[發明專利]二次電池用電極及二次電池

在審

• 申請號: 201980057230.2
• 申請日: 2019-09-06
• 公開（公告）號: CN112640155A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 小西貴;玉木榮一郎
• 申請（專利權）人: 東麗株式會社
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/525;H01M4/62
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍

本發明的目的在于得到二次電池用電極,其能夠以少量的導電助劑實現高輸出功率、及長壽命的二次電池。本發明為二次電池用電極,其具有包含石墨烯和二次電池用活性物質粒子的合劑層，所述二次電池用活性物質粒子至少包含鋰和鎳，利用下述方法確定的、該二次電池用電極的截面中的導電材料部分的平均長徑比為2.0以上。導電材料部分的確定方法：(1)利用掃描擴展電阻顯微鏡法，取得合劑層部分的擴展電阻值。(2)將上述擴展電阻值的全部數據數設為N時，使擴展電阻值按從小到大的順序重新排列，將第0.1N個(0.1N的小數點以后舍去)的擴展電阻值設為R，以0.7R作為閾值，對擴展電阻值的二維數據進行二值化處理，在得到的二值化圖像中，將具有0.7R以下的電阻值的部分作為導電材料部分。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池、全固體電池等二次電池用電極及二次電池。

背景技術

近年來，在智能電話、便攜式電話機等便攜設備、混合動力汽車、電動汽車、家庭用蓄電用途中，鋰離子電池、全固體電池等二次電池的研究開發正在積極進行。由于二次電池的活性物質材料中使用了金屬氧化物等缺乏電子導電性的材料，因此為了賦予電子導電性，使用除了活性物質材料外還添加有碳材料等導電助劑的電極。

作為二次電池的一個大課題,可舉出壽命的提高、即反復充放電時的電池容量的維持。因反復使用而使電池容量降低的原因之一為電子傳導性的降低。在初期，電極緊密地填塞，因此電子傳導性沒有問題，但因反復充放電，活性物質膨脹·收縮，在電極中產生空隙，而且形成由與電解液的分解產物形成的絕緣體的被膜，因此電子導電性極端地降低，結果，電池容量降低。為了防止這樣的電池容量的降低，認為重要的是，在初期形成將活性物質間牢固地連接的導電網絡，抵抗活性物質的膨脹·收縮，并維持該網絡。

為了解決該課題,專利文獻1中,提出了：將導電助劑的凝集體的平均粒徑、平均面積及長徑比(它們是通過對由掃描電子顯微鏡得到的負極的表面照片進行圖像分析得到的)規定在一定范圍，由此改良導電網絡。

專利文獻2中,提出了：將導電助劑的凝集體的大小、分布狀態、及電極的電阻值(它們是通過對電極截面的碳的映射圖像進行分析而得到的)規定在一定范圍，由此改良導電網絡。

另外，提出了：鋰離子電池用電極，其含有石墨烯組合物、電極活性物質、和粘合劑，所述石墨烯組合物含有硫相對于碳的元素比為0.04以上0.12以下的硫脲(例如，參見專利文獻3)；電極，其具有活性物質含有層，所述活性物質含有層包含含有金屬氧化物的活性物質粒子及導電劑，歸屬于導電劑的電阻值1MΩ以下的區域中包含的粒子的真圓度的加權平均值為0.05以上0.4以下，上述真圓度的加權平均值根據上述粒子的面積而加權(例如，參見專利文獻4)；等等。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-14838號公報

專利文獻2：日本特開2015-215947號公報

專利文獻3：日本特表2016-500895號公報

專利文獻4：日本特開2018-160418號公報

發明內容

發明要解決的課題

專利文獻1中，由于使用一次粒子凝集的狀態的碳材料，因此在電極內，碳材料也以凝集體存在。當凝集體在電極內以大于一定范圍的塊存在時，活性物質與導電助劑未接觸的部分的比例變大，活性物質表面的電阻增大，因此電池的輸出功率降低。另外，在如此以塊存在的情況下，因反復使用，容量極端地降低。

專利文獻2中,由于使用了2次粒子為凝集體的碳黑，因此凝集體的最大截面積極大，為400μm²以上、1000μm²以下，不存在導電助劑的部分的比例依然大，因此電池的輸出功率特性降低。另外,因反復使用,容量極端地降低。