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公開番号2025074518
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-14
出願番号2023185365
出願日2023-10-30
発明の名称電池用電極および電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H01M 4/133 20100101AFI20250507BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】レート性能の改善。
【解決手段】電池用電極は、基材および負極活物質層を含む。負極活物質層は、基材の表面に配置されている。負極活物質層の厚さ方向と平行な断面は、第1領域および第2領域を含む。厚さ方向において、第1領域は、第2領域と基材との間に配置されている。第1領域は、第1活物質および第1バインダを含む。第2領域は、第2活物質および第2バインダを含む。「A2<A1」かつ「B2<B1」の関係が満たされているか、または、式「A2>A1」かつ「B2>B1」の関係が満たされている。A1は、第1活物質のアスペクト比を示す。A2は、第2活物質のアスペクト比を示す。B1は、第1領域における第1バインダの面積分率を示す。B2は、第2領域における第2バインダの面積分率を示す。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基材および負極活物質層を含み、
前記負極活物質層は、前記基材の表面に配置されており、
前記負極活物質層の厚さ方向と平行な断面は、第１領域および第２領域を含み、
前記厚さ方向において、前記第１領域は、前記第２領域と前記基材との間に配置されており、
前記第１領域は、第１活物質および第１バインダを含み、
前記第２領域は、第２活物質および第２バインダを含み、
下記の式（１）かつ式（２）の関係が満たされているか、または、下記の式（３）かつ式（４）の関係が満たされており、
Ａ２＜Ａ１（１）
Ｂ２＜Ｂ１（２）
Ａ２＞Ａ１（３）
Ｂ２＞Ｂ１（４）
前記式（１）から前記式（４）において、
Ａ１は、前記第１活物質のアスペクト比を示し、
Ａ２は、前記第２活物質のアスペクト比を示し、
Ｂ１は、前記第１領域における前記第１バインダの面積分率を示し、かつ、
Ｂ２は、前記第２領域における前記第２バインダの面積分率を示す、
電池用電極。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記負極活物質層は、１．８以下の屈曲度を有する、
請求項１に記載の電池用電極。
【請求項３】
下記の式（５）の関係がさらに満たされており、
０．０５≦Ｉ
110
／Ｉ
002
（５）
前記式（５）中、
Ｉ
110
は、前記負極活物質層のＸ線回折プロファイルにおいて、（１１０）面の回折強度を示し、かつ、
Ｉ
002
は、前記負極活物質層の前記Ｘ線回折プロファイルにおいて、（００２）面の回折強度を示す、
請求項１に記載の電池用電極。
【請求項４】
前記式（１）かつ前記式（２）の関係、または、前記式（３）かつ前記式（４）の関係のうち、前記式（１）かつ前記式（２）の関係のみが満たされている、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池用電極。
【請求項５】
前記第１活物質および前記第２活物質は、それぞれ独立に、人造黒鉛を含む、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池用電極。
【請求項６】
前記負極活物質層は、２０ｍｇ／ｃｍ
2
以上の目付を有し、かつ、１．１から１．６ｇ／ｃｍ
3
の密度を有する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池用電極。
【請求項７】
下記の式（６）の関係がさらに満たされており、
０．５≦Ｔｘ／（Ｔ１＋Ｔ２）≦０．７（６）
前記式（６）において、
Ｔ１は、前記第１領域の厚さを示し、
Ｔ２は、前記第２領域の厚さを示し、
前記式（１）の関係が満たされている場合、Ｔｘは前記第１領域の厚さを示し、かつ、
前記式（３）の関係が満たされている場合、Ｔｘは前記第２領域の厚さを示す、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池用電極。
【請求項８】
下記の式（７）の関係がさらに満たされている、
１．８％≦｜Ｂ１－Ｂ２｜（７）
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池用電極。
【請求項９】
下記の式（８）の関係がさらに満たされており、
１．８≦Ａｘ（８）
前記式（８）において、
前記式（１）の関係が満たされている場合、Ａｘは前記第１活物質のアスペクト比を示し、かつ、
前記式（３）の関係が満たされている場合、Ａｘは前記第２活物質のアスペクト比を示す、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池用電極。
【請求項１０】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池用電極を含む、
電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池用電極および電池に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特開平１０－２８４０５９号公報は、負極材層の外側表面部に比べて、該負極材層と集電体との界面部に、バインダが多く分布する電極を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平１０－２８４０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
負極活物質層内において、活物質を配向させることが検討されている。例えば、アスペクト比が大きい活物質が使用されることにより、負極活物質層内において、活物質が配向し得る。活物質の配向により、レート性能の改善が期待される。しかし一般に、電極の製造過程において、負極活物質層はプレス加工を受ける。プレス加工時に、活物質が潰されることにより、活物質の配向状態が崩れる可能性がある。
【０００５】
本開示の目的は、レート性能の改善にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、本開示の技術的構成および作用効果が説明される。ただし作用メカニズムは推定を含む。作用メカニズムは、本開示の技術的範囲を限定しない。
【０００７】
１．電池用電極は、基材および負極活物質層を含む。負極活物質層は、基材の表面に配置されている。負極活物質層の厚さ方向と平行な断面は、第１領域および第２領域を含む。厚さ方向において、第１領域は、第２領域と基材との間に配置されている。第１領域は、第１活物質および第１バインダを含む。第２領域は、第２活物質および第２バインダを含む。下記の式（１）かつ式（２）の関係が満たされているか、または、下記の式（３）かつ式（４）の関係が満たされている。
Ａ２＜Ａ１（１）
Ｂ２＜Ｂ１（２）
Ａ２＞Ａ１（３）
Ｂ２＞Ｂ１（４）
式（１）から式（４）において、Ａ１は、第１活物質のアスペクト比を示す。Ａ２は、第２活物質のアスペクト比を示す。Ｂ１は、第１領域における第１バインダの面積分率を示す。Ｂ２は、第２領域における第２バインダの面積分率を示す。
【０００８】
第１領域は、第２領域に比して基材に近接している。第１領域と第２領域との間では、活物質のアスペクト比が異なっている。負極活物質層の断面におけるバインダの面積分率は、バインダの存在量を示す。第１領域と第２領域との間では、バインダの存在量が異なっている。上記の式（１）かつ式（２）の関係、または、上記の式（３）かつ式（４）の関係に示されるように、第１領域および第２領域のうち、活物質のアスペクト比が相対的に大きい方の領域においては、バインダの存在量が相対的に多くなっている。アスペクト比が大きい活物質を含む領域においては、活物質が強く配向し得る。当該領域において、バインダの存在量が多いことにより、活物質の配向状態が強く固定されることが期待される。さらに、他方の領域は、活物質のアスペクト比が相対的に小さく、かつバインダの存在量が相対的に少ないため、プレス加工時にクッションとして機能し得る。これにより、配向した活物質への負荷が軽減され得る。すなわち、プレス加工時、活物質の配向状態が崩れ難いことが期待される。活物質の配向状態が維持されることにより、イオン伝導の促進が期待される。
【０００９】
バインダは、イオン伝導を阻害し得る。負極活物質層の全体において、バインダの存在量が過大になると、レート性能が低下する可能性がある。第１領域および第２領域のうち、一方の領域において、バインダの存在量が少ないことにより、負極活物質層の全体として、所望のイオン伝導が起こることが期待される。以上の作用の相乗により、レート性能の改善が期待される。
【００１０】
２．上記「１」に記載の電池用電極は、例えば、次の構成を含んでいてもよい。
負極活物質層は、１．８以下の屈曲度を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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