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公開番号2025149522
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-08
出願番号2024050232
出願日2024-03-26
発明の名称負極及びリチウムイオン二次電池
出願人トヨタ自動車株式会社,株式会社豊田自動織機
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01M 4/13 20100101AFI20251001BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】抵抗の小さな負極であり、且つ、短絡の発生を防止できる。
【解決手段】平均粒径(D50)が2μm≦D50≦25μmであり、二次粒子の割合が50%以上である負極活物質を含み、曲路率(T)が1≦T≦20であり、マイグレーション指数(Ka)が1.0≦Ka≦1.6である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
平均粒径（Ｄ５０）が２μｍ≦Ｄ５０≦２５μｍであり、二次粒子の割合が５０％以上である負極活物質を含み、曲路率（Ｔ）が１≦Ｔ≦２０であり、マイグレーション指数（Ｋａ）が１．０≦Ｋａ≦１．６である、負極。
続きを表示（約 120 文字）【請求項２】
上記負極活物質は人造黒鉛を含む、請求項１に記載の負極。
【請求項３】
正極活物質を含む正極と、請求項１又は請求項２に記載の負極と、前記正極及び前記負極の間に配された電解質層とを含む、リチウムイオン二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、負極及びリチウムイオン二次電池に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
非水電解液二次電池及び固体電池に代表されるリチウムイオン二次電池は、近年、自動車、携帯電話、ノートパソコン及びデジタルカメラ等の電源として広く利用されている。リチウムイオン二次電池に使用される電極は、例えば、活物質（正極活物質又は負極活物質）、バインダ及び導電助剤等を分散させたスラリーを、導電性を有する集電体に塗布し、乾燥することにより製造される。
【０００３】
特許文献１には、容量維持率を７０％以上１００％以下に維持するため、活物質とバインダを含む活物質層が集電体上に形成されてなる電極において曲路率を１．１以上１．５以下に調整することが開示されている。また、特許文献１には、曲路率を上記範囲にするため正極及び負極の密度を所定の範囲にすることが開示されている。なお、特許文献２には、正極と負極との間に配された絶縁層を曲路率の異なる２層の構造とし、微小短絡による電圧低下を防止し、二次電池の出力を向上させる技術が開示されている。
【０００４】
一方、特許文献３には、負極活物質として使用する人造黒鉛の少なくとも一部が二次粒子を形成しており、負極活物質の全粒子数に対する二次粒子の数を５０％以上とすることが開示されている。また、特許文献３には、負極活物質として使用する人造黒鉛の平均粒径Ｄ５０を１５μｍ以上とすることが開示されている。特許文献３によれば、このように規定された負極活物質を使用することで、優れた急速充電性能と長いサイクル寿命とを達成できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－０４１４３４号公報
特開２００９－１９９７３０号公報
特表２０２３－５１１８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した技術において、リチウムイオン二次電池における急速充電を可能とするため電極の曲路率を小さくして拡散抵抗を小さくしても、異物混入時に局所的なリチウム析出が生じることで短絡が発生してしまう場合があるといった問題があった。
そこで、本開示は、急速充電を可能としうる拡散抵抗の小さな負極であり、短絡の発生を防止できる負極及び当該負極を有するリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成した本開示は以下を包含する。
＜１＞平均粒径（Ｄ５０）が２μｍ≦Ｄ５０≦２５μｍであり、二次粒子の割合が５０％以上である負極活物質を含み、曲路率（Ｔ）が１≦Ｔ≦２０であり、マイグレーション指数（Ｋａ）が１．０≦Ｋａ≦１．６である、負極。
＜２＞上記負極活物質は人造黒鉛を含む、＜１＞に記載の負極。
＜３＞正極活物質を含む正極と、＜１＞又は＜２＞に記載の負極と、前記正極及び前記負極の間に配された電解質層とを含む、リチウムイオン二次電池。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、拡散抵抗が小であり、且つ、短絡の発生を防止できる負極及び当該負極を有するリチウムイオン二次電池を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施形態について説明する。説明は実施形態を例示するものであり、本開示の範囲を制限するものではない。
【００１０】
本明細書において、「～」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示す。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの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。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の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。
（【００１１】以降は省略されています）

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