[发明专利]二次电池用电极及二次电池

说明书

本发明的目的在于得到二次电池用电极,其能够以少量的导电助剂实现高输出功率、及长寿命的二次电池。本发明为二次电池用电极,其具有包含石墨烯和二次电池用活性物质粒子的合剂层，所述二次电池用活性物质粒子至少包含锂和镍，利用下述方法确定的、该二次电池用电极的截面中的导电材料部分的平均长径比为2.0以上。导电材料部分的确定方法：(1)利用扫描扩展电阻显微镜法，取得合剂层部分的扩展电阻值。(2)将上述扩展电阻值的全部数据数设为N时，使扩展电阻值按从小到大的顺序重新排列，将第0.1N个(0.1N的小数点以后舍去)的扩展电阻值设为R，以0.7R作为阈值，对扩展电阻值的二维数据进行二值化处理，在得到的二值化图像中，将具有0.7R以下的电阻值的部分作为导电材料部分。

技术领域

本发明涉及锂离子电池、全固体电池等二次电池用电极及二次电池。

背景技术

近年来，在智能电话、便携式电话机等便携设备、混合动力汽车、电动汽车、家庭用蓄电用途中，锂离子电池、全固体电池等二次电池的研究开发正在积极进行。由于二次电池的活性物质材料中使用了金属氧化物等缺乏电子导电性的材料，因此为了赋予电子导电性，使用除了活性物质材料外还添加有碳材料等导电助剂的电极。

作为二次电池的一个大课题,可举出寿命的提高、即反复充放电时的电池容量的维持。因反复使用而使电池容量降低的原因之一为电子传导性的降低。在初期，电极紧密地填塞，因此电子传导性没有问题，但因反复充放电，活性物质膨胀·收缩，在电极中产生空隙，而且形成由与电解液的分解产物形成的绝缘体的被膜，因此电子导电性极端地降低，结果，电池容量降低。为了防止这样的电池容量的降低，认为重要的是，在初期形成将活性物质间牢固地连接的导电网络，抵抗活性物质的膨胀·收缩，并维持该网络。

为了解决该课题,专利文献1中,提出了：将导电助剂的凝集体的平均粒径、平均面积及长径比(它们是通过对由扫描电子显微镜得到的负极的表面照片进行图像分析得到的)规定在一定范围，由此改良导电网络。

专利文献2中,提出了：将导电助剂的凝集体的大小、分布状态、及电极的电阻值(它们是通过对电极截面的碳的映射图像进行分析而得到的)规定在一定范围，由此改良导电网络。

另外，提出了：锂离子电池用电极，其含有石墨烯组合物、电极活性物质、和粘合剂，所述石墨烯组合物含有硫相对于碳的元素比为0.04以上0.12以下的硫脲(例如，参见专利文献3)；电极，其具有活性物质含有层，所述活性物质含有层包含含有金属氧化物的活性物质粒子及导电剂，归属于导电剂的电阻值1MΩ以下的区域中包含的粒子的真圆度的加权平均值为0.05以上0.4以下，上述真圆度的加权平均值根据上述粒子的面积而加权(例如，参见专利文献4)；等等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-14838号公报

专利文献2：日本特开2015-215947号公报

专利文献3：日本特表2016-500895号公报

专利文献4：日本特开2018-160418号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1中，由于使用一次粒子凝集的状态的碳材料，因此在电极内，碳材料也以凝集体存在。当凝集体在电极内以大于一定范围的块存在时，活性物质与导电助剂未接触的部分的比例变大，活性物质表面的电阻增大，因此电池的输出功率降低。另外，在如此以块存在的情况下，因反复使用，容量极端地降低。

专利文献2中,由于使用了2次粒子为凝集体的碳黑，因此凝集体的最大截面积极大，为400μm²以上、1000μm²以下，不存在导电助剂的部分的比例依然大，因此电池的输出功率特性降低。另外,因反复使用,容量极端地降低。