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公開番号2025100224
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023217429
出願日2023-12-22
発明の名称電極フィルムの製造方法、電極フィルム及び電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01M 4/139 20100101AFI20250626BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】引張強度に優れる電極フィルムの製造方法、引張強度に優れる電極フィルム、及び引張強度に優れる電極フィルムを含む電池を提供する。
【解決手段】活物質粒子にポリフッ化ビニリデンを付着させる工程と、ポリフッ化ビニリデンが付着している活物質粒子と、ポリテトラフルオロエチレンとを混合して混合物を得る工程と、前記混合物中のポリテトラフルオロエチレンを繊維化する工程と、を含み、前記繊維化する工程は50℃以上の温度で実施され、前記混合物は溶剤を含まない、電極フィルムの製造方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
活物質粒子にポリフッ化ビニリデンを付着させる工程と、
ポリフッ化ビニリデンが付着している前記活物質粒子と、ポリテトラフルオロエチレンとを混合して混合物を得る工程と、
前記混合物中のポリテトラフルオロエチレンを繊維化する工程と、を含み、
前記繊維化する工程は５０℃以上の温度で実施され、
前記混合物は溶剤を含まない、電極フィルムの製造方法。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記繊維化する工程は１００℃以上の温度で実施される、請求項１に記載の電極フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記繊維化する工程は２００℃以下の温度で実施される、請求項１又は請求項２に記載の電極フィルムの製造方法。
【請求項４】
前記繊維化する工程は１８０℃以下の温度で実施される、請求項１又は請求項２に記載の電極フィルムの製造方法。
【請求項５】
前記繊維化する工程は前記混合物をフィルム状に成形することを含む、請求項１又は請求項２に記載の電極フィルムの製造方法。
【請求項６】
活物質粒子と、前記活物質粒子に付着しているポリフッ化ビニリデンと、繊維状のポリテトラフルオロエチレンと、を含む、電極フィルム。
【請求項７】
前記電極フィルムの断面の画像の任意の位置に配置した長さが２０μｍの直線と交差する繊維状のポリテトラフルオロエチレンの数が５本以上である、請求項６に記載の電極フィルム。
【請求項８】
前記直線と交差する繊維状のポリテトラフルオロエチレンの数が２０本以上である、請求項７に記載の電極フィルム。
【請求項９】
繊維状のポリテトラフルオロエチレンの少なくとも一部が前記活物質粒子に付着している、請求項６～請求項８のいずれか１項に記載の電極フィルム。
【請求項１０】
ポリフッ化ビニリデンによる前記活物質粒子の表面の被覆率は５％以上である、請求項６～請求項８のいずれか１項に記載の電極フィルム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電極フィルムの製造方法、電極フィルム及び電池に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の電池には、金属箔等の集電体の表面に活物質粒子がバインダで固定された状態の電極が使用されている。
電極の製造方法としては、活物質粒子及びバインダを溶剤と混合して作製した組成物を集電体の表面に塗布する方法（湿式法ともいう）と、溶剤を使用しないで活物質粒子をバインダで集電体に固定する方法（乾式法ともいう）とが知られている。
【０００３】
乾式法による電極の製造方法として、せん断力を付与すると繊維化（フィブリル化）する性質を有する樹脂をバインダとして使用する方法が提案されている。たとえば、特許文献１には、活物質粒子とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを含む混合物中のＰＴＦＥを繊維化して電極フィルムを作製し、次いでこの電極フィルムを集電体と一体化して電極を製造する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－３６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、繊維化したＰＴＦＥを含む電極フィルムを作製するためのカレンダー処理を１０℃～３００℃の温度で行ってよいとの記載があるが、電極フィルムの物理特性とカレンダー処理の温度条件との関係は検討されていない。
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、引張強度に優れる電極フィルムの製造方法、引張強度に優れる電極フィルム、及び引張強度に優れる電極フィルムを含む電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
＜１＞活物質粒子にポリフッ化ビニリデンを付着させる工程と、
ポリフッ化ビニリデンが付着している前記活物質粒子と、ポリテトラフルオロエチレンとを混合して混合物を得る工程と、
前記混合物中のポリテトラフルオロエチレンを繊維化する工程と、を含み、
前記繊維化する工程は５０℃以上の温度で実施され、
前記混合物は溶剤を含まない、電極フィルムの製造方法。
＜２＞前記繊維化する工程は１００℃以上の温度で実施される、＜１＞に記載の電極フィルムの製造方法。
＜３＞前記繊維化する工程は２００℃以下の温度で実施される、＜１＞又は＜２＞に記載の電極フィルムの製造方法。
＜４＞前記繊維化する工程は１８０℃以下の温度で実施される、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の電極フィルムの製造方法。
＜５＞前記繊維化する工程は前記混合物をフィルム状に成形することを含む、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の電極フィルムの製造方法。
＜６＞活物質粒子と、前記活物質粒子に付着しているポリフッ化ビニリデンと、繊維状のポリテトラフルオロエチレンと、を含む、電極フィルム。
＜７＞前記電極フィルムの断面の画像の任意の位置に配置した長さが２０μｍの直線と交差する繊維状のポリテトラフルオロエチレンの数が５本以上である、＜６＞に記載の電極フィルム。
＜８＞前記直線と交差する繊維状のポリテトラフルオロエチレンの数が２０本以上である、＜７＞に記載の電極フィルム。
＜９＞繊維状のポリテトラフルオロエチレンの少なくとも一部が前記活物質粒子に付着している、＜６＞～＜８＞のいずれか１項に記載の電極フィルム。
＜１０＞ポリフッ化ビニリデンによる前記活物質粒子の表面の被覆率は５％以上である、＜６＞～＜９＞のいずれか１項に記載の電極フィルム。
＜１１＞＜６＞～＜１０＞のいずれか１項に記載の電極フィルムを含む、電池。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一実施形態によれば、引張強度に優れる電極フィルムの製造方法、引張強度に優れる電極フィルム、及び引張強度に優れる電極フィルムを含む電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
電池に含まれる電極体の積層構造の一例を概略的に示す図である。
実施例で作製した電極フィルム（圧延処理を１５０℃で実施）の断面のＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、「工程」という語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において、２以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、各成分の量は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、複数種の物質の合計量を意味する。
【００１０】
＜電極の製造方法＞
本開示の電極フィルムの製造方法は、
活物質粒子にポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶｄＦともいう）を付着させる工程と、
ＰＶｄＦが付着している前記活物質粒子と、ＰＴＦＥとを混合して混合物を得る工程と、
前記混合物中のＰＴＦＥを繊維化する工程と、を含み、
前記繊維化する工程は５０℃以上の温度で実施され、
前記混合物は溶剤を含まない、電極フィルムの製造方法である。
（【００１１】以降は省略されています）

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