像に映った微小なグラファイトの断面の面積と同一面積を有する円の直径は1μm以下である。例えば、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像に微小なグラファイトの断面が映っている場合、その電子顕微鏡画像に映った微小なグラファイトの断面の最大長さは1μm以下である。例えば、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像に微小なグラファイトの表面が映っている場合、その電子顕微鏡画像に映った微小なグラファイトの輪郭に囲まれた領域の面積と同一面積を有する円の直径は1μm以下である。例えば、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像に微小なグラファイトの表面が映っている場合、その電子顕微鏡画像に映った微小なグラファイトの表面の最大長さは1μm以下である。
 例えば、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像に、グラフェンにおける、炭素原子の六員環が連なった面に交差する側面又は炭素原子の六員環が連なった面に交差する断面が映っている場合、その電子顕微鏡画像に映った側面又は断面において、炭素原子の六員環が連なった面に直交する方向の長さは、1μm以下である。
 例えば、導電材粒子4が、軸方向に長いカーボンナノチューブである場合、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像にカーボンナノチューブの軸方向に直交する断面が映っている場合、その電子顕微鏡画像に映ったカーボンナノチューブの軸方向に直交する断面の面積と同一面積を有する円の直径は1μm以下である。
 例えば、導電材粒子4が、軸方向に長いカーボンナノチューブである場合、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像にカーボンナノチューブの軸方向に直交する表面又は断面が映っている場合、その電子顕微鏡画像に映ったカーボンナノチューブの最大長さは1μm以下である。
 正極作製時のプレス加工などにより、グラフェンは、正極において、炭素原子の六員環が連なった面が集電体6と平行になるように配列されていることが多い。したがって、連結部5に含まれる導電材粒子4がグラフェンである場合、正極1の断面の電子顕微鏡画像において、連結部5の断面に、グラフェンの、炭素原子の六員環が連なった面に交差する断面又は炭素原子の六員環が連なった面に交差する側面が現れることが多い。例えば、非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像にグラフェンの炭素原子の六員環が平面状または略平面状に連なった面に直交する面が映っているとき、その電子顕微鏡画像において、グラフェンの炭素原子の六員環が平面状または略平面状に連なった面に直交する方向の最大長さは1μm以下である。
 導電材粒子4の直径が1μm以下である場合、その導電材粒子4の厚さは1μmを超えてもよく、その導電材粒子4の厚さは1μm以下でもよい。導電材粒子4の直径が1μm以下である場合、その導電材粒子の長手方向長さが1μmを超えてもよく、その導電材粒子4の長手方向長さが1μm以下でもよい。導電材粒子4の厚さが1μm以下である場合、その導電材粒子4の直径は1μmを超えてもよく、その導電材粒子4の直径は1μm以下でもよい。例えば、グラフェンにおいて、炭素原子の六員環が連なった面の直径又は炭素原子の六員環が連なった面の最大長さは、1μmを超える場合もあり、1μm以下である場合もある。しかし、グラフェンの厚さは1μmであるため、グラフェンは、厚さが1μm以下である導電材粒子4に含まれる。
 連結部5に含まれるpH調整剤7の種類は、限定されない。pH調整剤7は、例えば、酸性化合物、塩基性化合物、弱酸性化合物、弱塩基性化合物、塩酸化合物、硝酸化合物、硫酸化合物、有機酸および無機酸のうちの少なくとも1つである。pH調整剤7は、上記に例示した化合物に限定されない。
 集電体6は、アルミニウムを含んでいることが好ましい。集電体6は、例えば、アルミニウム箔であってもよい。集電体6は、例えば、アルミニウムを含むアルミニウム合金の金属箔であってもよい。集電体6は、アルミニウムを含んでいなくてもよい。
 図1には、正極1の断面の電子顕微鏡画像Aの模式図を表示している。電子顕微鏡画像Aは、正極1を厚み方向に沿って切断した断面の画像である。電子顕微鏡画像Aは、バインダー3が映らない条件で撮影された画像である。具体的には、電子顕微鏡画像Aは、加速電圧が5kV以上20kV以下で撮影された画像である。図1の電子顕微鏡画像Aに、バインダー3が映っていない。電子顕微鏡画像Aは、バインダー3がほぼ映らない条件で撮影された画像でもよい。図1の電子顕微鏡画像Aに、バインダー3が映っていてもよい。電子顕微鏡画像Aは、例えば、走査型電子顕微鏡によって撮影された電子顕微鏡画像でもよく、電界放射型走査電子顕微鏡によって撮影された電子顕微鏡画像でもよい。電子顕微鏡画像Aは二次電子像であるが、電子像の種類は二次電子像に限らない。例えば、電子顕微鏡画像Aは反射電子像でもよい。
 図1の電子顕微鏡画像Aに、複数の正極活物質体2の断面と連結部5の断面が存在する。図1の電子顕微鏡画像Aの模式図において、連結部5は、独立した複数の部分で構成されているが、この構成に限らない。1つの電子顕微鏡画像において、連結部5は、全て繋がった1つの物であってもよい。
 電子顕微鏡画像Aにおいて、連結部5の断面は、大空隙率領域5bと、正極活物質体2の表面に沿って配置され、その空隙率Raが大空隙率領域5bの空隙率Rbよりも小さい小空隙率領域5aとを含む。電子顕微鏡画像Aにおいて、連結部5の断面は、複数の大空隙率領域5bと複数の小空隙率領域5aとを含む。複数の大空隙率領域5bのいずれかと複数の小空隙率領域5aのいずれかは、隣り合う2つの正極活物質体2の間に配置されている。隣り合う2つの正極活物質体2の間に配置された大空隙率領域5bと小空隙率領域5aは、接していてもよく、接していなくてもよい。隣り合う2つの正極活物質体2の間において、小空隙率領域5aは、大空隙率領域5bより正極1の表面に近い。大空隙率領域5bは、ほぼ導電材粒子4から構成されている。大空隙率領域5bにおいて、導電材粒子4同士の間に、空隙が存在する。小空隙率領域5aは、導電材粒子4とpH調整剤7とを含む。小空隙率領域5aにおいて、pH調整剤7は、導電材粒子4同士の間、および、導電材粒子4の周囲に存在する。小空隙率領域5aは、pH調整剤7によって少なくとも一部が覆われた導電材粒子4を含む。小空隙率領域5aは、pH調整剤7によって覆われていない導電材粒子4を含んでいてもよい。小空隙率領域5aには、導電材粒子4同士の間に、空隙が殆ど存在しない。小空隙率領域5aにおける導電材粒子4同士の空隙は、大空隙率領域5bにおける導電材粒子4同士の空隙より少ない。そのため、小空隙率領域5aの空隙率Raは、大空隙率領域5bの空隙率Rbより小さい。小空隙率領域5aにおいても、大空隙率領域5bにおいても、複数の導電材粒子4は同じように分散している。そのため、小空隙率領域5aの空隙率Raと大空隙率領域5bの空隙率Rbの相違は、導電材粒子4の分散の仕方によって生じるものではない。
 連結部5の断面において、電子顕微鏡画像Aの小空隙率領域5aに対応する部分は、複数の導電材粒子4を接続するバインダー3を含んでいてもよい。連結部5の断面において、電子顕微鏡画像Aの大空隙率領域5bに対応する部分は、複数の導電材粒子4を接続するバインダー3を含んでいてもよい。電子顕微鏡画像Aにおいて、小空隙率領域5aの空隙に、バインダー3が存在してもよい。連結部5の断面において、電子顕微鏡画像Aの小空隙率領域5aの空隙に対応する部分に、バインダー3が存在してもよい。電子顕微鏡画像Aにおいて、大空隙率領域5bの空隙に、バインダー3が存在してもよい。連結部5の断面において、電子顕微鏡画像Aの大空隙率領域5bの空隙に対応する部分に、バインダー3が存在してもよい。
 連結部5が、直径が1μm以下の導電材粒子4を含む場合、電子顕微鏡画像Aにおいて、小空隙率領域5aの面積および大空隙率領域5bの面積は、それぞれ、直径が1μm以下の導電材粒子4の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上であることが好ましい。
 導電材粒子4の直径は、大空隙率領域5bに含まれる1つまたは複数の導電材粒子4の直径でもよい。導電材粒子4の直径は、連結部5において大空隙率領域5b以外の大空隙率領域に含まれる1つまたは複数の導電材粒子4の直径でもよい。
 導電材粒子4の直径は、小空隙率領域5aに含まれる1つまたは複数の導電材粒子4の直径でもよい。導電材粒子4の直径は、連結部5において小空隙率領域5a以外の小空隙率領域に含まれる1つまたは複数の導電材粒子4の直径でもよい。
 連結部5が、厚さが1μm以下の導電材粒子4を含む場合、電子顕微鏡画像Aにおいて、小空隙率領域5aの面積および大空隙率領域5bの面積は、それぞれ、厚さが1μm以下の導電材粒子4の厚さにその導電材粒子4の直径を乗じることによって得られた値の10倍以上であることが好ましい。
 導電材粒子4の厚さは、大空隙率領域5bに含まれる1つまたは複数の導電材粒子4の厚さでもよい。導電材粒子4の厚さは、連結部5において大空隙率領域5b以外の大空隙率領域に含まれる1つまたは複数の導電材粒子4の厚さでもよい。
 導電材粒子4の厚さは、小空隙率領域5aに含まれる1つまたは複数の導電材粒子4の厚さでもよい。導電材粒子4の厚さは、連結部5において小空隙率領域5a以外の小空隙率領域に含まれる1つまたは複数の導電材粒子4の厚さでもよい。
 連結部5が、直径が1μm以下の導電材粒子4と厚さが1μm以下の導電材粒子4を含む場合、電子顕微鏡画像Aにおいて、小空隙率領域5aの面積および大空隙率領域5bの面積は、それぞれ、直径が1μm以下の導電材粒子4の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上であり、且つ、厚さが1μm以下の導電材粒子4の厚さにその導電材粒子4の直径を乗じることによって得られた値の10倍以上であることが好ましい。
 連結部5が、直径が1μm以下の導電材粒子4を含む場合、電子顕微鏡画像Aにおいて、大空隙率領域5bは、直径が1μm以下の導電材粒子4を10個以上含む領域を含むことが好ましい。
 連結部5が、直径が1μm以下の導電材粒子4を含む場合、電子顕微鏡画像Aにおいて、小空隙率領域5aの面積は、大空隙率領域5bにおいて、直径が1μm以下の導電材粒子4を10個以上含む領域の面積以上であることが好ましい。電子顕微鏡画像Aにおける小空隙率領域5aにおいて、導電材粒子4の各々を特定しにくい場合でも、小空隙率領域5aの面積を、上記面積にすることにより、小空隙率領域5aをある程度大きくすることができる。連結部5が、直径が1μm以下の導電材粒子4を含む場合、電子顕微鏡画像Aにおいて、小空隙率領域5aは、直径が1μm以下の導電材粒子4を10個以上含む領域を含んでもよい。
 連結部5が、厚さが1μm以下の導電材粒子4を含む場合、電子顕微鏡画像Aにおいて、大空隙率領域5bは、厚さが1μm以下の導電材粒子4を10個以上含む領域を含むことが好ましい。
 連結部5が、厚さが1μm以下の導電材粒子4を含む場合、電子顕微鏡画像Aにおいて、小空隙率領域5aの面積は、大空隙率領域5bにおいて、厚さが1μm以下の導電材粒子4を10個以上含む領域の面積以上であることが好ましい。電子顕微鏡画像Aにおける小空隙率領域5aにおいて、導電材粒子4の各々を特定しにくい場合でも、小空隙率領域5aの面積を、上記面積にすることにより、小空隙率領域5aをある程度大きくすることができる。連結部5が、厚さが1μm以下の導電材粒子4を含む場合、電子顕微鏡画像Aにおいて、小空隙率領域5aは、厚さが1μm以下の導電材粒子4を10個以上含む領域を含んでもよい。
 連結部5が、直径が1μm以下の導電材粒子4と厚さが1μm以下の導電材粒子4を含む場合、電子顕微鏡画像Aにおいて、大空隙率領域5bは、直径が1μm以下の導電材粒子4と厚さが1μm以下の導電材粒子4を合計10個以上含む領域を含むことが好ましい。
 連結部5が、直径が1μm以下の導電材粒子4と厚さが1μm以下の導電材粒子4を含む場合、電子顕微鏡画像Aにおいて、小空隙率領域5aの面積は、大空隙率領域5bにおいて、直径が1μm以下の導電材粒子4と厚さが1μm以下の導電材粒子4を合計10個以上含む領域の面積以上であることが好ましい。連結部5が、直径が1μm以下の導電材粒子4と厚さが1μm以下の導電材粒子4を含む場合、電子顕微鏡画像Aにおいて、小空隙率領域5aは、直径が1μm以下の導電材粒子4と厚さが1μm以下の導電材粒子4を合計10個以上含む領域を含んでもよい。
 電子顕微鏡画像Aの拡大倍率は、1,000倍以上8,000倍以下が好ましい。電子顕微鏡画像Aの拡大倍率は、例えば、2,000倍以上でもよく、3,000倍以上でもよく、4,000倍以上であってもよく、5,000倍以上でもよく、6,000倍以上であってもよく、7,000倍以上であってもよい。電子顕微鏡画像Aの拡大倍率は、例えば、7,000倍以下であってもよく、6,000倍以下であってもよく、5,000倍以下であってもよく、4,000倍以下であってもよく、3,000倍以下であってもよく、2,000倍以下であってもよい。電子顕微鏡画像Aの拡大倍率は、4,000倍以上が特に好ましい。1つの電子顕微鏡画像Aにおいて、連結部5は、1つ又は複数の大空隙率領域5bを有する。1つの電子顕微鏡画像Aにおいて、連結部5は、1つ又は複数の小空隙率領域5aを有する。電子顕微鏡画像Aにおける小空隙率領域5aの空隙率Raは、ゼロであってもよく、ゼロよりも大きくてもよい。大空隙率領域5bは、正極活物質体2の表面に沿った部分であってもよい。電子顕微鏡画像Aにおいて、小空隙率領域5aに、導電材粒子4以外の物質が確認される。小空隙率領域5aに、導電材粒子4と導電材粒子4以外の物質が確認されてもよい。
 連結部5のこれらの特徴は、正極1の1つの断面における少なくとも部分的に一致しない複数箇所又は複数の断面が撮影された複数の電子顕微鏡画像(図示せず)で確認できる。つまり、正極1の断面の離れた複数箇所又は正極1の複数の断面が撮影された複数の電子顕微鏡画像において、それぞれ、連結部5の断面は、大空隙率領域5bと、小空隙率領域5aとを含む。よって、連結部5の小空隙率領域5aは、電子顕微鏡画像の撮影の仕方によって偶然にできたものではない。複数の電子顕微鏡画像でこの特徴を確認できれば、連結部5の断面に小空隙率領域5aが存在しない電子顕微鏡画像があってもよい。
 大空隙率領域5bの空隙率は、従来の正極の連結部25の断面の空隙率と同程度である。電子顕微鏡画像Aにおいて、大空隙率領域5bには、複数の導電材粒子4が確認される。大空隙率領域5bの空隙は、導電材粒子4と導電材粒子4との間の隙間である。小空隙率領域5aの空隙の最大面積は、大空隙率領域5bの空隙の最大面積より小さい。小空隙率領域5aの空隙の最大面積は、大空隙率領域5bの空隙の最大面積より小さくてもよい。小空隙率領域5aの空隙の最小面積は、大空隙率領域5bの空隙の最小面積より小さくてもよい。小空隙率領域5aは、大空隙率領域5bの空隙の最小面積以上の面積の空隙を含んでいてもよい。
 電子顕微鏡画像Aにおいて、小空隙率領域5aの空隙率Raは、大空隙率領域5bの空隙率Rbの半分以下であってもよい。この場合、小空隙率領域5aの空隙率Raは大き過ぎない。小空隙率領域5aの空隙率Raが大空隙率領域5bの空隙率Rbの半分以下であるとは、言い換えると、大空隙率領域5bの空隙率Rbが小空隙率領域5aの空隙率Raの2倍以上である。この場合、大空隙率領域5bの空隙率Rbは小さ過ぎない。この関係は、1つの電子顕微鏡画像Aだけでなく、正極1の1つの断面における少なくとも部分的に一致しない複数箇所又は複数の断面が撮影された複数の電子顕微鏡画像(図示せず)で成立してもよい。少なくとも1つの電子顕微鏡画像でこの関係が成立する場合に、この関係が成立しない電子顕微鏡画像があってもよい。つまり、空隙率Raが空隙率Rbの半分以下となる電子顕微鏡画像と、空隙率Raが空隙率Rbの半分を超える電子顕微鏡画像の両方があってもよい。
 電子顕微鏡画像Aにおける小空隙率領域5aの空隙率Raは、10%未満であってもよく、5%未満であってもよい。この場合、小空隙率領域5aの空隙率Raは大き過ぎない。正極1の1つの断面における少なくとも部分的に一致しない複数箇所又は複数の断面が撮影された複数の電子顕微鏡画像(図示せず)において、小空隙率領域5aの空隙率Raが上記数値範囲内であってもよい。また、空隙率Raが10%未満となる電子顕微鏡画像と、空隙率Raが10%以上となる電子顕微鏡画像の両方があってもよい。空隙率Raが5%未満となる電子顕微鏡画像と、空隙率Raが5%以上となる電子顕微鏡画像の両方があってもよい。
 電子顕微鏡画像Aにおける大空隙率領域5bの空隙率Rbは、5%以上であってもよく、10%以上であってもよい。この場合、大空隙率領域5bの空隙率Rbは小さ過ぎない。正極1の1つの断面における少なくとも部分的に一致しない複数箇所又は複数の断面が撮影された複数の電子顕微鏡画像(図示せず)において、空隙率Rbが上記数値範囲内であってもよい。また、空隙率Rbが5%以上となる電子顕微鏡画像と、空隙率Rbが5%未満となる電子顕微鏡画像の両方があってもよい。空隙率Rbが10%以上となる電子顕微鏡画像と、空隙率Rbが10%未満となる電子顕微鏡画像の両方があってもよい。
 本実施形態の具体例において、電子顕微鏡画像Aの正極活物質体2の断面には、空隙がほぼ存在しない。正極活物質体2の断面の空隙率はほほゼロである。電子顕微鏡画像Aには、正極活物質体2同士の隙間、正極活物質体2と連結部5との隙間、および、連結部5の一部と連結部5の他の部分との隙間が存在する。なお、このような隙間の奥には、正極1の断面の電子顕微鏡画像Aで確認できなくても、正極活物質体2又は連結部5が存在する。ここで、正極1の断面の電子顕微鏡画像において、集電体6と非水電解液二次電池用正極1の表面との間の領域を、有効領域と称する。電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率Rcは、ゼロよりある程度大きいものの、極端に大きくなることはない。電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率Rcは、例えば10%程度である。
 電子顕微鏡画像Aにおける小空隙率領域5aの空隙率Raは、電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率Rcより小さくてもよい。上述したように、電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率Rcは、極端に大きくなることはない。そのため、小空隙率領域5aの空隙率Raは大き過ぎない。正極1の1つの断面における少なくとも部分的に一致しない複数箇所又は複数の断面が撮影された複数の電子顕微鏡画像(図示せず)において、この関係が成立してもよい。この関係が成立する電子顕微鏡画像と、この関係が成立しない電子顕微鏡画像の両方があってもよい。
 電子顕微鏡画像Aにおける大空隙率領域5bの空隙率Rbは、電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率Rc以上であってもよい。上述したように、電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率Rcは、ゼロよりもある程度大きい。そのため、大空隙率領域5bの空隙率Rbは小さ過ぎない。正極1の1つの断面における少なくとも部分的に一致しない複数箇所又は複数の断面が撮影された複数の電子顕微鏡画像(図示せず)において、この関係が成立してもよい。この関係が成立する電子顕微鏡画像と、この関係が成立しない電子顕微鏡画像の両方があってもよい。
 電子顕微鏡画像Aにおける小空隙率領域5aの空隙率Raは、電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率Rcの2/3以下でもよい。上述したように、電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率Rcは、極端に大きくなることはない。そのため、小空隙率領域5aの空隙率Raは大き過ぎない。正極1の1つの断面における少なくとも部分的に一致しない複数箇所又は複数の断面が撮影された複数の電子顕微鏡画像(図示せず)において、この関係が成立してもよい。この関係が成立する電子顕微鏡画像と、この関係が成立しない電子顕微鏡画像の両方があってもよい。
 小空隙率領域5aの空隙率Raが大き過ぎないことにより、以下の効果が得られる。連結部5における導電材粒子4同士の連結が切れにくくなるため、充放電効率を高められる。さらに、正極活物質体2にクラックが発生しにくくなるため、正極1の劣化を抑制できる。加えて、電解液が電気分解しにくくなるため、電池の劣化を抑制できる。
 大空隙率領域5bの空隙率Rbが小さ過ぎないことにより、連結部5に電解液が浸みこみやすくなる。それにより、連結部5におけるリチウムイオンの移動の自由度を確保できる。よって、小空隙率領域5aによる電池の充放電効率の向上を妨げない。
 空隙率の算出は、例えば、電子顕微鏡画像Aの二値化処理を利用して行ってもよい。電子顕微鏡画像Aに対して二値化処理を行うことで、電子顕微鏡画像Aを、正極1の断面における空隙を示す暗領域と、空隙でない部分を示す明領域に区別できる。また、この二値化処理を行うことで、暗領域の面積を算出できる。また、明領域の面積を算出することもできる。図1の電子顕微鏡画像Aの模式図において、空隙でない部分とは、正極活物質体2における切断位置にある領域と連結部5における切断位置にある領域である。図1の電子顕微鏡画像Aの模式図において、空隙とは、正極活物質体2における切断位置および連結部5における切断位置のいずれも視認できない領域である。電子顕微鏡画像Aの大空隙率領域5bの空隙率Rbは、電子顕微鏡画像Aの二値化処理により得られる大空隙率領域5bに占める暗領域の面積の比率でもよい。電子顕微鏡画像Aの小空隙率領域5aの空隙率Raは、電子顕微鏡画像Aの二値化処理により得られる小空隙率領域5aに占める暗領域の面積の比率でもよい。電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率Rcは、電子顕微鏡画像Aの二値化処理により得られる電子顕微鏡画像Aの有効領域に占める暗領域の面積の比率でもよい。空隙率の算出方法は、電子顕微鏡画像Aの二値化処理を利用した方法に限らない。二値化処理を使った算出結果と大幅に異なることが無ければ、二値化処理以外の方法を採用してもよい。
 空隙率の算出に、電子顕微鏡画像Aの二値化処理を利用する場合、以下であることが好ましい。
 小空隙率領域5aの空隙率Raと大空隙率領域5bの空隙率Rbを比較する場合、小空隙率領域5aの空隙率Raの算出に用いる二値化処理の閾値と、大空隙率領域5bの空隙率Rbの算出に用いる二値化処理の閾値は同じであることが好ましい。例えば、電子顕微鏡画像Aの二値化処理により得られる小空隙率領域5aの空隙率は、同じ閾値を用いた電子顕微鏡画像Aの二値化処理により得られる大空隙率領域5bの空隙率よりも小さい。電子顕微鏡画像Aの二値化処理により得られる小空隙率領域5aの空隙率は、同じ閾値を用いた電子顕微鏡画像Aの二値化処理により得られる大空隙率領域5bの空隙率の半分以下であることが好ましい。
 小空隙率領域5aの空隙率Raと電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率Rcを比較する場合、小空隙率領域5aの空隙率Raの算出に用いる閾値と電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率Rcの算出に用いる閾値は同じであることが好ましい。例えば、電子顕微鏡画像Aの二値化処理により得られる小空隙率領域5aの空隙率は、同じ閾値を用いた電子顕微鏡画像Aの二値化処理により得られる電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率よりも小さいことが好ましい。電子顕微鏡画像Aの二値化処理により得られる小空隙率領域5aの空隙率は、同じ閾値を用いた電子顕微鏡画像Aの二値化処理により得られる電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率の2/3以下であることが好ましい。
 大空隙率領域5bの空隙率Rbと電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率Rcを比較する場合、大空隙率領域の空隙率の算出に用いる閾値と電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率の算出に用いる閾値は同じであることが好ましい。例えば、電子顕微鏡画像Aの二値化処理により得られる大空隙率領域5bの空隙率は、同じ閾値を用いた電子顕微鏡画像Aの二値化処理により得られる電子顕微鏡画像Aの有効領域の空隙率よりも大きいことが好ましい。
 非水電解液二次電池用正極1は、例えば、以下の方法で製造される。
 正極活物質体2と、水溶性又は水分散性のバインダー3と、導電材粒子4と、水を含む溶媒又は分散媒と、pH調整剤7とを混合し、スラリーを作製する。バインダー3が水溶性の場合、溶媒100wt%に対して50wt%以上が水であることが好ましい。pH調整剤7は、例えば、酸性化合物、塩基性化合物、弱酸性化合物、弱塩基性化合物、塩酸化合物、硝酸化合物、硫酸化合物、有機酸および無機酸のうちの少なくとも1つである。pH調整剤7は、上記に例示した化合物に限定されない。スラリーは、増粘剤等の種々の添加剤を含んでいてもよい。増粘剤として、例えば、セルロース誘導体、アクリル樹脂等を用いることができる。なお、増粘剤は上記に例示した増粘剤に限定されない。作製したスラリーを集電体6に塗布する。その後、スラリーを乾燥させる。スラリーの乾燥温度は、例えば、pH調整剤7の蒸発温度より低いことが好ましい。スラリーの乾燥温度は、例えば50℃~130℃程度である。得られる正極1が所望の電極密度となるように、乾燥させたスラリーおよび集電体6を、集電体6の厚み方向にプレスする。これにより、非水電解液二次電池用正極1が得られる。図1に示す電子顕微鏡画像Aは、バインダー3および増粘剤が映らない条件で撮影された画像である。図1に示す電子顕微鏡画像Aには、バインダー3および増粘剤が現れていない。
 図2は、本発明の実施形態の具体例の非水電解液二次電池用正極1を用いて作製される非水電解液二次電池11の断面模式図である。図2に示す非水電解液二次電池11は、上記実施形態の非水電解液二次電池用正極1を用いて作製される非水電解液二次電池の一例である。
 非水電解液二次電池11は、非水電解液二次電池用正極1と、負極12と、2枚のセパレータ13、容器14と、蓋15と、図示しない非水電解液とを備える。正極1、負極12および2枚のセパレータ13は、角筒状の容器14に収容されている。正極1、負極12および2枚のセパレータ13は、角柱状に巻回されている。セパレータ13には非水電解液が含浸されている。容器14の開口は、蓋15によって閉じられている。
 負極12は、リチウムイオンを吸蔵可能および放出可能に構成されている。負極12は、負極活物質を含む。負極活物質に、例えば、炭素材料、合金および金属酸化物から選択される1つ又は2つ以上を用いることができる。セパレータ13は、正極1と負極12とを絶縁する。セパレータ13は、電解液を保持可能に構成されている。非水電解液は、非水溶媒(水を含まない溶媒)と電解質とを含む。電解質は水を含まない溶媒に溶解している。負極12、セパレータ13、容器14、蓋15および非水電解液等には、一般的な非水電解液二次電池に用いられているものを使用することができる。
 非水電解液二次電池11の25±2℃での正極活物質粒子の重量当たりの0.1C放電容量は、正極活物質粒子2aの材質、正極活物質粒子2aの径および正極活物質体2の径に依存する最大放電容量の90%以上である。0.1C放電容量が最大放電容量の90%以上である場合、非水電解液二次電池11は実用化に十分に耐えることができるレベルである。
 非水電解液二次電池用正極1を用いて、JIS K5600-5-1に準拠し、直径3mmの円筒形マンドレルを使用した耐屈曲性試験を行った場合、正極活物質体2および連結部5は集電体6から剥離されない。つまり、非水電解液二次電池用正極1において、正極活物質体2および連結部5は、この耐屈曲性試験で剥離されないような接続強度で、集電体6に接続されている。そのため、非水電解液二次電池用正極1を用いて非水電解液二次電池11を製造する過程および非水電解液二次電池11の使用時に、正極活物質体2および連結部5が集電体6から剥離しにくい。また、剥離の要因となる集電体6の腐食が生じていない。集電体6の腐食がないため、非水電解液二次電池11の耐久性が高い。
 非水電解液二次電池11は、例えば、以下の方法で製造される。
 正極1と負極12の間にセパレータ13が介在するように、正極1、負極12、および2枚のセパレータを巻回する。そして、巻回したものを容器14に収容する。容器14に非水電解液を注入することにより、セパレータ13に非水電解液を含浸させる。容器14の開口を蓋15により閉じる。
 非水電解液二次電池用正極1が用いられた非水電解液二次電池11は、リチウムとニッケルを含む正極活物質体を使用した従来の非水電解液二次電池に比べて、充放電効率を高めつつ、耐久性を高めることができる。
 本発明は、上述した実施形態およびその具体例に限られるものではなく、請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。以下、本発明の実施形態の変更例について説明する。なお、上述した構成と同じ構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。後述する変更例は、適宜組み合わせて実施可能である。
 本発明において、ある電子顕微鏡画像の大空隙率領域の空隙率は、同じ電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率より小さくてもよい。本発明において、ある電子顕微鏡画像の小空隙率領域の空隙率は、同じ電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率以上であってもよい。
 実施形態の具体例において、電子顕微鏡画像Aの正極活物質体2の断面は、空隙を有さない。しかし、本発明の正極活物質体の断面は、空隙を有していてもよい。この場合、電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率は大きくなる。大空隙率領域の空隙率は、電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率より小さくてもよい。大空隙率領域の空隙率は、正極活物質体に空隙が無いと仮定して算出される電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率以上であることが好ましい。
 実施形態の具体例の正極1の断面の電子顕微鏡画像Aにおいて、空隙でない部分は、正極活物質体2における切断位置にある領域および連結部5における切断位置にある領域だけである。しかし、本発明において、正極の断面の電子顕微鏡画像における空隙でない部分とは、この部分に限らない。本発明において、正極の断面の電子顕微鏡画像における空隙でない部分とは、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値より高い部分を含んでいてもよい。
 実施形態の具体例の正極1の断面の電子顕微鏡画像Aにおいて、空隙は、正極活物質体2における切断位置および連結部5における切断位置のいずれも視認できない領域である。本発明において、正極の断面の電子顕微鏡画像における空隙とは、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値以下の部分を含んでいてもよい。
 実施形態の具体例では、1つの電子顕微鏡画像において、複数の正極活物質体2の断面と連結部5の断面が存在し、その電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体2における切断位置にある領域および連結部5における切断位置にある領域であり、空隙は、正極活物質体2における切断位置および連結部5における切断位置のいずれも視認できない領域である場合について述べた。
 1つの電子顕微鏡画像において、正極活物質体の断面、連結部の断面およびこれら以外の他の物質の断面が映っている場合、その電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体における切断位置にある領域と、連結部における切断位置にある領域と、正極活物質体および連結部以外の他の物質における切断位置にある領域である。またこの場合、空隙は、正極活物質体における切断位置、連結部における切断位置および他の物質における切断位置のいずれも視認できない領域である。
 実施形態の具体例では、1つの電子顕微鏡画像における小空隙率領域の空隙率と同じ電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率の大小関係について述べた。
 本発明において、小空隙率領域と大空隙率領域が確認された第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域の空隙率は、第2の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率より小さくてもよい。また、本発明において、小空隙率領域と大空隙率領域が確認された第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域の空隙率は、第2の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率の2/3以下でもよい。但し、第2の電子顕微鏡画像は、正極の断面が撮影されたバインダーの映っていない電子顕微鏡画像であって、第1の電子顕微鏡画像と電子像の種類および加速電圧が同じで撮影対象が異なる。第1の電子顕微鏡画像と第2の電子顕微鏡画像の拡大倍率は同じであってもよく、異なっていてもよい。第2の電子顕微鏡画像は、小空隙率領域と大空隙率領域が確認されてもよく、確認されなくてもよい。この大小関係が成立する場合、小空隙率領域の空隙率が大き過ぎない。それにより、実施形態の具体例で述べた効果が得られる。1つの第2の電子顕微鏡画像に対して上記の大小関係を満たす第1の電子顕微鏡画像の数は、複数であってもよい。1つの第1の電子顕微鏡画像に対して上記の大小関係を満たす第2の電子顕微鏡画像の数は、複数であってもよい。
 空隙率の算出に電子顕微鏡画像の二値化処理を利用する場合、第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域の空隙率の算出に用いる閾値と、第2の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率の算出に用いる閾値は同じであることが好ましい。
 なお、ここでの第2の電子顕微鏡画像は、本発明における第2の電子顕微鏡画像に相当し、ここでの第1の電子顕微鏡画像は、本発明における第1の電子顕微鏡画像に相当する。
 実施形態の具体例では、1つの電子顕微鏡画像における大空隙率領域の空隙率と同じ電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率の大小関係について述べた。
 本発明において、小空隙率領域と大空隙率領域が確認された第1の電子顕微鏡画像における大空隙率領域の空隙率は、第2の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率以上であってもよい。但し、第2の電子顕微鏡画像は、正極の断面が撮影されたバインダーの映っていない電子顕微鏡画像であって、第1の電子顕微鏡画像と電子像の種類および加速電圧が同じで撮影対象が異なる。第1の電子顕微鏡画像と第2の電子顕微鏡画像の拡大倍率は同じであってもよく、異なっていてもよい。第2の電子顕微鏡画像は、小空隙率領域と大空隙率領域が確認されてもよく、確認されなくてもよい。この大小関係が成立する場合、大空隙率領域の空隙率が小さ過ぎない。それにより、実施形態の具体例で述べた効果が得られる。1つの第2の電子顕微鏡画像に対して上記の大小関係を満たす第1の電子顕微鏡画像の数は、複数であってもよい。1つの第1の電子顕微鏡画像に対して上記の大小関係を満たす第2の電子顕微鏡画像の数は、複数であってもよい。
 空隙率の算出に電子顕微鏡画像の二値化処理を利用する場合、第1の電子顕微鏡画像における大空隙率領域の空隙率の算出に用いる閾値と、第2の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率の算出に用いる閾値は同じであることが好ましい。
 なお、ここでの第2の電子顕微鏡画像は、本発明における第4の電子顕微鏡画像に相当し、ここでの第1の電子顕微鏡画像は、本発明における第3の電子顕微鏡画像に相当する。
 本発明において、第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域の空隙率が、第2の電子顕微鏡画像における大空隙率領域の空隙率より小さくなるような第1の電子顕微鏡画像と第2の電子顕微鏡画像はなくてもよい。
 本発明において、第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域の空隙率が、第2の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率より小さくなるような第1の電子顕微鏡画像と第2の電子顕微鏡画像はなくてもよい。
 本発明において、第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域の空隙率が、第2の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率の2/3以下となるような第1の電子顕微鏡画像と第2の電子顕微鏡画像はなくてもよい。
 本発明において、第1の電子顕微鏡画像における大空隙率領域の空隙率が、第2の電子顕微鏡画像における小空隙率領域の空隙率以上となるような第1の電子顕微鏡画像と第2の電子顕微鏡画像はなくてもよい。
 本発明において、第1の電子顕微鏡画像における大空隙率領域の空隙率が、第2の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率以上となるような第1の電子顕微鏡画像と第2の電子顕微鏡画像はなくてもよい。
 本発明において、小空隙率領域の空隙率が5%未満となるような電子顕微鏡画像はなくてもよい。
 本発明において、大空隙率領域の空隙率が5%以上となるような電子顕微鏡画像はなくてもよい。
 上述した第1の電子顕微鏡画像に確認される連結部が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む場合、第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積および大空隙率領域の面積は、それぞれ、直径が1μm以下の導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上であることが好ましい。
 第2の電子顕微鏡画像に確認される連結部が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む場合についても、同様である。
 導電材粒子の直径は、第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域に確認される少なくとも1つの導電材粒子の直径でもよく、第1の電子顕微鏡画像における大空隙率領域に確認される少なくとも1つの導電材粒子の直径でもよく、第2の電子顕微鏡画像における小空隙率領域に確認される少なくとも1つの導電材粒子の直径でもよく、第2の電子顕微鏡画像における大空隙率領域に確認される少なくとも1つの導電材粒子の直径でもよい。導電材粒子の直径は、第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域、第1の電子顕微鏡画像における大空隙率領域、第2の電子顕微鏡画像における小空隙率領域、および第2の電子顕微鏡画像における大空隙率領域の少なくとも1つに確認される少なくとも1つの導電材粒子の直径でもよい。
 上述した第1の電子顕微鏡画像に確認される連結部が、厚さが1μm以下の導電材粒子を含む場合、第1の電子顕微鏡画像において、小空隙率領域の面積および大空隙率領域の面積は、それぞれ、厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値の10倍以上であることが好ましい。
 第2の電子顕微鏡画像に確認される連結部が、厚さが1μm以下の導電材粒子を含む場合についても、同様である。
 導電材粒子の厚さは、第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域に確認される少なくとも1つの導電材粒子の厚さでもよく、第1の電子顕微鏡画像における大空隙率領域に確認される少なくとも1つの導電材粒子の厚さでもよく、第2の電子顕微鏡画像における小空隙率領域に確認される少なくとも1つの導電材粒子の厚さでもよく、第2の電子顕微鏡画像における大空隙率領域に確認される少なくとも1つの導電材粒子の厚さでもよい。導電材粒子の厚さは、第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域、第1の電子顕微鏡画像における大空隙率領域、第2の電子顕微鏡画像における小空隙率領域、および第2の電子顕微鏡画像における大空隙率領域の少なくとも1つに確認される少なくとも1つの導電材粒子の厚さでもよい。
 上述した第1の電子顕微鏡画像に確認される連結部が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む場合、第1の電子顕微鏡画像における大空隙率領域が、直径が1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域を含むことが好ましい。この場合、第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積が、大空隙率領域において、直径が1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域の面積以上であることが好ましい。
 第2の電子顕微鏡画像に存在する連結部が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む場合における大空隙率領域および小空隙率領域についても、同様である。
 上述した第1の電子顕微鏡画像に確認される連結部が、厚さが1μm以下の導電材粒子を含む場合、第1の電子顕微鏡画像における大空隙率領域が、厚さが1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域を含むことが好ましい。この場合、第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域の面積が、大空隙率領域において、厚さが1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域の面積以上であることが好ましい。
 第2の電子顕微鏡画像に存在する連結部が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む場合における大空隙率領域および小空隙率領域についても、同様である。
 上述した第1の電子顕微鏡画像に確認される連結部が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む場合、第1の電子顕微鏡画像における大空隙率領域は、直径が1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域を含むことが好ましい。この場合、第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域は、直径が1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域を含んでもよい。
 第2の電子顕微鏡画像に存在する連結部が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む場合における大空隙率領域および小空隙率領域についても、同様である。
 上述した第1の電子顕微鏡画像に存在する連結部が、厚さが1μm以下の導電材粒子を含む場合、第1の電子顕微鏡画像において、大空隙率領域は、厚さが1μm以下の導電材粒子4を10個以上含む領域を含むことが好ましい。この場合、第1の電子顕微鏡画像における小空隙率領域は、厚さが1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域を含んでもよい。
 第2の電子顕微鏡画像に存在する連結部が、厚さが1μm以下の導電材粒子を含む場合における大空隙率領域および小空隙率領域についても、同様である。
 本発明において、非水電解液二次電池用正極は、直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子に加えて、直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子以外の導電性を有する物質を含んでいてもよい。直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子以外の導電性を有する物質は、連結部に含まれない。直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子以外の導電性を有する物質は、少なくとも一部が連結部に埋設していてもよく、連結部から独立していてもよい。「直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子以外の導電性を有する物質」とは、例えば、直径が1μmを超える球状又は塊状の導電性を有する物質である。
 本発明の実施形態およびその具体例の非水電解液二次電池用正極はシート状である。しかし、本発明の非水電解液二次電池用正極は、シート状以外の形状であってもよい。
 本発明の非水電解液二次電池は、複数の非水電解液二次電池用正極と複数の負極が、セパレータを介して重ねられた構成であってもよい。
 本発明の実施形態の具体例の非水電解液二次電池11の容器14は角筒状であるが、本発明の非水電解液二次電池の容器の形状は角筒状でなくてもよい。例えば、非水電解液二次電池用正極と負極と2枚のセパレータを円柱状に巻回した場合、非水電解液二次電池の容器は円筒状でもよい。
 次に、本発明の実施例1および比較例1~3の非水電解液二次電池用正極について説明する。実施例1は、図1に示す非水電解液二次電池用正極1の一例である。
 先ず、実施例1の非水電解液二次電池用正極と比較例1の非水電解液二次電池用正極の作製方法について説明する。
 正極活物質体として、ニッケル含有量が80mol%のニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム(NCA)を用いた。実施例1と比較例1ともに、この正極活物質体を大気中に1日放置した。その後、正極活物質体と、アクリル系バインダーと、アセチレンブラックと、グラファイトと、溶媒または分散媒としての水と、弱酸性化合物および/又は弱塩基性化合物等のpH調整剤と、増粘剤等の添加剤とを混合することにより、スラリーを作製した。実施例1および比較例1の各々において、作製されたスラリーを電池のスラリーとして使用できるように、混合物のpH、粘度等に応じて、pH調整剤と増粘剤の種類と量を調整した。アセチレンブラックは、直径が1μm以下の導電材粒子である。以下において、アセチレンブラックを、単に「導電材粒子」と称することがある。グラファイトは、直径が1μmを超える、導電性を有する物質である。アクリル系バインダーは、水系バインダーの一種である。その後、スラリーを集電体(アルミニウム箔)に塗布した。その後、スラリーを乾燥させた。乾燥させたスラリーと集電体を、集電体の厚み方向にプレス加工した。これにより非水電解液二次電池用正極が得られた。実施例1および比較例1において、スラリーに混合したpH調整剤の種類は異なる。
 本明細書において、大気は、地球の表層をおおう気体であり、且つ、成分、湿度および温度などが人為的に調整されていないものとする。ここで、成分とは、例えば、窒素や酸素等の比率である。また、本明細書において、空気は、大気の成分、湿度および温度などの要素の少なくとも1つが人為的に調整されたものでもよく、人為的に調整されていないものでもよい。大気は、空気の一種である。
 次に、比較例2の非水電解液二次電池用正極の作製方法について説明する。
 正極活物質体として、実施例1および比較例1と同じく、ニッケル含有量が80mol%のニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム(NCA)を用いた。この正極活物質体を大気中に1日放置した。その後、正極活物質体と、アクリル系バインダーと、アセチレンブラックと、グラファイトと、分散媒としての水とを混合した。混合時に、炭酸ガスを通気させた。これにより、スラリーを作製した。その後、スラリーを集電体(アルミニウム箔)に塗布した。その後、スラリーを乾燥させた。実施例1および比較例1の正極と同じ電極密度の正極が得られるように、乾燥させたスラリーと集電体を、集電体の厚み方向にプレス加工した。これにより非水電解液二次電池用正極が得られた。比較例2において、スラリーに混合したpH調整剤の種類は、実施例1および比較例1と異なる。
 次に、比較例3の非水電解液二次電池用正極の作製方法について説明する。
 正極活物質体として、実施例1、比較例1および比較例2と同じく、ニッケル含有量が80mol%のニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム(NCA)を用いた。正極活物質体と、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)と、アセチレンブラックと、グラファイトと、分散媒としてのNMP(N-メチルー2-ピロリドン)とを混合し、スラリーを作製した。PVDFは、有機溶媒系バインダーの一種である。その後、スラリーを集電体(アルミニウム箔)に塗布した。その後、スラリーを乾燥させた。実施例1、比較例1および比較例2と同じ電極密度の正極が得られるように、乾燥させたスラリーと集電体を、集電体の厚み方向にプレス加工した。これにより非水電解液二次電池用正極が得られた。比較例3の正極の作製は、従来の有機溶媒系バインダーを含む正極を作製する環境とは異なり、低湿度環境において行われた。低湿度環境は、湿度の低い空気が存在する環境である。低湿度環境において、正極活物質は空気中の水とほぼ触れない。それにより、従来の有機溶媒系バインダーを含む正極の作製時とは異なり、スラリー作製前と、スラリー作製中を含む電極作製時に、正極活物質体が大気とほぼ触れなかった。
 実施例1と比較例1~3の非水電解液二次電池用正極を用いて非水電解液二次電池を作製した。作製方法は、本発明の実施形態の具体例で述べた方法と同じである。実施例1と比較例1~3において、負極、セパレータ、および非水電解液の種類は全て同じとした。
 実施例1と比較例1~3の非水電解液二次電池用正極を用いてハーフセル(単極)のCR2032型コイン電池を作製した。一般的な正極ハーフセル(正極単極)と同じく、負極の代わりに、リチウムを使用した。
 実施例1と比較例1~3の非水電解液二次電池用正極を、トリミングナイフにより正極の厚み方向に沿って切断した。アルゴンイオンミリングにより正極の切断面を加工した。その後、切断面にオスミウム(Os)を蒸着することにより、切断面に導通処理を施した。電界放射型走査電子顕微鏡(FE-SEM)によって、実施例1と比較例1~3の非水電解液二次電池用正極の切断面(以下では、単に「断面」と呼ぶ)の電子顕微鏡画像を、バインダーおよび添加剤が全く映らないかほぼ映らない条件で撮影した。実施例1と比較例1~3の撮影条件は全て同じとした。実施例1と比較例1~3の電子顕微鏡画像は、二次電子像である。電界放射型走査電子顕微鏡の加速電圧は、5kVとした。図3~14は、実施例1と比較例1~3の非水電解液二次電池用正極の断面の電子顕微鏡画像である。図3~14に示す電子顕微鏡画像は、拡大倍率が1,000倍および5,000倍で撮影されたものである。拡大倍率が1,000倍の電子顕微鏡画像は、正極の厚み方向全体が映るように撮影された。拡大倍率が5,000倍の電子顕微鏡画像は、正極の断面における中央部と表面付近の2箇所で撮影された。正極の断面の中央部は、正極の断面において、集電体と正極表面との間の領域である有効領域における厚み方向の中央部である。5,000倍の中央部および表面付近の2箇所の電子顕微鏡画像の撮影対象は、それぞれ、1,000倍の電子顕微鏡画像の撮影対象の一部である。図3~14の電子顕微鏡画像に、バインダーおよび添加剤が映っていない。
 <1>電子顕微鏡画像の画像解析
〈実施例1〉
 図3は、実施例1の正極の断面の1,000倍の電子顕微鏡画像である。図4は、実施例1の正極の中央部の断面の5,000倍の電子顕微鏡画像と、5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の一部拡大図である。図5は、実施例1の正極の表面付近の断面の5,000倍の電子顕微鏡画像と、5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の一部拡大図である。1,000倍の電子顕微鏡画像と5,000倍の中央部および表面付近の電子顕微鏡画像において、正極活物質体と、正極活物質体同士を連結する連結部が確認された。各電子顕微鏡画像において、連結部の断面は、大空隙率領域と、正極活物質体の表面に沿って配置された小空隙率領域とを含んでいた。5,000倍の中央部および表面付近の電子顕微鏡画像において、大空隙率領域を線で囲んだ。5,000倍の中央部および表面付近の電子顕微鏡画像において、小空隙率領域を線で囲んだ。各電子顕微鏡画像において、大空隙率領域に、複数の粒状のアセチレンブラックが確認された。
 線で囲んだ大空隙率領域および線で囲んだ小空隙率領域は、電子顕微鏡画像に映った導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上である。線で囲んだ大空隙率領域は、電子顕微鏡画像に映った導電材粒子を10個以上含む領域である。線で囲んだ小空隙率領域は、線で囲んだ大空隙率領域より大きい。導電材粒子は大空隙率領域でも小空隙率領域でも同じように分散している。そのため、線で囲んだ小空隙率領域も、導電材粒子を10個以上含む領域であると考えられる。
 図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、線で囲んだ小空隙率領域の空隙の最大面積は、線で囲んだ大空隙率領域の空隙の最大面積よりも小さかった。
 図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像において、線で囲んだ小空隙率領域の空隙の最大面積は、線で囲んだ大空隙率領域の空隙の最大面積よりも小さかった。
 1,000倍の電子顕微鏡画像と、5,000倍の中央部および表面付近の電子顕微鏡画像において、正極活物質体の断面は、切断位置にある領域だけで構成され、切断位置よりも若干紙面の奥に存在している部分を有さない。各電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体における切断位置にある領域および連結部における切断位置にある領域を含む。さらに、これらの電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値より高い部分を含む。言い換えると、これらの部分が空隙でない部分に含まれるように、二値化処理の閾値を設定する。これらの電子顕微鏡画像において、空隙は、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値以下の部分を含む。
 図3の電子顕微鏡画像を二値化処理することにより、図3の電子顕微鏡画像における有効領域に占める暗領域の面積の比率を算出した。図4および図5の電子顕微鏡画像をそれぞれ二値化処理することにより、各電子顕微鏡画像における有効領域、小空隙率領域および大空隙率領域のそれぞれに占める暗領域の面積の比率を算出した。電子顕微鏡画像の輝度値は、0以上255以下で表した。空隙を示す暗領域と空隙でない部分を示す明領域の境界となる輝度値を、二値化処理の閾値とした。図4および図5の電子顕微鏡画像のそれぞれにおいて、各電子顕微鏡画像における有効領域、小空隙率領域および大空隙率領域のそれぞれに占める暗領域の面積の比率を算出するときの二値化処理の閾値は同じにした。さらに、図3~図5に示す電子顕微鏡画像に対して使用する閾値は同じにした。実施例1において、二値化処理で用いた閾値は、輝度値84とした。二値化処理および暗領域の比率の計算には、画像解析ソフト「ImageJ」を用いた。比較例1~3でも同様のソフトを使用した。以下の説明において、二値化処理によって算出された暗領域の面積の比率を空隙率という。なお、電子顕微鏡画像の輝度値の範囲は、0以上255以下以外の範囲であってもよい。
 参考に、図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、正極活物質体における切断位置にある領域および連結部における切断位置にある領域以外を全て空隙と仮定したときの電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率を、閾値を変えずに算出した。つまり、正極活物質体における切断位置よりも若干紙面の奥に存在している部分および連結部における切断位置よりも若干紙面の奥に存在している部分を全て空隙と仮定したときの電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率を算出した。以下では、この方法で算出した有効領域の空隙率を「有効領域の仮想空隙率」と称することがある。表2には、この方法で算出した有効領域の空隙率を「有効領域の仮想空隙率」と示している。具体的には、以下の方法で空隙率を算出した。
 図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分を黒く塗った。この電子顕微鏡画像を二値化処理することにより、電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率を算出した。電子顕微鏡画像において黒く塗られた部分は、空隙を示す暗領域に含まれる。
 また、同様な方法により、図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率を算出した。
 表2は、図3~図5に示す各電子顕微鏡画像の二値化処理の結果を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、有効領域の仮想空隙率(14.1%)は、画像加工等をせずに同じ閾値を使って算出された有効領域の空隙率(8.7%)より大きい。
 図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像において、有効領域の仮想空隙率(12.9%)は、画像加工等をせずに同じ閾値を使って算出された有効領域の空隙率(7.5%)より大きい。
 図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、連結部は、線で囲んだ小空隙率領域を除き、空隙の分布がほぼ均一である。したがって、図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の連結部において線で囲んだ小空隙率領域を除く部分の空隙率は、図4中の線で囲んだ大空隙率領域の空隙率とほぼ同じである。よって、図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の連結部において線で囲んだ小空隙率領域を除く部分の空隙率は、図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の二値化処理によって得られた、図4中の線で囲まれた大空隙率領域の空隙率(12.7%)とほぼ同じ(ほぼ12.7%)である。
 図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡電子顕微鏡画像において、連結部は、線で囲んだ小空隙率領域を除き、空隙の分布がほぼ均一である。したがって、図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部において線で囲んだ小空隙率領域を除く部分の空隙率は、図5中の線で囲んだ大空隙率領域の空隙率とほぼ同じである。よって、5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部において線で囲んだ小空隙率領域を除く部分の空隙率は、図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の二値化処理によって得られた、図5中の線で囲まれた大空隙率領域の空隙率(11.4%)とほぼ同じ(ほぼ11.4%)である。
 図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の小空隙率領域の空隙率は、図3の1,000倍、図4の5,000倍の中央部および図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率のそれぞれより小さい。
 図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の小空隙率領域の空隙率は、図4の5,000倍の中央部および図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率のそれぞれより小さい。
 図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の大空隙率領域の空隙率は、図3の1,000倍、図4の5,000倍の中央部および図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の暗空隙率のそれぞれより大きい。
 図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の大空隙率領域の空隙率は、図4の5,000倍の中央部および図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率のそれぞれより小さい。
 図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の連結部において図4中の線で囲んだ小空隙率領域を除く部分の空隙率(ほぼ12.7%)は、図3の1,000倍、図4の5,000倍の中央部および図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の暗空隙率のそれぞれより大きい。
 また、図4の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の連結部において図4中の線で囲んだ小空隙率領域を除く部分の空隙率(ほぼ12.7%)は、図4の5,000倍の中央部および図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率のそれぞれより小さい。
 図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の小空隙率領域の空隙率は、図3の1,000倍、図4の5,000倍の中央部および図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率のそれぞれより小さい。
 また、図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の小空隙率領域の空隙率は、図4の5,000倍の中央部および図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率のそれぞれより小さい。
 図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の大空隙率領域の空隙率は、図3の1,000倍、図4の5,000倍の中央部および図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率のそれぞれより大きい。
 また、図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の大空隙率領域の空隙率は、図4の5,000倍の中央部および図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率のそれぞれより小さい。
 図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部において図5中の線で囲んだ小空隙率領域を除く部分の空隙率(ほぼ11.4%)は、図3の1,000倍、図4の5,000倍の中央部および図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率のそれぞれより大きい。
 また、図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部において図5中の線で囲んだ小空隙率領域を除く部分の空隙率(ほぼ11.4%)は、図4の5,000倍の中央部および図5の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率(12.9%)のそれぞれより小さい。
 実施例1の正極の作製時に、プレス加工前の正極の断面において、中央部および表面付近の2箇所の電子顕微鏡画像を観察した。2箇所の電子顕微鏡画像において、連結部の断面は、大空隙率領域と、小空隙率領域とを含んでいた。いずれの電子顕微鏡画像においても、小空隙率領域は、正極活物質体の表面に沿って配置されていた。このことから、プレス加工後に撮影された図3~図5の正極の断面の電子顕微鏡画像において、正極活物質体の表面に沿って配置された小空隙率領域は、プレス加工前に既に存在したことがわかる。したがって、実施例1の正極において、正極活物質体の表面に沿って配置された小空隙率領域は、正極をプレス加工したときに導電材粒子が押し潰されたことによって形成されたものではない。
〈比較例1〉
 図6は、比較例1の正極の断面の1,000倍の電子顕微鏡画像である。図7は、比較例1の正極の断面の中央部の5,000倍の電子顕微鏡画像と、5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の一部拡大図である。図8は、比較例1の正極の断面の表面付近の5,000倍の電子顕微鏡画像と、5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の一部拡大図である。1,000倍の電子顕微鏡画像と5,000倍の中央部および表面付近の電子顕微鏡画像において、正極活物質体と、正極活物質体同士を連結する連結部が確認された。各電子顕微鏡画像において、連結部の断面に、空隙が存在した。連結部の断面全体において、空隙の分布はほぼ均一であった。5,000倍の中央部および表面付近の電子顕微鏡画像において、連結部の一部分を線で囲んだ。各電子顕微鏡画像において、連結部に、複数の粒状のアセチレンブラックが確認された。
 線で囲んだ連結部の一部分は、電子顕微鏡画像に映った導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上である。線で囲んだ連結部の一部分は、導電材粒子を10個以上含む領域である。
 比較例1の5,000倍の正極の断面の中央部の電子顕微鏡画像における連結部の断面の空隙の最大面積は、実施例1の大空隙率領域の空隙の最大面積と同程度であった。
 比較例1の5,000倍の正極の断面の表面付近の電子顕微鏡画像における連結部の断面の空隙の最大面積は、実施例1の大空隙率領域の空隙の最大面積と同程度であった。
 1,000倍の電子顕微鏡画像と、5,000倍の中央部および表面付近の電子顕微鏡画像において、正極活物質体の断面は、切断位置にある領域だけで構成され、切断位置よりも若干紙面の奥に存在している部分を有さない。各電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体における切断位置にある領域および連結部における切断位置にある領域を含む。さらに、これらの電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値より高い部分を含む。言い換えると、これらの領域が空隙でない部分に含まれるように、二値化処理の閾値を設定する。これらの電子顕微鏡画像において、空隙は、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値以下の部分を含む。
 図6の電子顕微鏡画像を二値化処理することにより、図6の電子顕微鏡画像における有効領域の空隙率を算出した。図7および図8の電子顕微鏡画像をそれぞれ二値化処理することにより、各電子顕微鏡画像における有効領域および連結部の一部のそれぞれの空隙率を算出した。電子顕微鏡画像の輝度値は、0以上255以下で表した。図7および図8の電子顕微鏡画像のそれぞれにおいて、各電子顕微鏡画像における有効領域および連結部の空隙率を算出するときの二値化処理の閾値は同じにした。さらに、図6~図8に示す電子顕微鏡画像に対して使用する閾値は同じにした。比較例1において、二値化処理で用いた閾値は、輝度値80とした。
 参考に、図7の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率を算出した。また、図8の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率を算出した。
 表3は、図6~図8に示す各電子顕微鏡画像の二値化処理の結果を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 図7の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、有効領域の仮想空隙率(8.8%)は、画像加工等をせずに同じ閾値を使って算出された有効領域の空隙率(7.4%)より大きい。
 図8の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像において、有効領域の仮想空隙率(5.9%)は、画像加工等をせずに同じ閾値を使って算出された有効領域の空隙率(4.5%)より大きい。
 図7の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、連結部の空隙の分布はほぼ均一である。したがって、図7の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率は、図7中の線で囲んだ連結部の一部分の空隙率とほぼ同じである。よって、図7の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、連結部の空隙率は、図7の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の二値化処理によって得られた、図7中の線で囲まれた連結部の一部分の空隙率(10.8%)とほぼ同じ(ほぼ10.8%)である。
 図8の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像において、連結部の空隙の分布はほぼ均一である。したがって、図8の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率は、図8中の線で囲んだ連結部の一部分の空隙率とほぼ同じである。よって、図8の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像において、連結部の空隙率は、図8の5,000倍の電子顕微鏡画像の二値化処理によって得られた、図8中の線で囲まれた連結部の一部分の空隙率(12.5%)とほぼ同じ(ほぼ12.5%)である。
 図7の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率(ほぼ10.8%)は、図6の1,000倍、図7の5,000倍の中央部および図8の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率のそれぞれより大きい。
 また、図7の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率(ほぼ10.8%)は、図7の5,000倍の中央部および図8の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率のそれぞれより大きい。
 図8の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率(ほぼ12.5%)は、図6の1,000倍、図7の5,000倍の中央部および図8の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率のそれぞれより大きい。
 また、図8の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率(ほぼ12.5%)は、図7の5,000倍の中央部および図8の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率のそれぞれより大きい。
 比較例1の正極の作製時に、プレス加工前の正極の断面において、中央部および表面付近の2箇所の電子顕微鏡画像を観察した。2箇所の電子顕微鏡画像において、連結部の断面全体に、空隙が存在した。いずれの電子顕微鏡画像においても、連結部の断面全体の空隙の分布がほぼ均一であった。プレス加工後に撮影された図7および図8の正極の断面の電子顕微鏡画像においても、連結部の断面全体の空隙の分布がほぼ均一であった。プレス加工後の図7および図8の電子顕微鏡画像における各空隙の面積は、プレス加工前の2箇所の電子顕微鏡画像における各空隙の面積より小さかった。このことから、比較例1の正極はプレス加工されたことにより、連結部の断面の全体において、空隙がほぼ均一に小さくなったと考えられる。
〈比較例2〉
 図9は、比較例2の正極の断面の1,000倍の電子顕微鏡画像である。図10は、比較例2の正極の断面の中央部の5,000倍の電子顕微鏡画像と、5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の一部拡大図である。図11は、比較例2の正極の断面の表面付近の5,000倍の電子顕微鏡画像と、5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の一部拡大図である。1,000倍の電子顕微鏡画像と5,000倍の中央部および表面付近の電子顕微鏡画像において、正極活物質体と、正極活物質体同士を連結する連結部が確認された。各電子顕微鏡画像において、連結部の断面に、空隙が存在した。連結部の断面全体において、空隙の分布はほぼ均一であった。5,000倍の中央部および表面付近の電子顕微鏡画像において、連結部の一部分を線で囲んだ。各電子顕微鏡画像において、連結部に、複数の粒状のアセチレンブラックが確認された。
 線で囲んだ連結部の一部分は、電子顕微鏡画像に映った導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上である。線で囲んだ連結部の一部分は、導電材粒子を10個以上含む領域である。
 比較例2の5,000倍の正極の断面の中央部の電子顕微鏡画像における連結部の断面の空隙の最大面積は、実施例1の大空隙率領域の空隙の最大面積より大きかった。
 比較例2の5,000倍の正極の断面の表面付近の電子顕微鏡画像における連結部の断面の空隙の最大面積は、実施例1の大空隙率領域の空隙の最大面積より大きかった。
 1,000倍の電子顕微鏡画像と、5,000倍の中央部および表面付近の電子顕微鏡画像において、正極活物質体の断面は、切断位置にある領域だけで構成され、切断位置よりも若干紙面の奥に存在している部分を有さない。各電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体における切断位置にある領域および連結部における切断位置にある領域を含む。さらに、これらの電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値より高い部分を含む。言い換えると、これらの領域が空隙でない部分に含まれるように、二値化処理の閾値を設定する。これらの電子顕微鏡画像において、空隙は、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値以下の部分を含む。
 図9の電子顕微鏡画像を二値化処理することにより、図9の電子顕微鏡画像における有効領域の空隙率を算出した。図10および図11の電子顕微鏡画像をそれぞれ二値化処理することにより、各電子顕微鏡画像における有効領域および連結部の一部のそれぞれに占める暗領域の面積の比率を算出した。電子顕微鏡画像の輝度値は、0以上255以下で表した。図10および図11の電子顕微鏡画像のそれぞれにおいて、各電子顕微鏡画像における有効領域および連結部の暗領域の面積の比率を算出するときの二値化処理の閾値は同じにした。さらに、図9~図11に示す電子顕微鏡画像に対して使用する閾値は同じにした。比較例2において、二値化処理で用いた閾値は、輝度値85とした。
 参考に、図10の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率を算出した。また、図11の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率を算出した。
 表4は、図9~図11に示す各電子顕微鏡画像の二値化処理の結果を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 図10の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、有効領域の仮想空隙率(12.6%)は、画像加工等をせずに同じ閾値を使って算出された有効領域の空隙率(10.2%)より大きい。
 図11の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像において、有効領域の仮想空隙率(8.4%)は、画像加工等をせずに同じ閾値を使って算出された有効領域の空隙率(6.7%)より大きい。
 図10の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、連結部の空隙の分布はほぼ均一である。したがって、図10の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率は、図10中の線で囲んだ連結部の一部分の空隙率とほぼ同じである。よって、図10の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、連結部の空隙率は、図10の5,000倍の電子顕微鏡画像の二値化処理によって得られた、図10中の線で囲まれた連結部の一部分の空隙率(15.7%)とほぼ同じ(ほぼ15.7%)である。
 図11の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像において、連結部の空隙の分布はほぼ均一である。したがって、図11の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率は、図11中の線で囲んだ連結部の一部分の空隙率とほぼ同じである。よって、図11の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像において、連結部の空隙率は、図11の5,000倍の電子顕微鏡画像の二値化処理によって得られた、図11中の線で囲まれた連結部の一部分の空隙率(15.0%)とほぼ同じ(ほぼ15.0%)である。
 図10の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率(ほぼ15.7%)は、図9の1,000倍、図10の5,000倍の中央部および図11の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率のそれぞれより大きい。
 また、図10の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率(ほぼ15.7%)は、図10の5,000倍の中央部および図11の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の正極活物質体の有効領域の仮想空隙率のそれぞれより大きい。
 図11の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率(ほぼ15.0%)は、図9の1,000倍、図10の5,000倍の中央部および図11の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率のそれぞれより大きい。
 また、図11の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率(ほぼ15.0%)は、図10の5,000倍の中央部および図11の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の正極活物質体の有効領域の仮想空隙率のそれぞれより大きい。
 比較例2の正極の作製時に、プレス加工前の正極の断面において、中央部および表面付近の2箇所の電子顕微鏡画像を観察した。2箇所の電子顕微鏡画像において、連結部の断面全体に、空隙が存在した。いずれの電子顕微鏡画像においても、連結部の断面全体の空隙の分布がほぼ均一であった。プレス加工後に撮影された図10および図11の正極の断面の電子顕微鏡画像においても、連結部の断面全体の空隙の分布がほぼ均一であった。プレス加工後の図10および図11の電子顕微鏡画像における各空隙の面積は、プレス加工前の2箇所の電子顕微鏡画像における各空隙の面積より小さかった。このことから、比較例2の正極はプレス加工されたことにより、連結部の断面全体の空隙がほぼ均一に小さくなったと考えられる。
〈比較例3〉
 図12は、比較例3の正極の断面の1,000倍の電子顕微鏡画像である。図13は、比較例3の正極の断面の中央部の5,000倍の電子顕微鏡画像と、5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の一部拡大図である。図14は、比較例3の正極の断面の表面付近の5,000倍の電子顕微鏡画像と、5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の一部拡大図である。1,000倍の電子顕微鏡画像と5,000倍の中央部および表面部の電子顕微鏡画像において、正極活物質体と、正極活物質体同士を連結する連結部が確認された。
 線で囲んだ連結部の一部分は、電子顕微鏡画像に映った導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上である。線で囲んだ連結部の一部分は、導電材粒子を10個以上含む領域である。
 1,000倍の電子顕微鏡画像と5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、連結部の断面全体における空隙の分布はほぼ均一であった。5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、連結部の一部分を線で囲んだ。
 5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像において、連結部の断面のほぼ全体において空隙の分布はほぼ均一であったが、局所的に空隙率が小さい部分が存在した。5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像において、空隙の分布がほぼ均一である領域の一部分(第1部分)と、第1部分より空隙率が小さい第2部分および第3部分を線で囲んだ。
 各電子顕微鏡画像において、連結部に、複数の粒状のアセチレンブラックが確認された。
 比較例3の5,000倍の正極の断面の中央部の電子顕微鏡画像における連結部の断面の空隙の最大面積は、実施例1の大空隙率領域の空隙の最大面積と同程度であった。
 比較例3の5,000倍の正極の断面の表面付近の電子顕微鏡画像における連結部の断面において、第1部分の空隙の最大面積は、実施例1の大空隙率領域の空隙の最大面積と同程度であった。比較例3の5,000倍の正極の断面の表面付近の電子顕微鏡画像における連結部の断面において、第2部分の空隙の最大面積は、実施例1の大空隙率領域の空隙の最大面積より小さく、実施例1の小空隙率領域の空隙の最大面積と同程度であった。比較例3の5,000倍の正極の断面の表面付近の電子顕微鏡画像における連結部の断面において、第3部分の空隙の最大面積は、実施例1の大空隙率領域の空隙の最大面積より小さく、実施例1の小空隙率領域の空隙の最大面積と同程度であった。
 1,000倍の電子顕微鏡画像と、5,000倍の中央部および表面付近の電子顕微鏡画像において、正極活物質体の断面は、切断位置にある領域だけで構成され、切断位置よりも若干紙面の奥に存在している部分を有さない。各電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体における切断位置にある領域および連結部における切断位置にある領域を含む。さらに、これらの電子顕微鏡画像において、空隙でない部分は、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値より高い部分を含む。言い換えると、これらの領域が空隙でない部分に含まれるように、二値化処理の閾値を設定する。これらの電子顕微鏡画像において、空隙は、正極活物質体および連結部の各々における切断位置よりも若干紙面の奥に存在していることが視認できる部分であって、画像の輝度又は明度が閾値以下の部分を含む。
 図12の電子顕微鏡画像を二値化処理することにより、図12の電子顕微鏡画像における有効領域の空隙率を算出した。図13の電子顕微鏡画像を二値化処理することにより、図13の電子顕微鏡画像における有効領域および連結部の一部のそれぞれの空隙率を算出した。図13の電子顕微鏡画像における有効領域および連結部の暗領域の面積の比率を算出するときの閾値を同じにした。図14の電子顕微鏡画像をそれぞれ二値化処理することにより、図14の電子顕微鏡画像における有効領域、第1部分、第2部分および第3部分のそれぞれの空隙率を算出した。図14の電子顕微鏡画像における有効領域、第1部分、第2部分および第3部分の暗領域の面積の比率を算出するときの閾値を同じにした。さらに、図12~図14に示す電子顕微鏡画像に対して使用する閾値は同じにした。比較例3において、二値化処理で用いた閾値は、輝度値82とした。
 参考に、図13の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率を算出した。また、図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率を算出した。
 表5は、図12~図14に示す各電子顕微鏡画像の二値化処理の結果を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 図13の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、有効領域の仮想空隙率(10.3%)は、画像加工等をせずに同じ閾値を使って算出された有効領域の空隙率(7.5%)より大きい。
 図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像において、有効領域の仮想空隙率(8.4%)は、画像加工等をせずに同じ閾値を使って算出された有効領域の空隙率(7.5%)は、画像加工等をせずに同じ閾値を使って算出された有効領域の空隙率(6.2%)より大きい。
 図13の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、連結部の空隙の分布はほぼ均一である。したがって、図13の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率は、図13中の線で囲んだ連結部の一部分の空隙率とほぼ同じである。よって、図13の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像において、連結部の空隙率は、図13の5,000倍の電子顕微鏡画像の二値化処理によって得られた図13中の線で囲まれた連結部の一部分の空隙率(11.6%)とほぼ同じ(ほぼ11.6%)である。
 図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像において、連結部は、第2部分および第3部分を除き、空隙の分布はほぼ均一である。したがって、図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部において第2部分および第3部分を除く部分の空隙率は、連結部の第1部分の空隙率とほぼ同じである。よって、図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部において第2部分および第3部分を除く部分の空隙率は、図14の5,000倍の電子顕微鏡画像の二値化処理によって得られた連結部の第1部分の空隙率(9.7%)とほぼ同じ(ほぼ9.7%)である。
 図13の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率(ほぼ11.6%)は、図12の1,000倍、図13の5,000倍の中央部および図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率のそれぞれより大きい。
 また、図13の5,000倍の中央部表面付近の電子顕微鏡画像の連結部の空隙率(ほぼ11.6%)は、図13の5,000倍の中央部および図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率より大きい。
 図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部において空隙の分布がほぼ均一である部分の空隙率(ほぼ9.7%)は、図12の1,000倍、図13の5,000倍の中央部および図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率のそれぞれより大きい。
 また、図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部において空隙の分布がほぼ均一である部分の空隙率(ほぼ9.7%)は、図13の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率より小さい。
 図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部において空隙の分布がほぼ均一である部分の空隙率(ほぼ9.7%)は、図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率より大きい。
 図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部の第2部分の空隙率は、図12の1,000倍および図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率より大きい。
 図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部の第2部分の空隙率は、図13の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率より小さい。
 また、図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部の第2部分の空隙率は、図13の5,000倍の中央部および図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率より小さい。
 図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部の第3部分の空隙率は、図12の1,000倍および図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率より大きい。
 図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部の第3部分の空隙率は、図13の5,000倍の中央部の電子顕微鏡画像の有効領域の空隙率より小さい。
 また、図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の連結部の第3部分の空隙率は、図13の5,000倍の中央部および図14の5,000倍の表面付近の電子顕微鏡画像の有効領域の仮想空隙率より小さい。
 比較例3の正極の作製時に、プレス加工前の正極の断面において、中央部および表面付近の2箇所の電子顕微鏡画像を観察した。
 プレス加工前の正極の断面の中央部において、連結部の断面全体に、空隙が存在した。プレス加工前の正極の断面の中央部において、連結部の断面全体の空隙の分布はほぼ均一であった。プレス加工後に撮影された図13の正極の断面の中央部の電子顕微鏡画像においても、連結部の断面全体の空隙の分布がほぼ均一であった。プレス加工後の図13の電子顕微鏡画像における各空隙の面積は、プレス加工前の中央部の電子顕微鏡画像における各空隙の面積より小さかった。このことから、比較例3の正極はプレス加工されたことにより、正極の断面の中央部において、連結部の断面の空隙がほぼ均一に小さくなったと考えられる。
 プレス加工前の正極の断面の表面付近において、連結部の断面全体に、空隙が存在した。プレス加工前の正極の断面の表面付近において、連結部の断面全体の空隙の分布はほぼ均一であった。プレス加工後に撮影された図14の正極の断面の表面付近の電子顕微鏡画像においても、連結部の断面全体の空隙の分布がほぼ均一であったが、局所的に空隙率が小さい部分が存在した。このことから、比較例3の正極はプレス加工されたときに、正極の断面の表面付近においても、連結部の断面の空隙がほぼ均一に小さくなったが、正極の断面の表面付近において、正極活物質体間の距離が短い領域に存在する連結部の断面に、局所的に空隙率が小さい部分が形成されたと考えられる。そのため、図14の正極の断面の表面付近の電子顕微鏡画像において、連結部に、空隙率が小さい第2部分および第3部分が局所的に存在したと考えられる。
 なお、連結部の断面全体において、局所的に空隙率が小さい部分を除いた領域の空隙の分布はほぼ均一であった。
 <2>電池性能の評価
 実施例1および比較例1~3の非水電解液二次電池の性能を評価した。
 <2-1>0.1C放電容量比
 作製したCR2032型電池を用い、実施例1および比較例1~3の正極ハーフセルの0.1C放電容量を電圧4.3~3.0Vの範囲でそれぞれ測定した。正極ハーフセルの0.1C放電容量は、正極活物質粒子の重量当たりの0.1C放電容量である。それぞれの正極ハーフセルの0.1C放電容量は、25±2℃の環境下で測定した。有機溶媒系バインダーを使用した比較例3の正極ハーフセルの0.1C放電容量を、各材料における0.1C最大放電容量とした。測定された結果に基づいて下記式により0.1C放電容量比を算出した。その結果を表6に示す。
 0.1C放電容量比=(0.1C放電容量/0.1C最大放電容量)×100
 <2-2>0.1C初回充放電効率
 CR2032型電池を用い、実施例1および比較例1~3の正極ハーフセルの初回の充放電における0.1C充電容量および0.1C放電容量をそれぞれ測定した。25±2℃の環境下で、電流0.1C、充電終止電圧4.3Vおよび充電終止電流0.02Cの条件で定電流定電圧充電を行い、0.1C充電容量を測定した。その後、0.1Cの定電流で放電終止電圧3.0Vまで放電させて0.1C放電容量を測定した。測定結果に基づいて下記の式により0.1C初回充放電効率を算出した。その結果を表5に示す。
 0.1C初回充放電効率=(0.1C放電容量÷0.1C充電容量)×100
 <2-3>0.2C充放電効率
 CR2032型電池を用い、実施例1および比較例1~3の正極ハーフセルの充放電における0.2C充電容量および0.2C放電容量をそれぞれ測定した。25±2℃の環境下で、初回の0.1C充放電を行った後、電流0.2C、充電終止電圧4.3Vおよび充電終止電流0.02Cの条件で定電流定電圧充電を行い、0.2C充電容量を測定した。その後、0.2Cの定電流で放電終止電圧3.0Vまで放電させて0.2C放電容量を測定した。測定結果に基づいて下記の式により0.2C充放電効率を算出した。その結果を表5に示す。
 0.2C充放電効率=(0.2C放電容量÷0.2C充電容量)×100
 <2-4>3C/0.2C放電容量比
 CR2032型電池を用い、実施例1および比較例1~3の正極ハーフセルの0.2C放電容量および3C放電容量を電圧4.3~3.0Vの範囲でそれぞれ測定した。25±2℃の環境下で定電流定電圧充電を行った後、放電終止電圧3.0Vまで放電させて3C放電容量および0.2C放電容量をそれぞれ測定した。定電流定電圧充電は、電流0.2C、充電終止電圧4.3Vおよび充電終止電流0.02Cの条件で行った。3C放電容量は、3Cの電流で放電終止電圧まで放電した場合に取り出された電気量である。3Cは、定電流放電した場合に1/3時間で放電終了となる電流値である。0.2C放電容量は、0.2Cの電流で放電終止電圧まで放電した場合に取り出された電気量である。0.2Cは、定電流放電した場合に5(=1/0.2)時間で放電終了となる電流値である。測定結果に基づいて下記の式により3C/0.2C放電容量比を算出した。その結果を表6に示す。
 3C/0.2C放電容量比=(3C放電容量比/0.2C放電容量比)×100
 3C/0.2C放電容量比が小さいほど、正極の抵抗が大きい。
 <2-5>単極20サイクル目の容量維持率
 CR2032型電池を用い、実施例1および比較例1~3の正極ハーフセル(正極単極)の充電と放電を繰り返す試験を行った。1回の充電と放電を1サイクルとカウントし、各正極ハーフセルにこのサイクルを20回行った。1サイクル目の放電時の放電容量と、20サイクル目の放電時の放電容量を測定した。測定結果に基づいて下記式により容量維持率を算出した。その結果を表6に示す。
 単極20サイクル目の容量維持率=(20サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100
 <2-6>屈曲剥離試験
 実施例1および比較例1~3の正極の屈曲剥離試験を行った。屈曲剥離試験は、JIS K5600-5-1に準拠した耐屈曲性試験を採用した。この試験には、直径3mmの円筒形マンドレルを備えた屈曲試験装置を使用した。試験は以下のような手順で行った。まず、マンドレルが集電体に接するように正極の試料片を試験装置に配置した。その後、マンドレルに沿って正極の試料片を折り曲げた。そして、集電体の剥離の有無を目視で確認した。その結果を表6に示す。
 <2-7>剥離強度
 実施例1および比較例1~3の正極を使って、剥離試験を行った。正極にテープを貼付けた後、テープを正極から引き剥がした。テープを正極から引き剥がすとき、正極に対するテープの角度が180°となるようにした。正極活物質体および連結部が集電体から剥離したときの剥離強度を測定した。剥離強度が6[N/m]を超える場合、正極活物質体および連結部と集電体との接続強度が高い。この場合、電極が腐食していないと判断できる。その結果を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 
 表6から以下のことがわかった。
 連結部が小空隙率領域を含む実施例1の0.1C放電容量比は、90%以上であり、実用化レベルであった。
 連結部の空隙の分布がほぼ均一である比較例1の0.1C放電容量比は、90%未満であり、実用化レベルに至らなかった。
 連結部の空隙の分布がほぼ均一である比較例2は、90%以上であり、実用化レベルであった。
 連結部の空隙の分布がほぼ均一である比較例3の0.1C放電容量比は、90%以上であり、実用化レベルであった。
 連結部が小空隙率領域を含む実施例1の0.1C初回充放電効率は、連結部の空隙の分布がほぼ均一である比較例1~3の0.1C初回充放電効率より高かった。
 連結部が小空隙率領域を含む実施例1の0.2C充放電効率は、連結部の空隙の分布がほぼ均一である比較例1~3の0.2C充放電効率より高かった。
 連結部が小空隙率領域を含む実施例1の3C/0.2C放電容量比は、連結部の空隙の分布がほぼ均一である比較例1および比較例2の3C/0.2C放電容量比より高かった。したがって、連結部が小空隙率領域を含む実施例1の正極の抵抗値は、連結部の空隙の分布がほぼ均一である比較例1および比較例2の正極の抵抗値より低いと推測される。比較例1および比較例2の正極は、水系バインダーを含む正極である。
 連結部が小空隙率領域を含む実施例1の3C/0.2C放電容量比は、連結部の空隙の分布がほぼ均一である比較例3の3C/0.2C放電容量比と同じであった。そのため、連結部が小空隙率領域を含む実施例1の正極の抵抗値は、比較例3の正極の抵抗値と同等であると推測される。比較例3の正極は、有機溶媒系バインダーを含む正極である。
 有機溶媒系バインダーを用いて作製された比較例3の正極は、従来の正極を作製する環境とは異なり、低湿度環境下で正極活物質体が空気中の水分とほぼ触れないように細心の注意を払って作製されている。
 従来、リチウムとニッケルを含む正極活物質体は、水に対して不安定であることが知られている。リチウムとニッケルを含む正極活物質体は、水と混合することで変質しやすい傾向があることが知られている。また、リチウムとニッケルを含む正極活物質体を空気に曝すと、リチウムとニッケルを含む正極活物質体は空気中の水分によって変質する。空気中の水分により一部が変質した正極活物質体を用いて正極を製造した場合、正極活物質体中には、依然として正極活物質粒子が変質した物質が残っている。正極活物質体中に正極活物質粒子が水分により変質した物質が存在することで、正極の抵抗値は高くなる。
 従来の正極の製造方法により正極を製造した場合、実施例1および比較例1、2の正極を作製した環境と同様に、正極活物質体が大気に比較的長時間触れている。よって、従来の正極に含まれる正極活物質体中に、正極活物質粒子が水分により変質した物質が存在する。そのため、従来の方法により作製された正極の抵抗値は高い。
 一方、比較例3の正極は、低湿度環境下で正極活物質体が空気中の水分とほぼ触れないように細心の注意を払って作製された。そのため、有機溶媒系バインダーを用いて作製された比較例3の正極の正極活物質体は、従来の、有機溶媒系バインダーを用いて作製された正極の正極活物質体と異なり、水による変質が殆ど生じていない。
 したがって、比較例3の正極の抵抗値は、従来の、有機溶媒系バインダーを用いて作製された正極の抵抗値より低い。
 また、従来の正極の正極活物質体は大気に比較的長時間触れているため、水分による変質の程度が大きいと考えられる。そのため、正極活物質体が水により殆ど変質していない比較例3の正極の抵抗値と、従来の正極の抵抗値は、ある程度の差があると考えられる。
 実施例1の正極の抵抗値は、この比較例3の正極の抵抗値と同等であると推測される。よって、実施例1の正極の抵抗値は、従来の、有機溶媒系バインダーを含む正極の抵抗値より低いと推測される。
 小空隙率領域を含む実施例1の単極20サイクル目の容量維持率は、連結部の空隙の分布がほぼ均一である比較例1~3の単極20サイクル目の容量維持率より高かった。したがって、小空隙率領域を含む実施例1の正極の耐久性は、連結部の空隙の分布がほぼ均一である比較例1~3の正極の耐久性より高いことがわかった。
 屈曲剥離試験において、小空隙率領域を含む実施例1と、連結部の空隙の分布がほぼ均一である比較例1~3のいずれも、正極活物質体および連結部が集電体から剥離しなかった。このことから、実施例1および比較例1~3の正極のいずれも、正極の加工性が高いことがわかった。さらに、剥離試験において、実施例1および比較例1~3の剥離強度は、6[N/m]を超えた。屈曲剥離試験と剥離試験の結果から、実施例1および比較例1~3の正極いずれにおいても、正極活物質体および連結部と集電体との接続強度が高いため、集電体が腐食していないと判断できる。
 上述した電池特性の評価結果から、小空隙率領域を含む実施例1の充放電効率は、連結部の空隙の分布がほぼ均一である比較例1~3の充放電効率より高いことがわかった。また、小空隙率領域を含む実施例1の電池の耐久性は、連結部の空隙の分布がほぼ均一である比較例1~3の電池の耐久性より高いことがわかった。
 したがって、実施例1は、比較例1~3と比較し、電池特性が高い上に、電池の耐久性が高いことがわかった。
 なお、表6の電池特性の結果から、比較例3は、比較例1および比較例2より、電池特性が高い上に、耐久性が高いと考えられる。この理由として下記が考えられる。
 比較例1および比較例2の正極を作製するときは、正極活物質体が大気に比較的長時間触れた。しかし、比較例3の正極は、比較例1および比較例2の正極を作製した環境と異なり、低湿度環境下で、正極活物質体が空気中の水分とほぼ触れないように細心の注意を払って作製された。したがって、比較例3の正極活物質体は、比較例1および比較例2の正極活物質体より、大気中の水分に触れた量が少ない。
 また、比較例1および比較例2の正極は、水系バインダーを用いて作製されているため、比較例1および比較例2の正極の作製時に、正極活物質体がバインダーに含まれる水に触れている。しかし、比較例3の正極は、水を含まない有機溶媒系バインダーを用いて作製されている。したがって、比較例3の正極活物質体は、バインダーによる水の影響を受けていない。
 上記から、比較例3の正極活物質体は、比較例1および比較例2の正極活物質体より、水による変質が少ないと考えられる。そのため、比較例3の正極は、比較例1および比較例2の正極より、電池特性が高い上に、耐久性が高いと考えられる。
 上記から、実施例1は、比較例1および比較例2と比較し、電池特性が高い上に、電池の耐久性が高い。それに加えて、実施例1は、正極活物質体の水による変質の影響が少ない比較例3よりも、電池特性が高い上に、電池の耐久性が高いことがわかった。
 実施例1の正極の断面における連結部は、プレス加工前およびプレス加工後のいずれにおいても、大空隙率領域と小空隙率領域とを含んでいた。小空隙率領域は、正極のプレス加工前とプレス加工後のいずれにおいても、正極活物質体の表面に沿って配置されていた。この連結部を有する実施例1は、プレス加工前およびプレス加工後のいずれも連結部の空隙の分布がほぼ均一であった比較例1~3より、電池特性が高い上に、電池の耐久性が高かった。
 ここで、プレス加工後の比較例3の正極の断面において、連結部の断面に、局所的に空隙率が小さい部分が確認された。しかし、上述した電池特性の結果から、プレス加工後に連結部に局所的に空隙率が小さい部分が確認された比較例3は、プレス加工前およびプレス加工後のいずれも、連結部が大空隙率領域と小空隙率領域とを含む実施例1より、電池特性が低い上に、耐久性が低いことがわかった。
 このことから、プレス加工後の正極の断面において、連結部に、局所的に空隙率が小さい部分が確認されていても、空隙率が小さい部分がプレス加工により形成されたものであるときは、その空隙率が小さい部分は電池特性および電池の耐久性を向上させることに寄与しないと考えられる。
 電子顕微鏡画像は省略するが、実施例1の正極の中央部および表面付近の断面の8,000倍の電子顕微鏡画像においても、正極活物質体と連結部を確認することができた。8,000倍の電子顕微鏡画像において、連結部の断面は、大空隙率領域と、小空隙率領域とを含んでいた。8,000倍の電子顕微鏡画像において、大空隙率領域に、複数の粒状のアセチレンブラックが確認された。8,000倍の電子顕微鏡画像において、小空隙率領域の少なくとも一部は、正極活物質体の表面に沿って配置されていた。
 また、測定結果は省略するが、実施例1の正極活物質体のニッケル含有量を80mol%未満に変更した場合でも、正極の断面の電子顕微鏡画像において、正極活物質体と連結部を確認することができた。電子顕微鏡画像において、連結部の断面は、大空隙率領域と、小空隙率領域とを含んでいた。大空隙率領域に、複数の粒状のアセチレンブラックが確認された。電子顕微鏡画像において、小空隙率領域の少なくとも一部は、正極活物質体の表面に沿って配置されていた。
 1   非水電解液二次電池用正極
 2   正極活物質体
 2a  正極活物質粒子
 3   バインダー
 4   導電材粒子
 5   連結部
 5a  大空隙率領域
 5b  小空隙率領域
 6   集電体
 7   pH調整剤
 11  非水電解液二次電池
 12  負極
 13  セパレータ
 14  容器
 15  蓋

Claims (16)

  1.  リチウムとニッケルを含む正極活物質粒子が凝集した正極活物質体と、
     直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子、および、pH調整剤を含み、前記導電材粒子以外に導電性を有する物質を含まず、前記正極活物質体同士を連結する連結部と、
     水溶性又は水分散性のバインダーと、
     集電体とを有し、
     プレス加工された非水電解液二次電池用正極であり、
     電子顕微鏡により撮影された前記非水電解液二次電池用正極の断面の少なくとも1つの電子顕微鏡画像において、それぞれ、前記連結部の断面が、大空隙率領域と、前記正極活物質体の表面に沿って配置され、空隙率が前記大空隙率領域の空隙率よりも小さい小空隙率領域とを含む、非水電解液二次電池用正極。
  2.  前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々において、前記小空隙率領域は、少なくとも一部が前記pH調整剤に覆われた前記直径又は厚さが1μm以下の導電材粒子を含むことを特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電池用正極。
  3.  前記連結部が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む場合、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記小空隙率領域の面積および前記大空隙率領域の面積が、それぞれ、前記直径が1μm以下の導電材粒子の直径の1/2を2乗したものに円周率を乗じることによって得られた値の10倍以上であり、
     前記連結部が、厚さが1μm以下の導電材粒子を含む場合、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記小空隙率領域の面積および前記大空隙率領域の面積が、それぞれ、前記厚さが1μm以下の導電材粒子の厚さにその導電材粒子の直径を乗じることによって得られた値の10倍以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の非水電解液二次電池用正極。
  4.  前記連結部が、直径が1μm以下の導電材粒子を含む場合、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記大空隙率領域が、直径が1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域を含み、且つ、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記小空隙率領域の面積が、前記大空隙率領域における、直径が1μm以下の導電材粒子を10個以上含む前記領域の面積以上であり、
     前記連結部が、厚さが1μm以下の導電材粒子を含む場合、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記大空隙率領域が、厚さが1μm以下の導電材粒子を10個以上含む領域を含み、且つ、前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像の各々における前記小空隙率領域の面積が、前記大空隙率領域における、厚さが1μm以下の導電材粒子を10個以上含む前記領域の面積以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の非水電解液二次電池用正極。
  5.  前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像に含まれる第1の電子顕微鏡画像における前記小空隙率領域の前記空隙率が、
     前記第1の電子顕微鏡画像における、前記集電体と前記非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率、および、
     前記第1の電子顕微鏡画像と電子像の種類および加速電圧が同じであって撮影対象が異なる前記非水電解液二次電池用正極の断面が撮影された第2の電子顕微鏡画像における、前記集電体と前記非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率の少なくとも一方より小さいことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極。
  6.  前記第1の電子顕微鏡画像における前記小空隙率領域の前記空隙率が、
     前記第1の電子顕微鏡画像における、前記集電体と前記非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率の2/3、および、
     前記第2の電子顕微鏡画像における、前記集電体と前記非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率の2/3の少なくとも一方以下であることを特徴とする請求項5に記載の非水電解液二次電池用正極。
  7.  前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像に含まれる第3の前記電子顕微鏡画像における前記大空隙率領域の前記空隙率が、
     前記第3の電子顕微鏡画像における、前記集電体と前記非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率、および、
     前記第3の電子顕微鏡画像と電子像の種類および加速電圧が同じであって撮影対象が異なる前記非水電解液二次電池用正極の断面が撮影された第4の電子顕微鏡画像における、前記集電体と前記非水電解液二次電池用正極の表面との間の領域である有効領域の空隙率の少なくとも一方以上であることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極。
  8.  前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像に含まれる第5の電子顕微鏡画像において、前記小空隙率領域の前記空隙率が、前記第5の電子顕微鏡画像における前記大空隙率領域の前記空隙率の半分以下であることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極。
  9.  少なくとも1つの前記電子顕微鏡画像において、前記小空隙率領域の前記空隙率が、5%未満であることを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極。
  10.  少なくとも1つの前記電子顕微鏡画像において、前記大空隙率領域の前記空隙率が、5%以上であることを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極。
  11.  前記空隙率が、前記電子顕微鏡画像に対して、前記電子顕微鏡画像を空隙を示す暗領域と空隙でない部分を示す明領域に区別する二値化処理して得られる、前記暗領域の面積が占める比率であることを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極。
  12.  前記少なくとも1つの電子顕微鏡画像が、1,000倍以上8,000倍以下の拡大倍率で撮影された画像であることを特徴とする請求項1~11のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極。
  13.  前記非水電解液二次電池用正極の1つの断面における少なくとも部分的に一致しない複数箇所又は複数の断面が撮影された複数の前記電子顕微鏡画像において、それぞれ、前記連結部の断面が、前記大空隙率領域と前記小空隙率領域を含むことを特徴とする請求項1~12のいずれか1項に記載の電解液二次電池用正極。
  14.  前記正極活物質粒子に含まれる金属元素に占めるニッケルの割合が、50モル%以上であることを特徴とする請求項1~13のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極。
  15.  前記正極活物質粒子に含まれる金属元素に占めるニッケルの割合が、80モル%以上であることを特徴とする請求項1~14のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極。
  16.  請求項1~15のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極と、負極と、非水電解液とを備える非水電解液二次電池。
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