(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶媒、リン酸鉄リチウム、ポリマバインダ、および少なくとも一つの導電剤を備え、３０重量パーセントから４０重量パーセントの固体を備えるカソードスラリを製造する方法であって
前記リン酸鉄リチウムと前記有機溶媒とを備えるプレミックスを提供することと、
前記ポリマバインダと前記有機溶媒とを混合することによりポリマ溶液を形成し、前記プレミックスの５０重量パーセントから７５重量パーセントを前記ポリマ溶液に混合して第１混合物を形成することと、
少なくとも一つの導電剤を前記第１混合物に合成させて第２混合物を形成し、前記プレミックスの２５重量パーセントから５０重量パーセントを前記第２混合物に混合してカソードスラリを形成することと、
を備える方法。
【請求項２】
前記プレミックスを前記ポリマ溶液に混合する前に、前記混合物が１５０ミクロン未満の平均粒度を有するように前記プレミックスをフィルタリングすることをさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも一つの導電剤を前記第１混合物に合成させることは、第１導電剤を混合することと、前記第１導電剤を前記第１混合物に混合した後に第２導電剤を混合することを備える、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記カソードスラリには実質的に粗粒（ｇｒｉｔ）が無い、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記カソードスラリは、３０重量パーセントから３７重量パーセントの固体を備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記固体は、リン酸鉄リチウムを７５重量パーセントから９５重量パーセント、前記ポリマバインダを１重量パーセントから１０重量パーセント、および、前記少なくとも一つの導電剤を１重量パーセントから１０重量パーセントを備える、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリマバインダは、フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）ベースのポリマ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アクリルコポリマ、カルボキシメチルセルロース、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリロニトリル、およびこれらの合成物からなるグループから選択される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも一つの導電剤は、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、部分黒鉛化コークス、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラフェン、およびこれらの合成物からなるグループから選択される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
混合は、せん断ミキサ、プラネタリミキサ、分散機、回転ブレードミキサ、高強度ミキサ、およびこれらの組み合わせからなるグループから選択されたミキサによって行われる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に従ってカソードスラリを準備することと、
基板の少なくとも一つの側へカソードスラリを堆積してカソード被覆基板を形成することと、
前記カソード被覆基板を乾燥させてカソードを形成することと、
を備える、
カソードを形成する方法。
【請求項１１】
堆積は、スロットダイコータ、ロールコータ、リバースグラビア、スクリーン印刷機、およびこれらの組み合わせからなるグループから選択されたコータ（ｃｏａｔｅｒ）によって行われる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記カソードは、１５ミクロンから１５０ミクロンに及ぶ平均厚さを有する、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記カソードは、カソードの表面全体に１０パーセント未満の厚さ変動を有する、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は広くカソードスラリを製造する方法およびカソードに関し、特に、再充電可能なリチウムイオン電池に使用するためのカソードスラリを製造する方法およびカソードに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオンバッテリは、リチウムイオンが陰極と陽極との間で移動する一種の再充電可能なバッテリである。典型的なリチウムイオンバッテリは、カソード、アノード、電解質、およびセパレータを含んでよい。電極（カソードおよびアノード）を形成するため、活物質を含むスラリが集電体上に被覆され、続いて電極を形成するための追加の仕上げ工程が行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
スラリの分散の度合いは、電極およびリチウムイオンバッテリの性能に重要な役割を果たし得る。カソードの形成に際し、スラリが十分に分散しなければ、バルク内で局所的に不均一なレオロジ（ｒｈｅｏｌｏｇｙ）のコーティング問題が発生し得る。
【０００４】
その結果としてコーティングプロセス中に生じた不均一なコーティング重量配分により、例えばバッテリへの、またはバッテリからのエネルギの移動がより遅くなるなど、バッテリ特性が低減するという問題が生じ得る。例えば、集電体上へのカソードスラリの不均一なコーティングが発生し得る。また、スラリ内に存在する粒状物質の凝集によってコーティングプロセスの間に使用されるフィルタが迅速に目詰まりしてダウンタイムが長引き、また、スラリの流動性が劣るためにコーティングバルブの上流で圧力が高まるということももたらされ得る。
【０００５】
そこで、カソードスラリおよびカソードを製造するための代替的な方法が本明細書で開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書中の実施形態において、カソードスラリを製造するための方法が開示される。カソードスラリは、有機溶媒、リン酸鉄リチウム、ポリマバインダ、および少なくとも一つの導電剤を備える。カソードスラリは、約３０重量パーセントから約４０重量パーセントの固体をさらに備える。方法は、リン酸鉄リチウムと有機溶媒とを備えるプレミックスを提供することと、ポリマバインダと有機溶媒とを混合することによりポリマ溶液を形成することと、プレミックスの約５０重量パーセントから約７５重量パーセントをポリマ溶液に混合して第１混合物を形成することと、少なくとも一つの導電剤を第１混合物に合成させて第２混合物を形成することと、プレミックスの約２５重量パーセントから約５０重量パーセントを第２混合物に混合してカソードスラリを形成することと、を備える。
【０００７】
本実施形態の追加の特徴および利点は、以下に続く詳細な説明において記述され、詳細な説明およびこれに続く特許請求の範囲並びに添付図面を含め、その説明から当業者にはある程度は直ぐに分かり、または、本明細書に記載の実施形態を実行することにより認識されるであろう。
【０００８】
先行する説明および以下の説明はいずれも様々な実施形態を記述するものであり、権利要求された主題の特質および特徴を理解するための概要または枠組みの提供を企図したものであることを理解されたい。添付の図面は、様々な実施形態の更なる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれてその一部を構成する。図面は本明細書に記載の様々な実施形態を図示し、詳細な説明と相俟って、権利要求される主題の原理と作用とを説明することに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書において図示され説明された一つまたは複数の実施形態によるカソードスラリのためのゼータ電位の比較を図示する。
【図２】本明細書において図示され説明された一つまたは複数の実施形態によりカソードを製造する方法を図示する。
【図３】本明細書において図示され説明された一つまたは複数の実施形態により形成されたカソードを備えるリチウムイオン電池を図示する。
【図４】本明細書において図示され説明された一つまたは複数の実施形態により準備されたカソードスラリのためのフィルタ圧力の比較を図示する。
【図５】本明細書において図示され説明された一つまたは複数の実施形態によるＬｉＦｅＰＯ４カソードを使用するリチウムイオン電池、または従来の方法で形成されたＬｉＦｅＰＯ４カソードを使用するリチウムイオン電池について相対的なバッテリ容量対放電率の比較を図示する。
【図６】本明細書において図示され説明された一つまたは複数の実施形態によるＬｉＦｅＰＯ４カソードを使用するリチウムイオン電池、または従来の方法で形成されたＬｉＦｅＰＯ４カソードを使用するリチウムイオン電池について相対的なバッテリ容量対充電率の比較を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
カソードスラリを製造する方法の実施形態を詳細に参照し、その実施例を添付の図面に示す。可能であればいつでも、図面の全体において同一または類似の部分を指し示すために同一の参照番号を使用する。本明細書中の実施形態において、カソードスラリを製造する方法が開示される。カソードスラリは、有機溶媒と、例えばリン酸鉄リチウム、ポリマバインダなどの少なくとも一つのカソード活物質と、少なくとも一つの導電剤と、を備える。方法は、例えばリン酸鉄リチウムなどの少なくとも一つのカソード活物質と有機溶媒とを備えるプレミックスを提供することと、ポリマバインダと有機溶媒とを混合することによりポリマ溶液を形成することと、プレミックスの約５０重量パーセントから約７５重量パーセントをポリマ溶液に混合して第１混合物を形成することと、少なくとも一つの導電剤を第１混合物に合成させて第２混合物を形成することと、プレミックスの約２５重量パーセントから約５０重量パーセントを第２混合物に混合してカソードスラリを形成することと、を備える。
【００１１】
本明細書で使用される通り、用語「合成させる」は、均質性の達成に向けた実質的な混合を伴って、またはこれを伴うこと無く互いに加えられた構成要素をいう。本明細書で使用される通り、用語「混合する」は、均質性の達成に向けた実質的な混合をもって構成要素を互いに加えることをいう。混合は、せん断ミキサ、プラネタリミキサ、分散機、回転ブレードミキサ、高強度ミキサ、またはこれらの組み合わせからなるグループから選択されたミキサによって行われてよい。
【００１２】
本明細書中の実施形態において、方法は、粉砕媒体（ｍｉｌｌｉｎｇ  ｍｅｄｉａ）を用いてプレミックスを粉砕することをさらに備えてよい。粉砕媒体は、例えば直径１．５mmのイットリア安定化ジルコニアであってよい。本明細書中の実施形態において、方法は、プレミックスをポリマ溶液に混合する前に、プレミックスが約２００ミクロン未満、約１５０ミクロン未満、約１００ミクロン未満、または約７５ミクロン未満の平均粒度を有するようにプレミックスをフィルタリングすることをさらに備えてよい。
【００１３】
カソード活物質は、リチウムベースの化合物、ナトリウムベースの化合物、およびこれらの任意の組み合わせから選択されてよい。リチウムベースおよびナトリウムベースの化合物は、酸素、リン、硫黄、窒素、ニッケル、コバルト、マンガン、バナジウム、シリコン、炭素、アルミニウム、ニオブ、ジルコニウムおよび鉄から選択された一つまたは複数の化合物を含んでよい。
【００１４】
いくつかの実施形態において、カソード活物質は、リチウム金属酸化物を含んでよい。適切なリチウム金属酸化物の例は、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉｘＭｎ２−ｘＯ４、Ｌｉ（ＮｉｘＣｏｙＡｌｚ）０２、Ｌｉ（ＮｉｘＭｎｙＣｏｚ）０２、ａＬｉ２Ｍｎ０３・（ｌ−ａ）Ｌｉ（ＮｉｘＭｎｙＣｏｚ）Ｏ２、およびこれらの任意の混合物を含んでよいが、これらに限定されるものではない。ここで、０＜ａ＜１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、および０≦ｚ≦１である。他の好適なカソード活物質は、酸化バナジウムを含んでよい。
【００１５】
他の実施形態において、カソード活物質は、リチウム−遷移金属−リン酸塩、ナトリウム−遷移金属−リン酸塩、またはこれらの任意の混合物を含んでよい。リチウム−遷移金属−リン酸塩、および、ナトリウム−遷移金属−リン酸塩の化合物には、金属、半金属またはハロゲンが任意にドープされてよい。リチウム−遷移金属−リン酸塩、および、ナトリウム−遷移金属−リン酸塩は、例えばＬｉＭＰＯ４  およびＮａＭＰＯ４などのオリビン構造の化合物であってもよい。ここで、Ｍは、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、錫（Ｓｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）  ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはこれらの任意の混合物の一つまたは複数である。オリビン構造を有するリチウム−遷移金属−リン酸塩の一例はＬｉＦｅＰＯ４であってよい。オリビン構造を有するナトリウム−遷移金属−リン酸塩の一例は、ＮａＦｅＰＯ４であってよい。カソード活物質は、Ｌｉ、ＭまたはＯのサイトで任意にドープされてよい。Ｌｉサイトでの欠点は、金属または半金属の添加により補償されればよく、Ｏサイトでの欠点は、ハロゲンの添加により補償されればよい。いくつかの実施形態において、カソード活物質は、オリビン構造を有し、化学式（Ｌｉ１−ｘＺｘ）ＭＰＯ４を有し、熱的に安定した、ドープされたリチウム遷移金属リン酸塩であり、ここで、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉの一つまたは複数であり、Ｚは、例えばＳｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、アルミニウム（Ａｌ）、またはマグネシウム（Ｍｇ）の一つまたは複数などの無アルカリ金属ドーパントであり、また、Ｘは、０．００５から０．０５へ及ぶ。
【００１６】
本明細書中の実施形態において、カソード活物質は、リン酸鉄リチウムであってよい。リン酸鉄リチウムは、カソードスラリ内で約３０重量パーセントから約３５重量パーセント、約３１重量パーセントから約３４重量パーセント、または約３３重量パーセントから約３４重量パーセントに及ぶ量で存在してよい。リン酸鉄リチウムはまた、ドライカソード内で約７５重量パーセントから約９５重量パーセント、約８０重量パーセントから約９５重量パーセント、または約８５重量パーセントから約９５重量パーセントに及ぶ量で存在してよい。
【００１７】
スラリ内での使用に適した例示的なバインダ材料は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）ベースのポリマ、例えばポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）、並びに、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンコポリマ、ポリ（フッ化ビニル）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン・コポリマ（ＥＴＥＥ）、アクリルコポリマ、ポリブタジエン、シアノエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、および、スチレン−ブタジエンゴム、ポリアクリロニトリル、エチレンプロピレンジエンターポリマ（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンーエチレンーブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）、ポリイミド、ポリウレタン、ポリブタジエン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリロニトリルおよびエチレン−酢酸ビニルコポリマとの混合とを有するそのコポリマおよびターポリマを含む。他のポリマバインダは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、フッ化ポリビニリデン、熱可塑性ポリエステル樹脂、またはこれらの合成物を含んでもよい。
【００１８】
本明細書中の実施形態において、ポリマバインダは、カソードスラリ内に、約０．５重量パーセントから３．０約重量パーセント、約１．０重量パーセントから約２．５重量パーセント、または約１．５重量パーセントから約２．０重量パーセントに及ぶ量で存在してよい。本明細書中の更なる実施形態において、ポリマバインダは、ドライカソード内に、約１重量パーセントから約１０重量パーセント、約２重量パーセントから約８重量パーセント、または約４重量パーセントから約６重量パーセントに及ぶ量で存在してよい。
【００１９】
導電剤は、炭素化合物、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、部分黒鉛化コークス、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラフェン、またはこれらの任意の合成物から選択されるとよい。導電剤は、ナノ構造体を有してもよく、また、例えばカーボンナノチューブ構造体であってもよい。カーボンナノチューブ構造体の例は、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）、またはこれらの任意の混合物を含んでもよい。様々なカーボンナノチューブ構造体の直径は、ＳＷＣＮＴについて約０．４から２ｎｍ、ＭＷＣＮＴについて約４から１００ｎｍ、およびＶＧＣＦについて約１００ｎｍ超に及んでよい。これらのカーボンベースの導電剤に加え、他の導電性金属、例えば、錫導電剤も導電剤として使用され得ることが考えられる。本明細書中の実施形態において、導電剤は、カソードスラリ内に、約０．５重量パーセントから約３．０重量パーセント、約０．７５重量パーセントから約２．０重量パーセント、または約１．２重量パーセントから約１．８重量パーセントに及ぶ量で存在してよい。本明細書中の実施形態において、導電剤は、ドライカソード内に、約１重量パーセントから約１０重量パーセント、約２重量パーセントから約８重量パーセント、または約３重量パーセントから約５重量パーセントに及ぶ量で存在してよい。
【００２０】
有機溶媒は、少なくとも一つの導電剤がカソードスラリの全体に亘ってより効果的に分散されることの保証に助力してよく、また、より高効率で高性能のカソードをもたらしてよい。有機溶媒は、極性高分子化合物でも、界面活性剤でも、または、例えば鉱物油もしくはワックスなどの高粘度液体でもよい。例となる有機溶媒は、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）  、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）、ポリフェニルアセチレン（ＰＡＡ）、ポリメタフェニレンビニレン（ＰｍＰＶ）、ポリピロール（ＰＰｙ）、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）、天然ポリマ、水溶液中の両親媒性材料、アニオン性脂肪族界面活性剤、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、環状リポペプチドバイオ界面活性剤、サーファクチン、水溶性ポリマ、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ポリオキシエチレン界面活性剤、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、Ｎ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）  、  γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、アセトン、メチルエチルケトン、またはこれらの合成物を含んでよい。本明細書中の実施形態において、有機溶媒は、カソードスラリ内に、約３０重量パーセントから約５０約重量パーセント、約３５重量パーセントから約５０重量パーセント、または約３８重量パーセントから約４５重量パーセントに及ぶ量で存在してよい。
【００２１】
本明細書中の実施形態において、有機溶媒は、カソードスラリ内に、約３０重量パーセントから約５０重量パーセント、約３５重量パーセントから約５０重量パーセント、または約３８重量パーセントから約４５重量パーセントに及ぶ量で存在してよい。
【００２２】
いくつかの実施形態において、カソードスラリは、約３０重量パーセントから約４０重量パーセントの固体を備える。他の実施形態において、カソードスラリは、約３０重量パーセントから約３７重量パーセントの固体を備える。いくつかの実施形態において、固体は、リン酸鉄リチウム約７５重量パーセントから約９５重量パーセント、約１重量パーセントから約１０重量パーセントのポリマバインダ、および約１重量パーセントから約１０重量パーセントの少なくとも一つの導電剤を備えてよい。他の実施形態において、固体は、リン酸鉄リチウム約８０重量パーセントから約９５重量パーセントまたは約８５重量パーセントから約９５重量パーセント、ポリマバインダ約２重量パーセントから約８重量パーセントまたは約４重量パーセントから約６重量パーセント、および、少なくとも一つの導電剤約２重量パーセントから約８重量パーセントまたは約３重量パーセントから約５重量パーセントを備えてよい。
【００２３】
本明細書中の実施形態において、カソードスラリには、実質的に粗粒（ｇｒｉｔ）が無くてよい。「実質的に無い」という用語は、カソードスラリの構成において特定の構成要素（またはカソードスラリを形成するために使用される、プレミックス、ポリマ溶媒、第１混合物および第２混合物を含む混合物のいずれも）が存在しないことを記述するために使用され、その構成要素がカソードスラリの構成（またはカソードスラリを形成するために使用される任意の混合物）中に０．５重量パーセント未満または０．１重量パーセント未満の微量で存在することを意味する。「粗粒（ｇｒｉｔ）」の用語は、本明細書においては、カソードスラリ（またはカソードスラリを形成するために使用される任意の混合物）内で存在する固体の特定物質の塊が約２５０ミクロンを超えるサイズであることを記述するために使用される。フィルタリングの工程中に、顕著な量の粗粒がスラリ（またはカソードスラリを形成するために使用される任意の混合物）内に存在すると、粗粒がフィルタを詰まらせ、これによりフィルタ圧力を上げる傾向にあることが判明した。引き上げられたフィルタ圧力は、フィルタ寿命を短くし、約２時間未満作動可能にまで低減し得る。理論に束縛されることなく、本明細書に記載のカソードスラリの製造方法およびカソードは、分散の安定性を高めることにより、カソードスラリ（またはカソードスラリを形成するために使用される任意の混合物）内での流動的な再凝集を低減することによって粗粒の形成を低減するものと確信され、これにより、フィルタは、幾つかの例においては約３時間を超えて、他の例では約３．５時間を超えて、または更なる例では約４時間を超えて作動できる。例えば、図１に示すように、高められた分散の安定性は、ζ電位（ゼータ電位）の増大した絶対値によって指し示される。図１は、従来方法で準備されたカソード混合物の比較例に加え、本明細書に記載のカソードスラリのためのζ電位を示す。
【００２４】
本明細書の実施形態において、少なくとも一つの導電剤を第１混合物に合成させることは、第１導電剤を混合することと、第１導電剤を第１混合物に混合した後に第２導電剤を第１混合物に混合することと、を備えてよい。勿論、多数の導電剤が順次に、または、他の合成物を用いて、例えば、第１および第２の導電剤の合成物を第１混合物に混合し、続いて第３導電剤を第１混合物に混合し、もしくは第１導電剤を第１混合物に混合し、続いて第２および第３の導電剤の合成物を第１混合物に混合するなどにより、第１混合物に混合されてよい。
【００２５】
本明細書には、カソードスラリ、例えば、約３０重量パーセントの固体から約３７重量パーセントの固体を備える上述したカソードスラリを準備することを備えるカソード電極の形成方法も開示される。該方法は、基板の少なくとも一つの側へカソードスラリを堆積してカソード被覆基板を形成することと、該カソード被覆基板を乾燥させてカソードを形成することと、をさらに備える。カソード被覆基板は、カソードスラリ中に存在する溶媒を除去するために乾燥される。
【００２６】
図２を参照すると、カソードを形成するための実例となる工程（１００）が描かれている。リン酸鉄リチウムおよび有機溶媒が合成されてプレミックスを形成し、該プレミックスは、ミル（１０５）へ与えられて粉砕される。次いで、粉砕されたプレミックスは、プレミックス内に存在するより大きな粒子を除去するためにフィルタ（１１０）へ送られる。プラネタリブレード（１２０）と分散ブレード（１２５）とを有するダブルプラネタリミキサ（１１５）にはポリマバインダ（１３０）と有機溶媒（１３５）が積み込まれ、これらは共にポリマ溶液をなす。該ポリマ溶液は、追加の構成要素の添加に先立ってミキサ（１１５）内で混合されてもよい。第１混合物を形成するため、プレミックス（１４０）の約５０重量パーセントから約７５重量パーセントがミキサ（１１５）内に存在するポリマ溶液に添加される。該第１混合物は、追加の構成要素の添加に先立ってミキサ（１１５）内で混合されてもよい。第２混合物を形成するため、少なくとも一つの導電剤（１４５）が第１混合物に添加される。第２混合物は、追加の構成要素の添加に先立ってミキサ（１１５）内で混合されてもよい。カソードスラリを形成するためにプレミックスの約２５重量パーセントから約５０重量パーセントが第２混合物に添加されてもよい。カソードスラリは、ミキサ（１１５）内で混合される。混合は、プラネタリブレード（１２０）だけを用いて履行されてもよいし、分散ブレード（１２５）だけを用いて履行されてもよいし、またはこれら２つの組み合わせによって履行されてもよい。
【００２７】
カソードスラリ（１５０）は、次いで、インラインフィルタ（１５５）へ、それからコータ（ｃｏａｔｅｒ）（１６０）へポンプで送り出され、コータで基板（１６５）の一つまたは複数の側にカソードスラリが被覆されてよい。カソード被覆基板（１７０）は次に、カソードを形成するためにドライヤ（１７５）内で乾燥されてよい。
【００２８】
基板は電流コレクタであってよい。電流コレクタは、例えばニッケル、銅、アルミニウム、チタンまたはこれらの合成物などの金属または他の導電性材料の他、例えば黒鉛箔などの黒鉛化クロス（ｃｌｏｔｈ）で形成されてよい。電流コレクタは、例えば箔のような薄い、平坦な、シート状の材料でよい。電流コレクタは、約５μｍから約３００μｍの厚さを有してよい。電流コレクタの厚さは、金属箔で約８μｍから約２０μｍでよく、黒鉛箔で約１００μｍから約２００μｍでよい。電流コレクタ上へのカソードスラリの堆積は、スロットダイコータ、ロールコータ、リバースグラビア、スクリーン印刷機、またはこれらの組み合わせからなるグループから選択されたコータを用いて行われてよい。カソードスラリは、ウエット（ｗｅｔ）状態において、カソードスラリが約１００ミクロンから約５００ミクロン、約１５０ミクロンから約４００ミクロン、または約２００ミクロンから約３００ミクロンの厚さを有するように堆積されてよい。カソードスラリはさらに、表面全体で約２０％未満、表面全体で約１５％未満、または表面全体で約１０％未満の変動を有する比較的均等な厚さを有するように堆積されてよい。
【００２９】
図２をさらに参照すると、カソードは、カソードを圧縮するカレンダリングロール（１８０）を用いてさらにカレンダリングされてよい。次いでカソードは、所望の幅および長さに切断されてよい。カソードは、約１５ミクロンから約１５０ミクロン、約２５ミクロンから約１２５ミクロン、または約３５ミクロンから約１００ミクロンに及ぶ平均厚さを有してよい。カソードは、電流コレクタの両面に被覆された場合、（約２２ミクロンの厚さを有する、プライマ処理された基板を含んで）約１０９ミクロンから約１１７ミクロンの平均的な厚さを有してよい。カソードは、電流コレクタの一つの側に被覆された場合、約６２ミクロンから約７２ミクロンの平均的な厚さを有してよい。カソードは、さらに、約２０パーセント未満、約１０パーセント未満、または約５パーセント未満の厚さ変動を有してよい。
【００３０】
本明細書には、例えばリチウムイオン電池などの電気化学セルを形成する方法も開示される。リチウムイオン電池は、本明細書に開示された一つまたは複数の方法に従って形成されたカソードと、アノードと、カソードおよびアノードに接する電解質とを収容できるハウジングを備えてよい。リチウムイオン電池は、キャップおよびセパレータをさらに含んでよい。セパレータは、カソードおよびアノード間でこれらとイオン接触するように配置されてよい。
【００３１】
図３を参照すると、例示的なリチウムイオン電池（２００）の内部の断面図が描写されている。リチウムイオン電池（２００）は、ハウジング（２０２）と、カソード（２０５）と、アノード（２１０）と、カソード（２０５）およびアノード（２１０）間に設けられたセパレータ（２１５）とを備える。キャップ（２２０）もまた描かれている。リチウムイオン電池（２００）は、例えば円筒形電池でよい。他の適切な形状が使用できることを理解されたい。リチウムイオン電池（２００）は、セパレータ（２１５）がアノードおよびカソード間に設置されてこれらとイオン接触するように、アノード（２１０）、セパレータ（２１５）、およびカソード（２０５）を共に配置してアセンブリを形成することにより準備されてよい。アセンブリは、共に、曲げられ、巻かれまたは折りたたまれてハウジング（２０２）内に配置されてよい。アノード（２１０）、カソード（２０５）およびセパレータ（２１５）を収納したハウジング（２０２）は、次いで電解質（図示せず）が充填され、続いて、例えばキャップ（２２０）で密閉して封止されてよい。キャップ（２２０）は、任意の好適な工程を用いてリチウムイオン電池（２００）を閉じ込めかつ／または封止してよい。ハウジング（２０２）をキャップ（２２０）から電気的に絶縁させるため、ハウジング（２０２）とキャップ（２２０）との間に絶縁体（２２５）が含まれる。
【００３２】
いくつかの実施形態において、リチウムイオン電池は、リン酸鉄リチウムと有機溶媒とを備えるプレミックスを提供することによりカソードスラリを準備することと、ポリマバインダと有機溶媒とを混合することによりポリマ溶液を形成することと、プレミックスの約５０重量パーセントから約７５重量パーセントをポリマ溶液に混合して第１混合物を形成することと、少なくとも一つの導電剤を第１混合物に合成させて第２混合物を形成し、プレミックスの約２５重量パーセントから約５０重量パーセントを第２混合物に混合して約３０重量パーセントの固体から約４０重量パーセントの固体を備えるカソードスラリを形成することと、該カソードスラリを用いてカソードを形成することと、アノードを形成することと、リチウムイオン電池が形成されるようにカソードおよびアノードに接触する電解質を配置することによって形成されてよい。該方法は、カソードおよびアノード間でこれらとイオン接触するセパレータを配置することをさらに備えてよい。
【００３３】
アノード２１０は、少なくとも一つの電気化学的に活性なアノード材料を備えてよい。該アノード材料は、少なくとも一つの導電性添加剤および少なくとも一つのバインダ材料と混合されてよい。アノードブレンドは、アノード電流コレクタとして機能してよい導電性のサポート上にコーティングされてよい。
【００３４】
アノードの活物質は、約７５重量パーセント、８５重量パーセントまたは９０重量パーセントを超える量で存在してよい。電気化学的に活性なアノード材料は、金属リチウム、リチウム合金、リチウムの複合酸化物、およびこれらの任意の混合物から選択されてよい。電気化学的に活性なアノード材料は、シリコン（Ｓｉ）、シリコン合金、錫（Ｓｎ）、錫（Ｓｎ）の合金、チタン酸リチウム（例えばＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）および、これらの任意の混合物を備えてよい。電気化学的に活性なアノード材料はまた、その構造内にリチウムを挿入することができる炭素質材料から選択されてよい。炭素質材料は非黒鉛系でも黒鉛系でもよい。炭素質材料は、天然炭素でも黒鉛化された合成炭素でもよく、かつ、小粒度でもよい。非黒鉛系物質が採用されることがあっても、黒鉛系物質、例えば天然黒鉛、球状天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、コーク、メソフェーズ系炭素繊維、またはこれらの任意の混合物などは、通常好まれ得る。炭素質材料は、黒鉛、フラーレン、グラフェン、カーボンナノチューブ、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）、またはこれらの任意の混合物でよい。シリコンとリチウムの両方を含む炭素質アノードもまたアノード材料として利用されてよい。他の電気化学的に活性なアノード材料は、リチウム合金材料、金属間化合物、シリコン、および、例えば二酸化珪素などのシリコンベースの化合物を含んでよい。
【００３５】
バインダは、約１重量パーセントから約１０重量パーセント、約２重量パーセントから約８重量パーセント、または約４重量パーセントから約６重量パーセントの量で存在してよく、また、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）ベースのポリマ、例えばポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）、並びに、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンコポリマ、ポリ（フッ化ビニル）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン・コポリマ（ＥＴＥＥ）、アクリルコポリマ、ポリブタジエン、シアノエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、および、スチレン−ブタジエンゴム、ポリアクリロニトリル、エチレンプロピレンジエンターポリマ（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンーエチレンーブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）、ポリイミド、ポリウレタン、ポリブタジエン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリロニトリルおよびエチレン−酢酸ビニルコポリマとの混合とを有するそのコポリマおよびターポリマを含むことができる。他のポリマバインダは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、フッ化ポリビニリデン、熱可塑性ポリエステル樹脂、またはこれらの合成物を含んでよい。
【００３６】
本明細書中の実施形態において、アノードは、約０．１重量パーセントから約１０重量パーセント、約０．２５重量パーセントから約５重量パーセント、または約０．５重量パーセントから約２重量パーセントに及ぶ量で導電剤をさらに備えてよい。適切な導電剤の例は、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、部分黒鉛化コークス、炭素繊維（例えば気相法炭素繊維）、カーボンナノチューブ、フラーレンカーボンナノチューブ、ガラス状炭素、炭素繊維、グラフェン、またはこれらの合成物を含んでよいが、これらに限定されるものではない。本明細書中の実施形態において、アノードはさらに、アノード活物質の電流コレクタへの接着を促進する接着促進剤を、約２重量パーセント、約１重量パーセントまたは約０．５重量パーセント未満の量で備えてよい。適切な接着促進剤の例は、シュウ酸、アジピン酸、ギ酸、アクリル酸、イタコン酸、およびこれらの誘導体を含んでよいが、これらに限定されるものではない。
【００３７】
アノード活物質およびバインダは、混合されて、例えば基板の少なくとも一つの側に堆積され乾燥されてアノード被覆基板を形成可能なアノードスラリを形成することができる。カソードと同様に、電流コレクタは、例えばニッケル、銅、アルミニウム、チタンおよびこれらの合成物などの金属または他の導電性材料の他、例えば黒鉛箔などの黒鉛化クロスで形成されてよい。電流コレクタは、例えば箔のような薄い、平坦な、シート状の材料でよい。電流コレクタは、約５μｍから約３００μｍの厚さを有してよい。電流コレクタの厚さは、金属箔で約８μｍから約２０μｍ、黒鉛箔で約１００μｍから約２００μｍでよい。基板上へのアノードスラリの堆積は、スロットダイコータ、浸漬塗工装置、スプレイコータ、ロールコータ、スクリーン印刷機、またはこれらの組み合わせからなるグループから選択されたコータを用いて行われてよい。アノード被覆基板はさらに、アノードをさらに圧縮するためにカレンダリングされ、次いで所望の幅および長さに切断されてよい。基板の一つの側にコーティングされたアノードは、約１５ミクロンから約１５０ミクロン、約２５ミクロンから約１２５ミクロン、または約３５ミクロンから約１００ミクロンに及ぶ平均厚さを有してよい。
【００３８】
電解質は、液体、固体またはジェル（ポリマ）の態様であり得る。電解質は、少なくとも一つの有機溶媒中に溶解された少なくとも一つの塩を備える。塩は、リチウムを備えてよい。塩は、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、テトラフルオロオキサラトリン酸リチウム（ＬｉＰＦ４（Ｃ２Ｏ４））、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、トリフルオロスルホン酸リチウム（ｌｉｔｈｉｕｍ  ｔｒｉｆｌｕｏｒｓｕｌｆｏｎａｔｅ）（ＬｉＳＯ３ＣＦ３）、リチウムトリフルオロスルホンイミド（ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２）、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ２ＣＦ３）２（ＬｉＢＥＴｉ）、リチウムビス（オキサラト）ボレート（ＬｉＢＯＢ）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ｌｉｔｈｉｕｍ  ｆｌｕｏｒｓｕｌｆｏｎｅｉｍｉｄｅ）（ＬｉＦＳＩ）、およびこれらの任意の混合物からなるグループから選択された少なくとも一つの化合物であってよい。塩は、例えば過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ４）、ナトリウムトリフルオロスルホンイミド（ｓｏｄｉｕｍ  ｔｒｉｆｌｕｏｒｓｕｌｆｏｎｉｍｉｄｅ）（ＮａＴＦＳＩ）、ナトリウムトリフルオロスルホナート（ｓｏｄｉｕｍ  ｔｒｉｆｌｕｏｒｓｕｌｆｏｎａｔｅ（ＮａＴＦＳ）またはこれらの任意の混合物などのナトリウムカチオンを含む塩を備えてよい。塩は、電解質内で約０．５Ｍから約１．８Ｍ、より詳細には約１．３Ｍの濃度であってよい。
【００３９】
有機溶媒は、電解質溶液の約０．５、１．０、５．０、または約１０から３０、５５、７５、または９５重量パーセントの濃度であってよい。有機溶媒は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレン・カーボネート（ＰＣ）、炭酸ブチレン（ＢＣ）、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）、エチルメチルジカーボネート（ｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈｙｌ  ｄｉｃａｒｂｏｎａｔｅ）（ＥＭＣ）、炭酸ジエチル（ＤＥＣ）、およびこれらの塩素化またはフッ素化された誘導体の他、炭酸ジプロピル、炭酸メチルプロピル、炭酸エチルプロピル、炭酸ジブチル、炭酸ブチルメチル、炭酸ブチルエチル、炭酸ブチルプロピル、またはこれらの混合物からなるグループから選択された少なくとも一つでよい。
【００４０】
電解質はまた、電解質添加剤を備えてよい。電解質添加剤は、プロパンスルトン（ＰＳ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、スクシノニトリル（ＳＮ）、シクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ）、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、リチウムビス（オキサラト）ボレート（ＬｉＢＯＢ）、テトラメトキシチタン（ＴＭＴｉ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、プロパルギルメタンスルホネート（ＰＭＳ）、またはこれらの混合物の少なくとも一つを備えてよい。有機溶媒は、電解質溶液の約０．０５、１．５または２重量パーセントから、約４、４．５または５重量パーセントの濃度であってよい。
【００４１】
セパレータは、電気化学セル（例えばリチウム電池）に使用される標準的なセパレータ材料のいずれでも形成可能である。いくつかの実施形態において、セパレータは、ポリエチレン、ポリプロピレン（例えば不織ポリプロピレンまたは微多孔ポリプロピレン）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド（例えばナイロン）、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、ポリビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、またはこれらの合成物で形成可能である。セパレータはまた、例えばＡ１２Ｏ３、ＳｉＯ２、およびＴｉＯ２などの無機フィルタ材料を含んでよい。このような無機フィルタ材料を含むセパレータには、例えばバッテリの自動車用途内での用途があってよい。例えばメルトブロー不織布薄膜技術によるマイクロファイバから作製される他のカテゴリのセパレータもまた使用してよい。また、セパレータは、バッテリとｉｎｓｉｔｕで形成されてよい。セパレータは、約５ミクロンから約７５ミクロン、約５ミクロンから約５０ミクロン、約５ミクロンから約３５ミクロン、約５ミクロンから約３０ミクロン、約８ミクロンから約２８ミクロン、約１０ミクロンから約２６ミクロン、または約１２ミクロンから約２４ミクロンの厚さを有することができる。
【００４２】
ハウジングは、電気化学セルに使用される任意の標準的なハウジングとすることができる。いくつかの実施形態において、ハウジングは、例えばニッケル、ニッケルメッキ鋼、ステンレス鋼、アルミニウムクラッドステンレス鋼、アルミニウム、またはアルミニウム合金などの金属または金属合金から形成されてよい。他の実施形態において、ハウジングは、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスルホン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、またはポリイミドなどのプラスチックから形成されてよい。ハウジングは、例えば円筒形、角柱形、またはフレキシブルパウチ形状など、電気化学セルに使用される任意の形状に形成されてよい。キャップ（２２０）は、リチウムイオン電池の開口端を閉じるように構成され、ハウジングと同様の材料から形成可能である。絶縁体（２２５）は、例えばポリイミド、ポリプロピレン、ポリエーテルウレタンなどのポリマ、ポリマ複合材料、およびこれらの混合物を、キャップ（２２０）と結合するために十分な所定の寸法を有する形状に射出成形することにより準備されてよい。
【００４３】
出願人は、本明細書に開示の電気化学セルが、スルー抵抗と電荷移動抵抗がより低く、かつ、充電／放電率が改善されているために、より良い性能を達成することを思いがけなく発見した。理論に拘束されなければ、電気化学セルの性能は本明細書に記載された一つまたは複数の実施形態に従って形成されたカソードに起因することが確信される。特に、本明細書に開示の方法がカソードスラリ内の粒子凝集を低減し、特に、スラリ内の導電剤の粒子凝集を低減することが確信される。カソードスルー抵抗は、約２．６１ｋｇ／ｃｍ２の圧力を１０秒間カソードに印加し、それからミリオーム計で抵抗測定を行うことにより測定されてよい。
【００４４】
上述した実施形態は、以下の限定されない実施例によりさらに説明されてよい。
【００４５】
実施例
比較のリチウムイオン電池
リン酸鉄リチウム（Ｐｈｏｓｔｅｃｈ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｉｎｃ．により製造されたｔｈｅ  Ｌｉｆｅ  Ｐｏｗｅｒ（登録商標）Ｐ２グレード）７５００グラムと、Ｎ−メチルピロリジノン（”ＮＭＰ”）７５００グラムとを、粉砕媒体として使用される直径１．５mmのイットリア安定化ジルコニアを含むボトルへ加えることにより、カソードスラリのプレミックスが準備された。プレミックスは、約７５から９０分間粉砕され、１００ミクロンのフィルタを用いてフィルタリングされ、一晩貯蔵された。
【００４６】
ＰＶＤＦ（Ｋｕｒｅｈａ  ７２０８，  Ｋｕｒｅｈａ  Ａｍｅｒｉｃａ，  Ｉｎｃ．，  ＮＹ，  ＮＹ）４８０８グラムおよびカーボンブラック（デンカ株式会社（日本）からのデンカブラック（登録商標））７７．４グラムをプラネタリミキサに加えることによりカソードスラリが準備され、２５ＲＰＭで５分間混合が行われ、それから、２５ＲＰＭのプラネタリブレードスピードおよび１０００ＲＰＭの分散ブレードスピードを有する、分散機付きのプラネタリミキサを用いて真空下で１時間混合が行われた。次に、電気導電性カーボンブラック２３１．５グラムがスラリに添加され、混合物が２５ＲＰＭで５分間混合され、次いで、２５ＲＰＭの第１ブレードスピードおよび１０００ＲＰＭの第２ブレードスピードを有する、分散機付きのプラネタリミキサを用いて真空下で１時間混合された。プレミックスの７０００グラムがスラリに添加され、それから、２５ＲＰＭのプラネタリブレードスピードおよび１０００ＲＰＭの分散ブレードスピードを有する、分散機付きのプラネタリミキサを用いて真空下で３０分間混合が行われた。プレミックスの他の７０００グラムがスラリに添加され、それから、２５ＲＰＭのプラネタリブレードスピードおよび１０００ＲＰＭの分散ブレードスピードを有する、分散機付きのプラネタリミキサを用いて真空下で１時間混合された。最後に、ＮＭＰ１６７６ｇが混合物に添加され、２５ＲＰＭのプラネタリブレードスピードおよび１０００ＲＰＭの分散ブレードを有する、分散機付きのプラネタリミキサを用いて真空下で一晩混合された。
【００４７】
カソードスラリは、箔基板の両側にコーティングされ、乾燥され、それからカレンダリングされて約１０９ミクロンから約１１７ミクロンの厚さを有するカソードが形成された。カソードは、パウチセルを形成するため、その相応の寸法へ切断された。
【００４８】
アノード混合物は、約９４．０重量パーセントのグラファイト（ＣｏｎｏｃｏＰｈｉｌｌｉｐｓ  ＣＰｒｅｍｅ  Ｇ５）と、ＰＶＤＦ（Ｋｕｒｅｈａ  ９３００，Ｋｕｒｅｈａ
Ａｍｅｒｉｃａ，  Ｉｎｃ．，ＮＹ，ＮＹ）、約４．９重量パーセントと、気相成長炭素繊維約１．０重量パーセントと、シュウ酸約０．１重量パーセントとを２５（プラネタリブレードスピード）／３００（分散ブレードスピード）ｒｐｍで２時間混合することにより準備された。それから、アノード混合物１００％に、約２０％の追加のＮＭＰが添加され、２５（プラネタリブレードスピード）／１０００（分散ブレードスピード）ｒｐｍで約１時間混合されてアノードスラリが形成された。アノードスラリは、箔基板の両側へコーティングされ、乾燥され、カレンダリングされて約３８ミクロンから約４８ミクロンの厚さを有するアノードが形成された。アノードは、パウチセルを形成するため、その相応の寸法へ切断された。カソードおよびアノードは、これらの２つの電極間に配置された（日本の東レ株式会社から商業的に利用可能な）一片のセパレータと共にパウチセル内へ形成された。パウチセルは、電解質溶液（Ｐｕｒｅｌｙ  ｔｅ  、Ｎｏｖｏｌｙｔｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから商業的に利用可能）で充填された。４つの比較パウチセルがテスト用に準備された。
【００４９】
本明細書に記載のリチウムイオン電池
一晩貯蔵されるのではなくカソードスラリの準備に即座に使用されたという点を除き、比較例で説明された通りにカソードスラリのプレミックスが準備された。
【００５０】
ＰＶＤＦ（Ｋｕｒｅｈａ  ７２０８）４８０８ｇおよびＮＭＰ１６７６ｇをプラネタリミキサに加え、２５ＲＰＭで５分間混合が行われることによりカソードスラリが準備された。プレミックス９０００グラムがスラリに添加され、それから、２５ＲＰＭで５分間、その後、真空下で、２５ＲＰＭのプラネタリブレードスピードおよび１０００ＲＰＭの分散ブレードスピードを有する、分散機付きのプラネタリミキサを用いて３０分間混合が行われた。カーボンブラック（デンカブラック（登録商標））７７．４ｇがスラリに添加され、次いで、２５ＲＰＭで５分間混合され、それから、２５ＲＰＭのプラネタリブレードスピードおよび１０００ＲＰＭの分散ブレードスピードを有する、分散機付きのプラネタリミキサを用いて真空下で３０分間混合が行われた。次に、電気導電性カーボンブラック２３１．５ｇがスラリに添加され、混合物が２５ＲＰＭで５分間混合され、その後、真空下で、２５ＲＰＭのプラネタリブレードスピードおよび１０００ＲＰＭの分散ブレードスピードを有する、分散機付きのプラネタリミキサを用いて３０分混合された。最後に、プレミックスの５０００グラムがスラリに加えられ、それからスラリが２５ＲＰＭで５分間混合され、次いで、２５ＲＰＭのプラネタリブレードスピードおよび１０００ＲＰＭの分散ブレードを有する、分散機付きのプラネタリミキサを用いて真空下で一晩混合された。
【００５１】
カソードスラリは、箔基板の両側にコーティングされた。コーティング工程の間、スロットダイコータおよびインラインフィルタが使用された。図４を参照すると、４時間に亘るインラインフィルタ用のフィルタ圧力が描写され、４時間のうちの最後の２５分が示されている。同一時間に亘る、コーティングバルブ圧力とダイ入口圧力もまた描写されている。カソードスラリのフィルタリングのために使用される場合、フィルタは約４時間の間使用可能だがフィルタ圧力は工程の最後の２５分で増大のみを行うことが示されている。また、コーティングバルブ圧力とダイ入口圧力は、４時間の最後に向けて減少だけを行うことが示されている。カソード被覆基板は、乾燥されてその後カレンダリングされて約１０９ミクロンから約１１７ミクロンの厚さを有するカソードが形成された。カソードは、パウチセルを形成するため、その相応の寸法へ切断された。表１は、スラリ組成の明細と結果としてのカソード組成を提供する。
【表１】
0006616326.tif 000002
【００５２】
アノードは、比較例で説明されたように準備された。カソードおよびアノードは、これらの２つの電極間に配置された（Ｔｏｎｅｎ  ＣｈｅｍｉｃａｌからＥ２０ＭＭＳとして商業的に利用可能な）一片のセパレータと共にパウチセル内へ形成された。パウチセルは、電解質溶液（Ｎｏｖｏｌｙｔｅ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓからＰｕｒｏｌｙｔｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  ００３６として商業的に利用可能）で充填された。４つの独創的なパウチセルが準備された。
【００５３】
図５を参照すると、（点線で示されている）従来の方法で準備されたカソード混合物の４つの比較パウチセルと、（実線で示されている）本明細書に記載の４つのパウチセルのための相対バッテリ容量対放電率の比較が描写されている。相対バッテリ容量は、１時間で１００％から０％への放電を完了する電流量の測定値を与える。全ての電池が０．２Ｃ，０．５Ｃ，１Ｃ，２Ｃ，４Ｃおよび８Ｃの異なる放電率（Ｃ）を採用する放電サイクルを経た。充電電流（Ｃｉｎｉ）は１Ｃで同一のままである。各々の充電と放電との間には１０分の休憩間隔が取られた。図示のように、４つの独創的なパウチセルは、比較パウチセルに比べてより高い相対的バッテリ放電容量を有する。
【００５４】
図６を参照すると、（点線で示されている）従来の方法で準備されたカソード混合物の４つの比較パウチセルと、（実線で示されている）本明細書に記載の４つのパウチセルのための相対バッテリ容量対充電率の比較が描写されている。
【００５５】
相対バッテリ容量は、１時間で０％から１００％へのバッテリ充電を完了する電流量の測定値を与える。全ての電池が０．５Ｃ，１Ｃ，２Ｃ，４Ｃ，６Ｃ，８Ｃ，１２Ｃ，１６Ｃ，および２０Ｃの異なる充電率（Ｃ）を採用する充電サイクルを経た。放電電流（Ｃｉｎｉ）は０．５Ｃで同一のままである。各々の充電と放電との間には１０分の休憩間隔が取られた。図示のように、４つの独創的なパウチセルは、比較パウチセルに比べてより高い相対的バッテリ充電容量を有する。
【００５６】
本明細書に開示の寸法および値は、記載のとおりの正確な数値に厳密に限定されるものとして理解されるべきではない。むしろ、とくに別段の記載が無い限り、そのような寸法の各々は、記載の値およびその値の周囲の機能的に同等な範囲の両方を意味するように意図されている。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するように意図されている。
【００５７】
相互参照や関連する特許もしくは特許出願、および、本出願がその優先権もしくは利益を主張する特許出願または特許を含む文献を本明細書において引用した場合、これらの文献は、明確に除外したり他の限定を加えたりしたものでない限り、いずれもその全体を参照により本明細書に取り込んだものとする。いかなる文献の引用も、本明細書で開示されまたは権利主張された発明に関して先行技術であることも、単独もしくは他のいかなる文献との組み合わせにおいても本願発明を教示し示唆し開示することを承認するものではない。さらに、本明細書における用語のなんらかの意味または定義が、引用により取り込まれた文書における同一の用語のなんらかの意味または定義に抵触する程度において、本明細書における用語に与えられた意味または定義が優先する。
【００５８】
本発明の特定の実施の形態を図示および説明したが、さまざまな他の変更および改良を本発明の技術的思想および技術的範囲から離れることなく行うことができることは、当業者にとって自明である。したがって、本発明の技術的範囲に包含されるすべてのそのような変更および改良は、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。例えば、２つのカソード活性（ａｃｔｉｖｅ）セグメントが形成されてもよい。カソード活性セグメントの一つの頂部は、他のカソード活性セグメントの底部に近接して配置されてよい。次いでセパレータが、これらのカソード活性セグメントのカソード合わせ面に沿って取り付けられてカソードアセンブリ内で使用するための第１カソード活性セグメントを形成してもよい。
【図１】
0006616326.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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