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公開番号2025094056
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-24
出願番号2025042637,2024029320
出願日2025-03-17,2013-03-13
発明の名称二次電池
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H01M 4/62 20060101AFI20250617BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】少量の導電助剤で電子伝導性の高い活物質層を形成するための導電助剤の原料と
して用いられる酸化グラフェンを提供する。また、該酸化グラフェンを導電助剤に用いた
非水系二次電池用正極を提供する。
【解決手段】非水系二次電池用正極に用いる導電助剤の原料として用いられる酸化グラフ
ェンであって、炭素に対する酸素の重量比が0.405以上である酸化グラフェンである
。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
活物質と、前記活物質と面接触する導電性グラフェンと、集電体と、を有する、二次電池であって、
充放電時に、前記活物質にリチウムイオンが挿入離脱する、二次電池。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記集電体は、アルミニウム、または、銅を有する、二次電池。
【請求項３】
負極を有する二次電池であって、
前記負極は、シリコンを有する負極活物質と、前記負極活物質と面接触する導電性グラフェンと、負極集電体と、を有し、
充放電時に、前記負極活物質にリチウムイオンが挿入離脱する、二次電池。
【請求項４】
負極を有する二次電池であって、
前記負極は、シリコンを有する負極活物質と、前記負極活物質と面接触する導電性グラフェンと、負極集電体と、を有し、
前記負極集電体は、銅を有し、
充放電時に、前記負極活物質にリチウムイオンが挿入離脱する、二次電池。
【請求項５】
請求項３、または、請求項４において、前記負極活物質は、ＳｉＯ、または、Ｍｇ
２
Ｓｉを有する、二次電池。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、二次電池は、非水系二次電池である。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記導電性グラフェンは、グラフェン化合物である、二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化グラフェン、それを用いた非水系二次電池用正極、及びその製造方法、非
水系二次電池、電子機器に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話、スマートフォン、電子書籍（電子ブック）、携帯型ゲーム機等の携帯型
電子機器の著しい普及に伴い、その駆動電源である二次電池の小型化・大容量化の要求が
高まっている。携帯型電子機器に用いられる二次電池として、高いエネルギー密度、大容
量といった利点を有するリチウム二次電池に代表される非水系二次電池が広く利用されて
いる。
【０００３】
非水系二次電池の中でも高エネルギー密度を有することで広く普及しているリチウム二次
電池は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ
２
）やリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ
４
）な
どの活物質を含む正極と、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な黒鉛等の炭素材料からな
る負極と、エチレンカーボネートやジエチルカーボネートなどの有機溶媒に、ＬｉＢＦ
４
やＬｉＰＦ
６
等のリチウム塩からなる電解質を溶解させた非水電解液などにより構成され
る。リチウム二次電池の充放電は、二次電池中のリチウムイオンが非水電解液を介して正
極－負極間を移動し、正極負極の活物質にリチウムイオンが挿入脱離することにより行わ
れる。
【０００４】
正極又は負極には、活物質と活物質や活物質と集電体とを結着させるために、結着剤（バ
インダともいう。）を混入する。結着剤は、絶縁性のＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）
等の高分子有機化合物が一般的であるため電子伝導性が極めて低い。このため、活物質量
に対して結着剤の混入量の割合を増加させると、電極中の活物質量が相対的に低下するた
め、結果として二次電池の放電容量が低下してしまう。
【０００５】
そこで、アセチレンブラック（ＡＢ）やグラファイト（黒鉛）粒子などの導電助剤を混合
することで活物質間又は活物質－集電体間の電子伝導性を向上させている。これにより電
子伝導性の高い正極活物質の提供を可能としている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００２－１１０１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、導電助剤として用いられるアセチレンブラックは、平均粒径が数十ｎｍか
ら数百ｎｍの嵩高い粒子であるため、活物質との面接触が難しく点接触となりやすい。こ
のため活物質と導電助剤との接触抵抗は高いものとなる。一方、活物質と導電助剤との接
触点を増やすために導電助剤の量を増加すると、電極中の活物質量の比率が低下して、電
池の放電容量は低下する。
【０００８】
また、導電助剤としてグラファイト粒子を用いる際には、コストの問題から天然グラファ
イトを用いることが一般的であるが、その際にはグラファイト粒子中に不純物として含有
している鉄、鉛、銅等が活物質や集電体と反応し、電池の電位低下や容量低下が生じる。
【０００９】
さらに、活物質は微粒子化に伴い粒子間の凝集力が強くなるため、結着剤や導電助剤に均
一に分散するように混合することが困難となる。このため活物質粒子が凝集した密な部分
と凝集していない疎な部分とが局所的に発生し、導電助剤の混入がなされていない活物質
粒子の凝集部分においては、活物質粒子が電池の放電容量形成に寄与しない結果となる。
【００１０】
そこで、上記課題に鑑み、本発明の一態様では、少量の導電助剤で電子伝導性の高い活物
質層を形成するための導電助剤の原料である酸化グラフェンを提供することを目的の一と
する。また、少量の導電助剤で、充填量が高く高密度化された正極活物質層を含む非水系
二次電池用正極を提供することを目的の一とする。また、該非水系二次電池用正極を用い
ることにより、電極体積当たりの容量が大きい非水系二次電池を提供することを目的の一
とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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