(57)【要約】【課題】リチウム遷移金属酸化物及び炭素の分散性を向上し、電池の品質ばらつきが小さく、歩留まりが良好で、高放電容量で、しかもサイクル劣化が小さい二次電池用の電極、特に高レートで高い充放電容量を得ることのできる二次電池用の電極を提供する。【解決手段】活物質の表面を炭素繊維で被覆してなる炭素繊維被覆活物質と、結着剤とから成る二次電池用電極。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
活物質の表面を炭素繊維で被覆してなる炭素繊維被覆活物質と、結着剤とから成る二次電池用電極。
【請求項２】
活物質の表面を被覆する炭素材料が、乾式方法により被覆されたものである請求項１記載の二次電池用電極。
【請求項３】
乾式方法が、高速気流中衝撃法である請求項２記載の二次電池用電極。
【請求項４】
活物質がリチウムコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウム鉄酸化物酸化マンガンの少なくとも１種である請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池用電極。
【請求項５】
活物質１００重量部に対して炭素繊維が０．５〜１０重量部である請求項１〜４の何れかに記載のリチウム二次電池用電極。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の炭素繊維被覆活物質、結着剤及び溶剤を混合し、集電体表面に塗布し、乾燥してなる二次電池用正極。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の電極を正極として有する二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素繊維を表面に被覆した活物質を用いた二次電池用電極及びこれを用いた二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やノートパソコン等の普及に伴って、リチウム二次電池をはじめとする二次電池が注目されており、需要が高まっている。現在のリチウム二次電池では、電極面積を大きくすることにより電池反応の効率を上げる目的から、電極活物質とバインダ、導電材等を混合した塗料を帯状の金属箔上に塗布した正負両極が用いられ、これらがセパレータと共に巻き回された後、電池缶に収納されている。
【０００３】
一般的には、正極用の塗料はリチウム遷移金属酸化物の正極活物質とバインダ、導電材等を攪拌機により混合しペースト化することにより作成する。導電材としては、カーボンブラック等の炭素質材料が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
活物質単体では導電性に劣るため、導電材を添加して活物質間の電子伝導性を向上させる。しかし、電極を作製する際、導電材であるカーボンブラックやグラファイトは微粒体であり、均一な分散が難しく、これらを活物質である金属酸化物粉体と混合した際に導電材が凝集塊を形成してしまう。これに伴って、電極内において局所的に導電性に劣る部分が存在し、電子の移動が十分に行われないことから、活物質が有効に利用されず、結果的に放電容量が低い原因となると考えられる。
【０００５】
また、このため電池の品質ばらつきの増大や歩留まりの低下を招いている。特に昨今は、バッテリーパックとして自動車やパソコンなどの用途に複数の電池を直列・並列につなげて使用しているため、品質管理要求レベルはますます高くなっている。
【０００６】
近年自動車やパソコンでは、急速充電や急速放電など高レートでの電池性能のニーズは非常に高まってきている。しかし、一般に高レートで高い充放電容量を得るのは難しい。
【０００７】
また、活物質の通電性の低下により、電解液の副反応が起こりやすく、サイクル劣化の原因ともなる。特にリチウムマンガン酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウム鉄酸化物酸化マンガンなどは安定性が低い。
このような問題に対し、例えば、特許文献１、特許文献２に記載のように活物質をカーボンブラックで被覆するという手段が提案されている。しかし、この処理では活物質とカーボンブラックの添着力が弱いため、被覆率が３０％程度で容量が最大となっており、十分な電池性能が引き出せていない。また処理時間が数十分と非常に長く生産性が低い。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−９２２６５号公報
【特許文献２】
特開平１１−１５４５１５号公報
【０００９】
本発明は、活物質及び炭素の分散性を向上し、電池の品質ばらつきが小さく、歩留まりが良好で、高放電容量で、しかもサイクル劣化が小さい二次電池用の正極を提供することを目的とする。特に高レートで高い充放電容量を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明者らは鋭意検討を行った。その結果、活物質の表面を特定の状態としたものを用いることにより、補助導電材を要することなく非常に優れた電池特性を発揮できるという驚くべき知見、さらに活物質をこのような状態にするには、活物質と炭素繊維との粉体どうしの結合を利用して乾式混合により行うのが極めて有効であること、さらに特定の方法で乾式混合を行うことにより効率的に処理を行うことができると同時に得られる処理品の特性も優れたものとなること、を見出して本発明に到達した。
【００１１】
すなわち、前記した従来技術では、活物質表面を炭素材料で被覆する割合が大きいと、かえって電池性能が低下するとの認識にある。このため、被覆は表面の３０％程度とした場合が最も好ましく、最大でも８０％にとどめるべきであるとしている。そして、電池性能を上げるためには補助導電剤を用いるべきであるとしている（特開平９−９２，２６５号公報、２００１−２９７，７７１号公報）。
【００１２】
これに対し、本発明者らは、活物質、中でもリチウム遷移金属酸化物の表面を炭素繊維で覆った場合に電池特性が大幅に向上し、補助導電剤が不要となることを見出したのである。すなわち本発明は、
（１）活物質の表面を炭素繊維で被覆してなる炭素繊維被覆活物質と、結着剤とから成る二次電池用電極、
（２）活物質の表面を被覆する炭素材料が、乾式方法により被覆されたものである上記（１）記載の二次電池用電極、
（３）乾式方法が、高速気流中衝撃法である上記（２）記載の二次電池用電極、
（４）活物質がリチウムコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウム鉄酸化物酸化マンガンの少なくとも１種である上記（１）〜（３）のいずれかに記載の二次電池用電極、
（５）活物質１００重量部に対して炭素繊維が０．５〜１０重量部である上記（１）〜（４）の何れかに記載のリチウム二次電池用電極、
（６）上記（１）〜（５）の何れかに記載の炭素繊維被覆活物質、結着剤及び溶剤を混合し、集電体表面に塗布し、乾燥してなる二次電池用正極、
（７）上記（１）〜（６）の何れかに記載の電極を正極として有する二次電池、
に存する。【００１３】
本発明によれば、活物質の表面に炭素繊維が固定されているため、活物質間の導電ネットワークが形成され、活物質への導電性が向上し、従来の方法で活物質と炭素質物質とを攪拌混合した場合に比べ、電池性能が格段に向上する。さらに、炭素繊維により複数の活物質粒子をつなぎ合わせることも可能で長い導電パスが形成される。また、特に高速気流中衝撃法を用いた製造方法によれば、従来に比べて活物質とカーボンブラックに大きな衝撃を加えて添着させるため、活物質からの抵抗の小さい導電パスを形成することができる。
【００１４】
さらに、電気負荷の均一性が向上し、リチウムイオンの出入りもしやすく、インピーダンスが非常に低下する。このため、高レートでの電池容量が格段に向上し、サイクル特性も優れている。
【００１５】
その上、炭素繊維被覆活物質は、補助導電剤が不要であり、樹脂液への分散が容易なため混合工程が簡便化できる。また、塗料状態での粘度が低下するため、活物質濃度を増加さることができ、電極密度を大きくできる。バインダー樹脂を従来よりも減らすことができ、電極密度を大きくすることが可能で、容量が向上する。さらに塗膜強度も向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明で活物質として用いる化合物は、二次電池用の活物質として公知のものをいずれも用いることができるが、特にリチウム遷移金属酸化物、中でもリチウムコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウム鉄酸化物酸化マンガンのいずれかを用いることが望ましい。また、これら遷移金属の一部を他の遷移金属に置換したものを用いることもできる。又、これらを数種類併用することもできる。
【００１７】
本発明において活物質の表面を被覆する炭素繊維は、導電性を有し、且つ活物質の表面を被覆できる程度の大きさの炭素材料であれば特に限定されず用いることができる。カーボンナノチューブ等も用いることができる。
【００１８】
炭素繊維は活物質同士を電気的に接続する役目を果たす。これにより、大粒子径の活物質同士の接触が不十分であっても、炭素繊維により電気的な接触を補うことができる。ただし、炭素繊維を多量に入れすぎると、正極の密度が低下し、電極を形成することが難しくなるので、混合割合としては、活物質１００重量部に対して０．５〜１０重量部の範囲とするのが好適である。また、炭素繊維としては例えば黒鉛化した
繊維状の黒鉛を用いるのも好ましい。
【００１９】
活物質であるリチウム遷移金属酸化物と炭素繊維の比率はいずれの比率でも処理は可能であるが、活物質１００重量部に対して炭素繊維は０．５〜１０重量部が好ましく、特に好ましくは２〜１５重量部、さらに好ましくは４〜９重量部である。
【００２０】
炭素繊維の比率が０．５重量部より小さいと導電性が低くなり電池特性が低下し、炭素繊維を１０重量部より多量に入れた場合、活物質比率が低下し電池効率が低下する傾向にある。
【００２１】
以上説明した炭素繊維にカーボンブラック、又はグラファイトを混合して用いることができる。特に、炭素繊維にさらに、カーボンブラック及び／又はグラファイトを配合して使用すれば、カーボンブラックは正極活物質を完全に被覆する役目を果たすため、通電性をさらに向上させることができる。この場合、カーボンブラック及び／又はグラファイトを配合する割合も特に限定されないが、上述した炭素繊維による活物質同士の接続効果を十分に発揮するには、炭素繊維１００重量部に対し０．１〜１０００重量部が好ましく、特に好ましくは２〜１００重量部、さらに好ましくは５〜５０重量部である。
【００２２】
ここで用いられるカーボンブラックは特に制限されないが、導電性の高いものとして、例えばケッチエンブラック、アセチレンブラックが挙げられる。カーボンブラックの粒径、ＤＢＰ吸油量も特に限定されないが、ＤＢＰ吸油量が１５０〜６００ｍｌ／１００ｇ、より好ましくは３００〜６００ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックが好ましい。このようなカーボンブラックは、ストラクチャーが適度に発達しているためリチウムイオンが移動しやすい隙間を形成すると考えられる。カーボンブラックとして２０００℃以上で黒鉛化処理を施した黒鉛化品も、導電性が高く好適に用いられる。
【００２３】
以上述べたように、本発明に係る二次電池用電極においては、正極活物質の表面が炭素繊維で被覆されている。このため、単に活物質と炭素繊維をそれぞれ単独で混合した場合に比べ、正極の導電性及びリチウムイオン伝導性を大きく向上させることができる。これは電極のインピーダンスがかなり低下することで示される。
【００２４】
リチウム遷移金属酸化物等の活物質の表面を炭素繊維で被覆する方法は、活物質と炭素材料とを乾式混合して炭素材料を活物質表面に固定させるのが極めて望ましい。この方法を実施するために、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所製）、コスモス（川崎重工業製）、メカノフュージョンシステム（ホソカワミクロン製）、サーフュージングシステム（日本ニューマチック工業製）メカノミル・スピードニーダー・スピードミル・スピラコーター（岡田精工製）などのいずれの公知の乾式粉体混合機も用いることができる（粉体と工業，１９，１１，１９８９参照）。特に高気流中衝撃法であるハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所製）を用いることが望ましい。
【００２５】
ハイブリダイゼーションシステムは、高速回転するローター、ステーター及び循環回路で構成されたハイブリダイザーを主体とした衝撃式粉体混合機によるシステムであり、ハイブリダイザー内に投入された被処理物は分散されながら衝撃力を主体とした圧縮、摩擦、剪断力等の機械的作用をくりかえし受ける。このハイブリダイゼーションシステムによる方法は大きな衝撃を粒子に与える。これは特開平９−９２２６５号公報記載のようなメカノ処理の圧縮せん断応力に比べ、衝撃力は大きなものであり局所的な温度も１０００℃程度まで上昇し得るためメカノケミカル反応も生じ得、活物質への炭素繊維の結合をより強固なものにできる利点がある。また、ハイブリダイゼーションシステムによる大きな衝撃力を繰り返し受けることにより活物質の超微粉末が生成するため、この超微粉末が炭素材料に付着して電池性能に寄与し著しく向上させることも推測される。
【００２６】
ハイブリダイゼーションシステムによる炭素繊維での活物質表面の被覆方法は特に制限されず、ハイブリダイゼーションシステムによる粉体処理の一般的な手法を用いて実施すればよい。具体的には、炭素繊維及び活物質を装置に仕込み、数分〜十分程度、周速数十〜数百ｍ／ｓ程度で処理を行うことにより、短時間でも容易にリチウム遷移金属酸化物上に炭素材料を固定化することができる。これは特開平９−９２２６５号公報記載のようなメカノ処理による処理が長時間を要するのに比べて非常に短時間での処理が可能になっている。
【００２７】
衝撃式粉体混合機で添着する際、活物質と炭素繊維のみでも十分コーティングできるが、別の炭素材料や樹脂や電解質を加えた複合添着膜をつくることもできる。カーボンブラック・炭素繊維・グラファイト・樹脂・電解質の複数層での被覆もできるし、カーボンブラック・炭素繊維・グラファイト・樹脂・電解質の均一混合層をつくることも可能であり、多種多様な組み合わせの被覆物がつくれる。樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル等の高分子が挙げられる。
【００２８】
また、電解質としては、例えばＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣＨ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＡｌＣｌ４等が挙げられる。これにより、多様な正極活物質が設計でき、より高いリチウムイオン導電性や電解液に対するより強い耐性が得られ、電池特性が向上する。また、添着物質の活物質への結合力も上げることができる。
【００２９】
（電極の製造）
以上説明した正極用材料である炭素繊維で被覆した活物質に、結着剤（バインダー樹脂）であるポリふっ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と混合する。
結着剤の配合量は、炭素繊維被覆活物質１００重量部に対して０．１〜３０重量部、好ましくは０．５〜１０重量部、さらに好ましくは１〜５重量部である。本発明の炭素繊維被覆した活物質を用いることにより、結着剤を従来よりも減らすことができるため、上記の配合量で適切である。
【００３０】
さらに、必要に応じて非水系の分散媒を添加する。ここで用いられる分散媒としてはＮ―メチル―２−ピロリドン（ＮＭＰ）が代表的であり、最も好ましく用いられる。その他、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホアミド等の極性溶媒を用いてもよい。分散媒の添加量は、活物質と結着剤の合計１００重量部に対し、通常２０〜３０重量部を添加する。
【００３１】
以上説明した炭素繊維被覆活物質、結着剤及び必要に応じて分散媒を混合して結着剤を溶解させたペーストとする。ペーストの調製は、上記各成分を乳鉢、撹拌翼を有する撹拌機（例えばアンカー型、ディスクタービン型、プロペラ型、ディゾルバー型、ディスプロ型）を用いて混合溶解することにより行うことができる。
【００３２】
こうして得られたペーストを銅箔、リチウム箔、ステンレス板等の集電体表面に塗布し、乾燥することによりリチウム二次電池用電極を製造することができる。また、以上説明した炭素繊維被覆活物質、結着剤及び必要に応じて分散媒の混合物に圧力をかけてペレット化して、二次電池用電極を製造することもできる。
【００３３】
得られた電極は、例えばアプリケーターロール等のローラコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレード法、スピンコーティング、バーコーダー等の手段を用いて均一な厚みに調整し、所定の形状に加工して用いることができる。
【００３４】
以上説明した炭素繊維被覆活物質を用いて電極を形成することにより、補助導電剤が不要であり、このため樹脂液への分散が容易なため混合工程が大幅に簡便化できる上、分散状態が均一且つ安定性に優れたものとすることができる。また、結着剤を従来よりも減らすことができるため、電池容量が向上する。さらに塗膜強度も向上する。
【００３５】
また、本発明の二次電池用電極は以下に述べるように様々の組成の電池に使用できる。
【００３６】
電池化する際の負極活物質としては、リチウムイオン２次電池の負極活物質として公知の何れの材料も使用でき、例えば、天然黒鉛、コークスやガラス状炭素等の炭素材料、ケイ素、金属リチウム、及びアルミニウム等の金属リチウムと合金を形成可能な金属等を挙げることができる。
【００３７】
本発明のリチウム二次電池用電極を電池化する際の非水電解質は、有機溶媒にリチウム化合物を溶解させた非水電解液、又は高分子にリチウム化合物を固溶或いはリチウム化合物を溶解させた有機溶媒を保持させた高分子固体電解質を用いることができる。非水電解液は、有機溶媒と電解質とを適宜組み合わせて調整されるが、これら有機溶媒や電解質はこの種の電池に用いられるものであればいずれも使用可能である。
【００３８】
有機溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタンメチルフォルメイト、ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソフラン、４−メチル−１，３−ジオキソフラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロペオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、１，２−ジクロロエタン、４−メチル−２−ペンタノン、１，４−ジオキサン、アニソール、ジグライム、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等である。これらの溶媒を２種以上併用することもできる。
【００３９】
また、本発明のリチウム二次電池用電極を電池化する際の電解質としては、例えばＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣＨ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＡｌＣｌ４等が挙げられる。これらを単独でも、２種以上を併用することもできる。
【００４０】
本発明のリチウム二次電池用電極はリチウムゲルポリマー電池へ適用できる。電池化する際の高分子固体電解質としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル等の高分子に上記非水電解液を保持させ上記高分子を可塑化したものが挙げられる。
【００４１】
本発明のリチウム二次電池用電極は全固体型リチウムゲルポリマー電池へも適用できる。電池化する際の高分子固体電解質としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル等の高分子に上記非水電解質を保持させたものが挙げられる。
【００４２】
【実施例】
（実施例１）
以下、実施例により具体的に説明する。活物質としてはコバルト酸リチウムである「セルシードＣ−５」（日本化学工業社製）を用いた。炭素繊維としてはＶＧＣＦ（黒鉛化品、繊維長１０〜２０μｍ、繊維径０．１５μｍ、アスペクト比１０〜５００、昭和電工（株）製）を用いた。
【００４３】
〔炭素繊維被覆コバルト酸リチウムの製造〕
上記コバルト酸リチウムと炭素繊維を９８対２の重量比で、ハイブリダイザー（奈良機械製作所製）にて、高速気流中で衝撃を加え処理した。処理条件は、周速１００ｍ／ｓ、処理時間３分で行った。得られたものを電子顕微鏡観察したところ、カーボンブラックが活物質表面を完全に被覆した生成物が得られたことを確認できた。
【００４４】
〔電池の作製及び性能評価〕
この、炭素繊維で被覆されたコバルト酸リチウムを用いて、下記の方法でリチウム二次電池を作製して、その交流インピーダンス、各放電電流レートにおける放電容量、サイクル特性を評価した。
【００４５】
正極の作製には、上記の炭素繊維で被覆されたコバルト酸リチウムを９７重量部、バインダーとしてポリふっ化ビニリデン（ＫＦポリマー１１００、呉羽化学工業（株））を３重量部、また分散媒であるｎ−メチル−２−ピロリドンを、スラリー全体の固形分を６０〜８０重量部となるように加え、ホモジナイザーにより攪拌・混合し、正極ペーストとした。その正極ペーストをアルミ箔に、ドクターブレードにより塗布し、真空乾燥したものを正極とした。
【００４６】
上記正極を直径１２ｍｍの円形に切り取り、負極として金属リチウム箔（厚さ０．２ｍｍ、旭東金属工業）、セパレーターとしてガラス繊維濾紙（ＧＡ−１００、アドバンテック）を用い、正極と負極には、それぞれニッケルリード線を取り付けた。両外側から２枚のポリプロピレン板で挟み込み固定した後、これをアルゴンガス雰囲気のグローブボックス中で、電解液の入ったガラスセルに浸し、栓をしたものを評価セルとした。なお、支持塩１Ｍ−ＬｉＣｌＯ４を添加したプロピレンカーボネートを電解液として用いた。
【００４７】
電池性能はサイクル特性、ハイレート特性、インピーダンスにより評価し、サイクル特性およびハイレート特性については充放電試験装置（ＳＭ−８、北斗電工（株））を用いて、また交流インピーダンスについてはポテンショガルバノスタット２０００（東方技研）、周波数応答分析機ｓ−５７２０ｃ（ＮＦＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｎｄｕｓｕｒｕｍｅｎｔｓ）をパーソナルコンピューターにつなぎ、ケミカルインピーダンス測定プログラム（ＮＦＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｎｄｕｓｕｒｕｍｅｎｔｓ）を用いて測定した。
【００４８】
充放電測定条件は、充電は、充電レート０．１Ｃで、定電流−定電圧充電（ＣＣＣＶ−４．３Ｖ）を行い、放電は、放電レート０．５〜２．０Ｃで、３．１Ｖカットで行った。また交流インピーダンス測定条件は、充電状態で周波数範囲１００ｋＨｚ〜１ｍＨｚ、印可電圧±５ｍＶで行った。
【００４９】
（比較例１）
炭素被覆コバルト酸リチウムの代わりに、炭素被覆処理を行っていないリチウムコバルト酸化物である「セルシードＣ−５」（日本化学工業社製）９２重量部、カーボンブラックとして「ケッチエンブラックＥＣＰ」（ケッチエンブラックインターナショナル（株）製）５重量部を用いた以外は、実施例１の〔電池の作製及び性能評価〕と同様にして電池を作製し、評価を行った。
【００５０】
表−１に実施例１及び比較例１で得られた電池の交流インピーダンス、ハイレート特性、サイクル特性の結果を示す。
【００５１】
【表１】
2004186075.tif 000002
【００５２】
表−１中、交流インピーダンスは半円の実軸との交点の値を示す。サイクル特性は、１サイクル目の活物質当たりの放電容量を１００とした場合の、２０サイクル後の放電容量の維持率（百分率）を示す。また放電容量は、各放電電流レートでの活物質当たりの放電容量（ｍＡｈ／ｇ）の実測値を示す。
なお、インピーダンスに関しては、値が小さい方が性能が良く、またサイクル特性および放電容量に関しては、値が大きい方が性能が良い。
【００５３】
【発明の効果】
本発明では、新規な炭素繊維被覆活物質を開発することができた。これを用いた２次電池は、従来の方法で活物質と炭素質物質とを攪拌混合した場合に比べ、高レートでの容量が格段に向上する。またサイクル特性が良好でインピーダンスも小さい。補助導電剤が不要でハンドリングがよくなるので、混合工程が簡便化できる。塗膜中での各材料の分布の均一性が向上し、電池性能のロットばらつきを低減し一定した品質の電極及び電池を作製することも容易となる。
さらに、塗料状態での粘度を低下させることもできるため、活物質濃度を増加させることもでき、電極密度の増加につながる。また、従来導電材粉末との結着にも一部使用されていたバインダー樹脂（結着剤）が不要になるため、バインダー樹脂量を低減することもでき、放電電流レートが高い条件で従来より優れた放電容量を示すことができる。
【手続補正書】
【提出日】平成14年12月20日(2002.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素繊維を表面に被覆した活物質を用いた二次電池用電極及びこれを用いた二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やノートパソコン等の普及に伴って、リチウム二次電池をはじめとする二次電池が注目されており、需要が高まっている。現在のリチウム二次電池では、電極面積を大きくすることにより電池反応の効率を上げる目的から、電極活物質とバインダ、導電材等を混合した塗料を帯状の金属箔上に塗布した正負両極が用いられ、これらがセパレータと共に巻き回された後、電池缶に収納されている。
【０００３】
一般的には、正極用の塗料はリチウム遷移金属酸化物の正極活物質とバインダ、導電材等を攪拌機により混合しペースト化することにより作成する。導電材としては、カーボンブラック等の炭素質材料が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
活物質単体では導電性に劣るため、導電材を添加して活物質間の電子伝導性を向上させる。しかし、電極を作製する際、導電材であるカーボンブラックやグラファイトは微粒体であり、均一な分散が難しく、これらを活物質である金属酸化物粉体と混合した際に導電材が凝集塊を形成してしまう。これに伴って、電極内において局所的に導電性に劣る部分が存在し、電子の移動が十分に行われないことから、活物質が有効に利用されず、結果的に放電容量が低い原因となると考えられる。
【０００５】
また、このため電池の品質ばらつきの増大や歩留まりの低下を招いている。特に昨今は、バッテリーパックとして自動車やパソコンなどの用途に複数の電池を直列・並列につなげて使用しているため、品質管理要求レベルはますます高くなっている。
【０００６】
近年自動車やパソコンでは、急速充電や急速放電など高レートでの電池性能のニーズは非常に高まってきている。しかし、一般に高レートで高い充放電容量を得るのは難しい。
【０００７】
また、活物質の通電性の低下により、電解液の副反応が起こりやすく、サイクル劣化の原因ともなる。特にリチウムマンガン酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウム鉄酸化物酸化マンガンなどは安定性が低い。
このような問題に対し、例えば、特許文献１、特許文献２に記載のように活物質をカーボンブラックで被覆するという手段が提案されている。しかし、この処理では活物質とカーボンブラックの添着力が弱いため、被覆率が３０％程度で容量が最大となっており、十分な電池性能が引き出せていない。また処理時間が数十分と非常に長く生産性が低い。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−９２２６５号公報
【特許文献２】
特開平１１−１５４５１５号公報
【０００９】
本発明は、活物質及び炭素の分散性を向上し、電池の品質ばらつきが小さく、歩留まりが良好で、高放電容量で、しかもサイクル劣化が小さい二次電池用の正極を提供することを目的とする。特に高レートで高い充放電容量を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明者らは鋭意検討を行った。その結果、活物質の表面を特定の状態としたものを用いることにより、補助導電材を要することなく非常に優れた電池特性を発揮できるという驚くべき知見、さらに活物質をこのような状態にするには、活物質と炭素繊維との粉体どうしの結合を利用して乾式混合により行うのが極めて有効であること、さらに特定の方法で乾式混合を行うことにより効率的に処理を行うことができると同時に得られる処理品の特性も優れたものとなること、を見出して本発明に到達した。
【００１１】
すなわち、前記した従来技術では、活物質表面を炭素材料で被覆する割合が大きいと、かえって電池性能が低下するとの認識にある。このため、被覆は表面の３０％程度とした場合が最も好ましく、最大でも８０％にとどめるべきであるとしている。そして、電池性能を上げるためには補助導電剤を用いるべきであるとしている（特開平９−９２，２６５号公報、２００１−２９７，７７１号公報）。
【００１２】
これに対し、本発明者らは、活物質、中でもリチウム遷移金属酸化物の表面を炭素繊維で覆った場合に電池特性が大幅に向上し、補助導電剤が不要となることを見出したのである。すなわち本発明は、
（１）活物質の表面を炭素繊維で被覆してなる炭素繊維被覆活物質と、結着剤とから成る二次電池用電極、
（２）活物質の表面を被覆する炭素材料が、乾式方法により被覆されたものである上記（１）記載の二次電池用電極、
（３）乾式方法が、高速気流中衝撃法である上記（２）記載の二次電池用電極、
（４）活物質がリチウムコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウム鉄酸化物酸化マンガンの少なくとも１種である上記（１）〜（３）のいずれかに記載の二次電池用電極、
（５）活物質１００重量部に対して炭素繊維が０．５〜１０重量部である上記（１）〜（４）の何れかに記載のリチウム二次電池用電極、
（６）上記（１）〜（５）の何れかに記載の炭素繊維被覆活物質、結着剤及び溶剤を混合し、集電体表面に塗布し、乾燥してなる二次電池用正極、
（７）上記（１）〜（６）の何れかに記載の電極を正極として有する二次電池、
に存する。
【００１３】
本発明によれば、活物質の表面に炭素繊維が固定されているため、活物質間の導電ネットワークが形成され、活物質への導電性が向上し、従来の方法で活物質と炭素質物質とを攪拌混合した場合に比べ、電池性能が格段に向上する。さらに、炭素繊維により複数の活物質粒子をつなぎ合わせることも可能で長い導電パスが形成される。また、特に高速気流中衝撃法を用いた製造方法によれば、従来に比べて活物質とカーボンブラックに大きな衝撃を加えて添着させるため、活物質からの抵抗の小さい導電パスを形成することができる。
【００１４】
さらに、電気負荷の均一性が向上し、リチウムイオンの出入りもしやすく、インピーダンスが非常に低下する。このため、高レートでの電池容量が格段に向上し、サイクル特性も優れている。
【００１５】
その上、炭素繊維被覆活物質は、補助導電剤が不要であり、樹脂液への分散が容易なため混合工程が簡便化できる。また、塗料状態での粘度が低下するため、活物質濃度を増加さることができ、電極密度を大きくできる。バインダー樹脂を従来よりも減らすことができ、電極密度を大きくすることが可能で、容量が向上する。さらに塗膜強度も向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明で活物質として用いる化合物は、二次電池用の活物質として公知のものをいずれも用いることができるが、特にリチウム遷移金属酸化物、中でもリチウムコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウム鉄酸化物酸化マンガンのいずれかを用いることが望ましい。また、これら遷移金属の一部を他の遷移金属に置換したものを用いることもできる。又、これらを数種類併用することもできる。
【００１７】
本発明において活物質の表面を被覆する炭素繊維は、導電性を有し、且つ活物質の表面を被覆できる程度の大きさの炭素材料であれば特に限定されず用いることができる。カーボンナノチューブ等も用いることができる。
【００１８】
炭素繊維は活物質同士を電気的に接続する役目を果たす。これにより、大粒子径の活物質同士の接触が不十分であっても、炭素繊維により電気的な接触を補うことができる。ただし、炭素繊維を多量に入れすぎると、正極の密度が低下し、電極を形成することが難しくなるので、混合割合としては、活物質１００重量部に対して０．５〜１０重量部の範囲とするのが好適である。また、炭素繊維としては例えば黒鉛化した
繊維状の黒鉛を用いるのも好ましい。
【００１９】
活物質であるリチウム遷移金属酸化物と炭素繊維の比率はいずれの比率でも処理は可能であるが、活物質１００重量部に対して炭素繊維は０．５〜１０重量部が好ましく、特に好ましくは２〜１５重量部、さらに好ましくは４〜９重量部である。
【００２０】
炭素繊維の比率が０．５重量部より小さいと導電性が低くなり電池特性が低下し、炭素繊維を１０重量部より多量に入れた場合、活物質比率が低下し電池効率が低下する傾向にある。
【００２１】
以上説明した炭素繊維にカーボンブラック、又はグラファイトを混合して用いることができる。特に、炭素繊維にさらに、カーボンブラック及び／又はグラファイトを配合して使用すれば、カーボンブラックは正極活物質を完全に被覆する役目を果たすため、通電性をさらに向上させることができる。この場合、カーボンブラック及び／又はグラファイトを配合する割合も特に限定されないが、上述した炭素繊維による活物質同士の接続効果を十分に発揮するには、炭素繊維１００重量部に対し０．１〜１０００重量部が好ましく、特に好ましくは２〜１００重量部、さらに好ましくは５〜５０重量部である。
【００２２】
ここで用いられるカーボンブラックは特に制限されないが、導電性の高いものとして、例えばケッチエンブラック、アセチレンブラックが挙げられる。カーボンブラックの粒径、ＤＢＰ吸油量も特に限定されないが、ＤＢＰ吸油量が１５０〜６００ｍｌ／１００ｇ、より好ましくは３００〜６００ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックが好ましい。このようなカーボンブラックは、ストラクチャーが適度に発達しているためリチウムイオンが移動しやすい隙間を形成すると考えられる。カーボンブラックとして２０００℃以上で黒鉛化処理を施した黒鉛化品も、導電性が高く好適に用いられる。
【００２３】
以上述べたように、本発明に係る二次電池用電極においては、正極活物質の表面が炭素繊維で被覆されている。このため、単に活物質と炭素繊維をそれぞれ単独で混合した場合に比べ、正極の導電性及びリチウムイオン伝導性を大きく向上させることができる。これは電極のインピーダンスがかなり低下することで示される。
【００２４】
リチウム遷移金属酸化物等の活物質の表面を炭素繊維で被覆する方法は、活物質と炭素材料とを乾式混合して炭素材料を活物質表面に固定させるのが極めて望ましい。この方法を実施するために、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所製）、コスモス（川崎重工業製）、メカノフュージョンシステム（ホソカワミクロン製）、サーフュージングシステム（日本ニューマチック工業製）メカノミル・スピードニーダー・スピードミル・スピラコーター（岡田精工製）などのいずれの公知の乾式粉体混合機も用いることができる（粉体と工業，１９，１１，１９８９参照）。特に高気流中衝撃法であるハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所製）を用いることが望ましい。
【００２５】
ハイブリダイゼーションシステムは、高速回転するローター、ステーター及び循環回路で構成されたハイブリダイザーを主体とした衝撃式粉体混合機によるシステムであり、ハイブリダイザー内に投入された被処理物は分散されながら衝撃力を主体とした圧縮、摩擦、剪断力等の機械的作用をくりかえし受ける。このハイブリダイゼーションシステムによる方法は大きな衝撃を粒子に与える。これは特開平９−９２２６５号公報記載のようなメカノ処理の圧縮せん断応力に比べ、衝撃力は大きなものであり局所的な温度も１０００℃程度まで上昇し得るためメカノケミカル反応も生じ得、活物質への炭素繊維の結合をより強固なものにできる利点がある。また、ハイブリダイゼーションシステムによる大きな衝撃力を繰り返し受けることにより活物質の超微粉末が生成するため、この超微粉末が炭素材料に付着して電池性能に寄与し著しく向上させることも推測される。
【００２６】
ハイブリダイゼーションシステムによる炭素繊維での活物質表面の被覆方法は特に制限されず、ハイブリダイゼーションシステムによる粉体処理の一般的な手法を用いて実施すればよい。具体的には、炭素繊維及び活物質を装置に仕込み、数分〜十分程度、周速数十〜数百ｍ／ｓ程度で処理を行うことにより、短時間でも容易にリチウム遷移金属酸化物上に炭素材料を固定化することができる。これは特開平９−９２２６５号公報記載のようなメカノ処理による処理が長時間を要するのに比べて非常に短時間での処理が可能になっている。
【００２７】
衝撃式粉体混合機で添着する際、活物質と炭素繊維のみでも十分コーティングできるが、別の炭素材料や樹脂や電解質を加えた複合添着膜をつくることもできる。カーボンブラック・炭素繊維・グラファイト・樹脂・電解質の複数層での被覆もできるし、カーボンブラック・炭素繊維・グラファイト・樹脂・電解質の均一混合層をつくることも可能であり、多種多様な組み合わせの被覆物がつくれる。樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル等の高分子が挙げられる。
【００２８】
また、電解質としては、例えばＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣＨ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＡｌＣｌ４等が挙げられる。これにより、多様な正極活物質が設計でき、より高いリチウムイオン導電性や電解液に対するより強い耐性が得られ、電池特性が向上する。また、添着物質の活物質への結合力も上げることができる。
【００２９】
（電極の製造）
以上説明した正極用材料である炭素繊維で被覆した活物質に、結着剤（バインダー樹脂）であるポリふっ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と混合する。
結着剤の配合量は、炭素繊維被覆活物質１００重量部に対して０．１〜３０重量部、好ましくは０．５〜１０重量部、さらに好ましくは１〜５重量部である。本発明の炭素繊維被覆した活物質を用いることにより、結着剤を従来よりも減らすことができるため、上記の配合量で適切である。
【００３０】
さらに、必要に応じて非水系の分散媒を添加する。ここで用いられる分散媒としてはＮ―メチル―２−ピロリドン（ＮＭＰ）が代表的であり、最も好ましく用いられる。その他、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホアミド等の極性溶媒を用いてもよい。分散媒の添加量は、活物質と結着剤の合計１００重量部に対し、通常２０〜３０重量部を添加する。
【００３１】
以上説明した炭素繊維被覆活物質、結着剤及び必要に応じて分散媒を混合して結着剤を溶解させたペーストとする。ペーストの調製は、上記各成分を乳鉢、撹拌翼を有する撹拌機（例えばアンカー型、ディスクタービン型、プロペラ型、ディゾルバー型、ディスプロ型）を用いて混合溶解することにより行うことができる。
【００３２】
こうして得られたペーストを銅箔、リチウム箔、ステンレス板等の集電体表面に塗布し、乾燥することによりリチウム二次電池用電極を製造することができる。また、以上説明した炭素繊維被覆活物質、結着剤及び必要に応じて分散媒の混合物に圧力をかけてペレット化して、二次電池用電極を製造することもできる。
【００３３】
得られた電極は、例えばアプリケーターロール等のローラコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレード法、スピンコーティング、バーコーダー等の手段を用いて均一な厚みに調整し、所定の形状に加工して用いることができる。
【００３４】
以上説明した炭素繊維被覆活物質を用いて電極を形成することにより、補助導電剤が不要であり、このため樹脂液への分散が容易なため混合工程が大幅に簡便化できる上、分散状態が均一且つ安定性に優れたものとすることができる。また、結着剤を従来よりも減らすことができるため、電池容量が向上する。さらに塗膜強度も向上する。
【００３５】
また、本発明の二次電池用電極は以下に述べるように様々の組成の電池に使用できる。
【００３６】
電池化する際の負極活物質としては、リチウムイオン２次電池の負極活物質として公知の何れの材料も使用でき、例えば、天然黒鉛、コークスやガラス状炭素等の炭素材料、ケイ素、金属リチウム、及びアルミニウム等の金属リチウムと合金を形成可能な金属等を挙げることができる。
【００３７】
本発明のリチウム二次電池用電極を電池化する際の非水電解質は、有機溶媒にリチウム化合物を溶解させた非水電解液、又は高分子にリチウム化合物を固溶或いはリチウム化合物を溶解させた有機溶媒を保持させた高分子固体電解質を用いることができる。非水電解液は、有機溶媒と電解質とを適宜組み合わせて調整されるが、これら有機溶媒や電解質はこの種の電池に用いられるものであればいずれも使用可能である。
【００３８】
有機溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタンメチルフォルメイト、ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソフラン、４−メチル−１，３−ジオキソフラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロペオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、１，２−ジクロロエタン、４−メチル−２−ペンタノン、１，４−ジオキサン、アニソール、ジグライム、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等である。これらの溶媒を２種以上併用することもできる。
【００３９】
また、本発明のリチウム二次電池用電極を電池化する際の電解質としては、例えばＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣＨ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＡｌＣｌ４等が挙げられる。これらを単独でも、２種以上を併用することもできる。
【００４０】
本発明のリチウム二次電池用電極はリチウムゲルポリマー電池へ適用できる。電池化する際の高分子固体電解質としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル等の高分子に上記非水電解液を保持させ上記高分子を可塑化したものが挙げられる。
【００４１】
本発明のリチウム二次電池用電極は全固体型リチウムゲルポリマー電池へも適用できる。電池化する際の高分子固体電解質としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル等の高分子に上記非水電解質を保持させたものが挙げられる。
【００４２】
【実施例】
（実施例１）
以下、実施例により具体的に説明する。活物質としてはコバルト酸リチウムである「セルシードＣ−５」（日本化学工業社製）を用いた。炭素繊維としてはＶＧＣＦ（黒鉛化品、繊維長１０〜２０μｍ、繊維径０．１５μｍ、アスペクト比１０〜５００、昭和電工（株）製）を用いた。
【００４３】
〔炭素繊維被覆コバルト酸リチウムの製造〕
上記コバルト酸リチウムと炭素繊維を９８対２の重量比で、ハイブリダイザー（奈良機械製作所製）にて、高速気流中で衝撃を加え処理した。処理条件は、周速１００ｍ／ｓ、処理時間３分で行った。得られたものを電子顕微鏡観察したところ、カーボンブラックが活物質表面を完全に被覆した生成物が得られたことを確認できた。
【００４４】
〔電池の作製及び性能評価〕
この、炭素繊維で被覆されたコバルト酸リチウムを用いて、下記の方法でリチウム二次電池を作製して、その交流インピーダンス、各放電電流レートにおける放電容量、サイクル特性を評価した。
【００４５】
正極の作製には、上記の炭素繊維で被覆されたコバルト酸リチウムを９７重量部、バインダーとしてポリふっ化ビニリデン（ＫＦポリマー１１００、呉羽化学工業（株））を３重量部、また分散媒であるｎ−メチル−２−ピロリドンを、スラリー全体の固形分を６０〜８０重量部となるように加え、ホモジナイザーにより攪拌・混合し、正極ペーストとした。その正極ペーストをアルミ箔に、ドクターブレードにより塗布し、真空乾燥したものを正極とした。
【００４６】
上記正極を直径１２ｍｍの円形に切り取り、負極として金属リチウム箔（厚さ０．２ｍｍ、旭東金属工業）、セパレーターとしてガラス繊維濾紙（ＧＡ−１００、アドバンテック）を用い、正極と負極には、それぞれニッケルリード線を取り付けた。両外側から２枚のポリプロピレン板で挟み込み固定した後、これをアルゴンガス雰囲気のグローブボックス中で、電解液の入ったガラスセルに浸し、栓をしたものを評価セルとした。なお、支持塩１Ｍ−ＬｉＣｌＯ４を添加したプロピレンカーボネートを電解液として用いた。
【００４７】
電池性能はサイクル特性、ハイレート特性、インピーダンスにより評価し、サイクル特性およびハイレート特性については充放電試験装置（ＳＭ−８、北斗電工（株））を用いて、また交流インピーダンスについてはポテンショガルバノスタット２０００（東方技研）、周波数応答分析機ｓ−５７２０ｃ（ＮＦ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｎｄｕｓｕｒｕｍｅｎｔｓ）をパーソナルコンピューターにつなぎ、ケミカルインピーダンス測定プログラム（ＮＦ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｎｄｕｓｕｒｕｍｅｎｔｓ）を用いて測定した。
【００４８】
充放電測定条件は、充電は、充電レート０．１Ｃで、定電流−定電圧充電（ＣＣＣＶ−４．３Ｖ）を行い、放電は、放電レート０．５〜２．０Ｃで、３．１Ｖカットで行った。また交流インピーダンス測定条件は、充電状態で周波数範囲１００ｋＨｚ〜１ｍＨｚ、印可電圧±５ｍＶで行った。
【００４９】
（比較例１）
炭素被覆コバルト酸リチウムの代わりに、炭素被覆処理を行っていないリチウムコバルト酸化物である「セルシードＣ−５」（日本化学工業社製）９２重量部、カーボンブラックとして「ケッチエンブラックＥＣＰ」（ケッチエンブラックインターナショナル（株）製）５重量部を用いた以外は、実施例１の〔電池の作製及び性能評価〕と同様にして電池を作製し、評価を行った。
【００５０】
表−１に実施例１及び比較例１で得られた電池の交流インピーダンス、ハイレート特性、サイクル特性の結果を示す。
【００５１】
【表１】
2004186075.tif 000003
【００５２】
表−１中、交流インピーダンスは半円の実軸との交点の値を示す。サイクル特性は、１サイクル目の活物質当たりの放電容量を１００とした場合の、２０サイクル後の放電容量の維持率（百分率）を示す。また放電容量は、各放電電流レートでの活物質当たりの放電容量（ｍＡｈ／ｇ）の実測値を示す。
なお、インピーダンスに関しては、値が小さい方が性能が良く、またサイクル特性および放電容量に関しては、値が大きい方が性能が良い。
【００５３】
【発明の効果】
本発明では、新規な炭素繊維被覆活物質を開発することができた。これを用いた２次電池は、従来の方法で活物質と炭素質物質とを攪拌混合した場合に比べ、高レートでの容量が格段に向上する。またサイクル特性が良好でインピーダンスも小さい。補助導電剤が不要でハンドリングがよくなるので、混合工程が簡便化できる。塗膜中での各材料の分布の均一性が向上し、電池性能のロットばらつきを低減し一定した品質の電極及び電池を作製することも容易となる。
さらに、塗料状態での粘度を低下させることもできるため、活物質濃度を増加させることもでき、電極密度の増加につながる。また、従来導電材粉末との結着にも一部使用されていたバインダー樹脂（結着剤）が不要になるため、バインダー樹脂量を低減することもでき、放電電流レートが高い条件で従来より優れた放電容量を示すことができる。