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JP2000067851A - Method for manufacturing lithium secondary battery and lithium secondary battery - Google Patents

Method for manufacturing lithium secondary battery and lithium secondary battery

Info

Publication number
JP2000067851A
JP2000067851A JP10241272A JP24127298A JP2000067851A JP 2000067851 A JP2000067851 A JP 2000067851A JP 10241272 A JP10241272 A JP 10241272A JP 24127298 A JP24127298 A JP 24127298A JP 2000067851 A JP2000067851 A JP 2000067851A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active material
electrolyte
gel
negative electrode
positive electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10241272A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Iwao Soga
巌 曽我
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP10241272A priority Critical patent/JP2000067851A/en
Publication of JP2000067851A publication Critical patent/JP2000067851A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性に優れ、電池特性に優れたリチウム二
次電池を提供する。 【解決手段】 正極及び/又は負極が、リチウムイオン
を吸蔵放出可能な活物質と、非水系電解液と該電解液を
ゲル化するためのゲル高分子と含むゲル状電解質とを含
有するリチウム二次電池の製造方法において、下記工程
(1)〜(3)を包含することを特徴とするリチウム二
次電池の製造方法である。 (1)正極又は負極の活物質とゲル高分子とを含む活物
質層を、空隙を有する層として集電体上に形成する工
程、(2)電解液、又はゲル高分子及び/又はゲル高分
子を生成しうる前駆体を溶解した電解液を、該空隙中に
充填させる工程、(3)その後、これをゲル化処理に供
することによって、正極及び/又は負極を形成する工
程。
(57) [Problem] To provide a lithium secondary battery excellent in productivity and excellent in battery characteristics. SOLUTION: The positive electrode and / or the negative electrode contain an active material capable of inserting and extracting lithium ions, a nonaqueous electrolyte and a gel electrolyte containing a gel polymer for gelling the electrolyte. A method for manufacturing a lithium secondary battery, comprising the following steps (1) to (3) in the method for manufacturing a secondary battery. (1) a step of forming an active material layer containing a positive electrode or negative electrode active material and a gel polymer on a current collector as a layer having voids; (2) an electrolytic solution or a gel polymer and / or gel height; A step of filling the gap with an electrolytic solution in which a precursor capable of producing a molecule is dissolved, and (3) a step of forming a positive electrode and / or a negative electrode by subjecting the solution to a gelling treatment.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池に
関する。更に詳しくは、電解液に代えてゲル状電解質を
用いたリチウム二次電池に関し、高エネルギー密度で、
電池特性、生産性に優れたリチウム二次電池に関する。
[0001] The present invention relates to a lithium secondary battery. More specifically, a lithium secondary battery using a gel electrolyte in place of the electrolyte, with a high energy density,
The present invention relates to a lithium secondary battery having excellent battery characteristics and productivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、カメラ一体型VTR装置、オーデ
ィオ機器、携帯型コンピュータ、携帯電話等様々な機器
の小型化、軽量化が進んでおり、これら機器の電源とし
ての電池に対する高性能化要請が高まっている。特に機
器本体の小型化に対応するため、電池の小型化と容量の
同時確保、すなわち高エネルギー密度化が要求されてい
る。特に充電することにより繰り返し使用できる二次電
池に対する期待は高い。これに対してリチウム二次電池
は高エネルギー密度を実現可能であることから開発が盛
んになっている。
2. Description of the Related Art In recent years, various devices such as a camera-integrated VTR device, an audio device, a portable computer, and a cellular phone have been reduced in size and weight, and there has been a demand for higher performance of a battery as a power supply for these devices. Is growing. In particular, in order to cope with the miniaturization of the device main body, miniaturization of the battery and simultaneous securing of the capacity, that is, high energy density are required. In particular, expectations are high for a secondary battery that can be used repeatedly by charging. On the other hand, lithium secondary batteries are being actively developed because they can realize a high energy density.

【0003】リチウム二次電池は、リチウムイオンを吸
蔵放出可能な正極と負極、及び主としてリチウム塩と非
水系溶剤からなる非水系電解液によって構成されてい
る。非水系電解液を用いる理由は、リチウムが従来型電
池の電解液の主成分である水に対して安定に存在しえな
いほどの高い反応性を有するからである。ところが非水
系電解液は、多くが有機化合物液体で可燃性、臭気を有
することが多く、従って、非水系電解液を用いた電池は
漏液や発火の危険を有している。このため近年では、安
全性を向上させるために非水系電解液を、ゲル状電解質
に置き換える電池の開発が行われている。
A lithium secondary battery is composed of a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and a non-aqueous electrolyte mainly comprising a lithium salt and a non-aqueous solvent. The reason for using a non-aqueous electrolyte is that lithium has such a high reactivity that water cannot be stably present with respect to water, which is a main component of the electrolyte of the conventional battery. However, non-aqueous electrolytes are mostly organic compound liquids and often have flammability and odor. Therefore, batteries using non-aqueous electrolytes have a risk of leakage or ignition. For this reason, in recent years, in order to improve safety, a battery in which a nonaqueous electrolyte is replaced with a gel electrolyte has been developed.

【0004】ゲル状電解質の場合、非水系電解液が、例
えばポリマーに含有させられており、イオン伝導度など
その特性の多くは電解液と同等の性能を保持しながら、
流動性は極めて低下しており形状維持性がある。また揮
発速度も抑制される。従って、漏液や発火の危険を低減
できる。特にリチウム金属を用いる二次電池において
は、従来の電解質を用いた際に生ずるリチウムのデンド
ライト析出による内部短絡からくる発熱、発火が問題と
なっているが、ゲル状電解質ではデンドライト析出が抑
制されるとの報告があり実用化が望まれていた。
In the case of a gel electrolyte, a non-aqueous electrolyte is contained in, for example, a polymer, and many of its characteristics such as ionic conductivity maintain the same performance as the electrolyte while maintaining the same performance.
Fluidity is extremely reduced and has shape retention. Also, the volatilization rate is suppressed. Therefore, the risk of liquid leakage and ignition can be reduced. In particular, in a secondary battery using lithium metal, heat generation and ignition caused by internal short circuit due to lithium dendrite deposition that occurs when using a conventional electrolyte are problematic, but dendritic deposition is suppressed in a gel electrolyte. It was reported that practical application was desired.

【0005】さらに上記のような、ポリマー中に電解質
を含有したゲル状電解質を用いたリチウム二次電池は、
液漏れが抑制されていることから、液系で用いられてい
る金属缶のごとき重くかさばる容器を使用する必要がな
く、液系に比して軽量、簡略にできるという利点があ
る。一般的に、ゲル状電解質から成るリチウム二次電池
は、アルミニウム板や銅板の様な集電体上に、正極活物
質または負極活物質、電解質、導電材料、ゲル形成用ポ
リマー等を含有する混合物(電極用塗料)を塗布して正
極と負極とを形成し、これらの間にゲル状電解質から成
る電解質層を挟み、正極、電解質層、負極の積層構造を
形成して構成される。具体的には次の様な方法が知られ
ている。
Further, as described above, a lithium secondary battery using a gel electrolyte containing an electrolyte in a polymer,
Since the liquid leakage is suppressed, there is no need to use a heavy and bulky container such as a metal can used in the liquid system, and there is an advantage that it can be lighter and simpler than the liquid system. Generally, a lithium secondary battery composed of a gel electrolyte is a mixture containing a positive electrode active material or a negative electrode active material, an electrolyte, a conductive material, a gel-forming polymer, and the like on a current collector such as an aluminum plate or a copper plate. (Electrode paint) is applied to form a positive electrode and a negative electrode, and an electrolyte layer made of a gel electrolyte is sandwiched between them to form a laminated structure of a positive electrode, an electrolyte layer, and a negative electrode. Specifically, the following method is known.

【0006】例えば、米国特許第5453335号明細
書に記載の方法においては、集電体上に、活物質、重合
性モノマー、電解液の混合物(電極用塗料)を塗布し、
その後、モノマーの重合により電解液をゲル状電解質と
なして正極と負極とを形成し、そして、当該正極および
負極上に、重合性モノマー、電解液の混合物を塗布し、
その後、モノマーの重合によりゲル状電解質層を形成し
ている。
For example, in the method described in US Pat. No. 5,453,335, a mixture of an active material, a polymerizable monomer and an electrolytic solution (coating material for an electrode) is applied to a current collector.
Thereafter, the electrolytic solution is converted into a gel electrolyte by polymerization of the monomer to form a positive electrode and a negative electrode, and a polymerizable monomer and a mixture of the electrolytic solution are applied on the positive electrode and the negative electrode,
Thereafter, a gel electrolyte layer is formed by polymerization of the monomer.

【0007】また、米国特許第5609974号明細書
に記載の方法においては、集電体上に、活物質、高分
子、電解液の高温混練物質(電極用塗料)を塗布して冷
却することにより、高分子−電解液をゲル状電解質とす
る様な方法で電極を作成する。そして、電極上のゲル状
電解質の作成は、上記の米国特許明細書に記載の方法を
使用するか、または、重合性モノマー、電解液の混合液
から別途に作成した電解質膜を積層する方法を使用す
る。
In the method described in US Pat. No. 5,609,974, a high-temperature kneading substance (electrode paint) of an active material, a polymer, and an electrolytic solution is applied onto a current collector and cooled. An electrode is formed in such a manner that the polymer-electrolyte solution is converted into a gel electrolyte. Then, the gel electrolyte on the electrode is prepared by using the method described in the above U.S. Patent Specification or by laminating an electrolyte membrane separately prepared from a mixture of a polymerizable monomer and an electrolyte. use.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記のような、ゲル状
電解質を有する正極又は負極の製造法は製造上いくつか
の制約がある。第一に、先に述べたようにリチウム二次
電池では水の存在は問題になり、電解液の製造ではpp
mオーダーまで水分量がコントロールされている必要が
ある。しかるに、上記の製造法では混練段階からすでに
電解液を含有するため、分散、塗布のすべての工程にお
いて水分を管理しなければならない。これは分散機、塗
布機を除湿管理された室内(ドライルーム)に設置する
ことによって達成されるものであるが、そのためにはか
なり大きなドライルームが必要になりコストがかかる。
また工程が長くなればなるほど、ドライルーム内であっ
ても水分を吸収する可能性も高くなる。
The method for producing a positive electrode or a negative electrode having a gel electrolyte as described above has some restrictions in production. First, as described above, the presence of water is a problem in a lithium secondary battery, and pp.
It is necessary that the water content is controlled to the order of m. However, in the above-mentioned production method, since the electrolyte is already contained from the kneading stage, the water must be controlled in all the steps of dispersion and application. This is achieved by installing a dispersing machine and a coating machine in a room (dry room) where dehumidification is controlled, but this requires a considerably large dry room and increases costs.
Also, the longer the process, the higher the possibility of absorbing moisture even in a dry room.

【0009】第二に、ゲル化が完了する前の正極、負極
膜は依然柔らかく、集電体上に塗布されてからゲル化が
完了するまでの間、活物質の脱離などの問題が生じやす
く、製造ラインを汚しやすいという問題がある。またイ
ンラインでゲル化工程をいれると、ラインが長くなり、
コスト上昇を招く。特に問題となるのは、活物質の充填
量と塗料の粘度との問題である。上記の従来の手法にお
いては、塗布前の塗料がほぼそのまま正極、負極の組成
となるが、容量の増加を図って塗料中の活物質の比率を
高くすると粘度が上昇し分散塗布が困難になる。そのた
め活物質の充填量を高めることができず、リチウム系活
物質の高い容量を有効に活用できない。この問題は、特
に鎖状で分子量が高い高分子を用いるゲル状電解質を用
いた場合に問題になる。鎖状高分子を用いたゲル状電解
質では、高分子のからみ合いによってゲル状構造が維持
され、低分子量成分がなく良好なゲルとなる。
Second, the positive and negative electrode films before the gelation is completed are still soft, and problems such as desorption of the active material occur after coating on the current collector until the gelation is completed. There is a problem that the production line is easily polluted. In addition, if a gelation process is added in-line, the line will become longer,
This leads to higher costs. Particularly problematic are the filling amount of the active material and the viscosity of the paint. In the above-mentioned conventional method, the paint before application becomes the composition of the positive electrode and the negative electrode almost as they are, but if the ratio of the active material in the paint is increased by increasing the capacity, the viscosity increases and the dispersion application becomes difficult. . Therefore, the filling amount of the active material cannot be increased, and the high capacity of the lithium-based active material cannot be effectively used. This problem becomes a problem particularly when a gel electrolyte using a chain-like high molecular weight polymer is used. In a gel electrolyte using a chain polymer, the gel structure is maintained by entanglement of the polymer, and a good gel is obtained without low molecular weight components.

【0010】一方で、米国特許第5609974号明細
書に記載の方法では、高分子−電解質が常温で流動性の
ないゲル状電解質であるため、高温にしないと分散、塗
布が可能な程度の流動性が得られない。そのため活物
質、高分子、電解質を90℃を越える様な高温で混練、
塗布している。分散機、塗布機にこのような加熱設備を
付帯することはコスト上昇を招く。また長時間高温にさ
らされると、溶剤の揮発、反応、特にリチウム塩の分解
が生じやすく好ましくない。
On the other hand, in the method described in US Pat. No. 5,609,974, since the polymer-electrolyte is a gel electrolyte having no fluidity at room temperature, the polymer-electrolyte cannot be dispersed or coated unless heated to a high temperature. I can not get the nature. Therefore, the active material, polymer, and electrolyte are kneaded at a high temperature exceeding 90 ° C.
Coated. Attaching such a heating facility to a dispersing machine or a coating machine causes an increase in cost. In addition, when exposed to a high temperature for a long time, volatilization and reaction of a solvent, particularly decomposition of a lithium salt are apt to occur, which is not preferable.

【0011】さらに、充放電過程において、活物質はリ
チウムイオンの吸蔵放出に伴い膨張収縮を起こす。特に
グラファイトのような炭素系負極活物質は充放電過程に
おけるリチウムイオンの吸蔵放出に際し、層間距離にし
て約10%の膨張収縮を繰り返す。一方、米国特許第5
453335号明細書や米国特許第5609974号明
細書に記載された様なゲル状電解質を用いた負極の場
合、ゲル状電解質が構造的に弱く、電極における活物質
の膨張収縮に耐えられないため、電解質を含む電極構造
の破壊が起こりやすく、イオン伝導や電子伝導の劣化が
生じ、サイクル特性が悪いという問題を有している。特
に米国特許第5609974号明細書に記載の電池で
は、高分子ゲルが相互に結合せず高分子鎖のからみあい
によってゲル構造が維持されている。このような構造で
は、長時間あるいは繰り返しの応力下でからみ鎖が徐々
に滑っていき構造が保てない。構造を強くするために
は、高分子の濃度を高くすればよいが、これはただちに
濃度上昇を引き起こすため、工程上困難であり実現でき
ない。米国特許第5453335号明細書に見られるよ
うに、高分子をモノマーから集電体上において重合する
手法では、電極中の重合が十分に進まないため、高分子
のネットワークが形成されず構造が保てない。
Further, in the charge / discharge process, the active material expands and contracts with the insertion and extraction of lithium ions. In particular, a carbon-based negative electrode active material such as graphite repeatedly expands and contracts by about 10% as an interlayer distance when inserting and extracting lithium ions in a charge and discharge process. On the other hand, US Pat.
In the case of a negative electrode using a gel electrolyte as described in 453335 and US Pat. No. 5,609,974, the gel electrolyte is structurally weak and cannot withstand the expansion and contraction of the active material in the electrode. There is a problem that the electrode structure including the electrolyte is easily broken, ion conduction and electron conduction are deteriorated, and cycle characteristics are poor. In particular, in the battery described in US Pat. No. 5,609,974, the polymer gels are not bonded to each other, and the gel structure is maintained by entanglement of the polymer chains. In such a structure, the entangled chains gradually slide under a long or repeated stress, and the structure cannot be maintained. In order to strengthen the structure, the concentration of the polymer may be increased, but this causes an immediate rise in concentration, which is difficult in the process and cannot be realized. As disclosed in U.S. Pat. No. 5,453,335, in the method of polymerizing a polymer from a monomer on a current collector, the polymerization in the electrode does not proceed sufficiently, so that a polymer network is not formed and the structure is maintained. Not.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は上記実情に鑑み
為されたものであり、ゲル状電解質を用いた液漏れ等の
問題を抑制したリチウム二次電池を得るために鋭意検討
した結果、正極及び/又は負極の形成を、特定の方法で
段階的におこなうことによって、高分子ゲル状電解質を
用いたリチウム二次電池において活物質の電極中におけ
る体積分率を高めることを可能とし、同時に生産プロセ
スを容易化して生産性を飛躍的に向上させたものであ
る。その結果高エネルギー密度で電池特性に優れ、液漏
れ等の問題を抑制したリチウム二次電池を低コストで得
ることを可能としたものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and as a result of intensive studies to obtain a lithium secondary battery that suppresses problems such as liquid leakage using a gel electrolyte, By performing the formation of the positive electrode and / or the negative electrode stepwise by a specific method, it is possible to increase the volume fraction of the active material in the electrode in the lithium secondary battery using the polymer gel electrolyte, The production process has been simplified to dramatically improve productivity. As a result, a lithium secondary battery having high energy density, excellent battery characteristics, and suppressing problems such as liquid leakage can be obtained at low cost.

【0013】即ち、本発明の要旨は、正極及び/又は負
極が、リチウムイオンを吸蔵放出可能な活物質と、非水
系電解液と該電解液をゲル化するためのゲル高分子とを
含むゲル状電解質とを含有するリチウム二次電池の製造
方法において、下記工程(1)〜(3)を包含すること
を特徴とするリチウム二次電池の製造方法、に存する。 (1)正極又は負極の活物質とゲル高分子とを含む活物
質層を、空隙を有する層として集電体上に形成する工
程、(2)電解液、又はゲル高分子及び/又はゲル高分
子を生成しうる前駆体を溶解した電解液を、該空隙中に
充填させる工程、(3)その後、これをゲル化処理に供
することによって、正極及び/又は負極を形成する工
程。
That is, the gist of the present invention is that a positive electrode and / or a negative electrode comprises an active material capable of inserting and extracting lithium ions, a non-aqueous electrolyte, and a gel polymer for gelling the electrolyte. A method for producing a lithium secondary battery containing a lithium electrolyte, comprising the following steps (1) to (3). (1) a step of forming an active material layer containing a positive electrode or negative electrode active material and a gel polymer on a current collector as a layer having voids; (2) an electrolytic solution or a gel polymer and / or gel height; A step of filling the gap with an electrolytic solution in which a precursor capable of producing a molecule is dissolved, and (3) a step of forming a positive electrode and / or a negative electrode by subjecting the solution to a gelling treatment.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明のリチウム二次電池は、活
物質、電解液をゲル化するゲル高分子、及び非水系電解
液を含有する正極及び/又は負極を有している。また、
本発明では、正極及び/又は負極は、活物質とゲル高分
子とを含む活物質を形成させた後に電解液を含浸させる
ことによって製造される。まずはじめに、活物質層につ
いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The lithium secondary battery of the present invention has a positive electrode and / or a negative electrode containing an active material, a gel polymer for gelling an electrolytic solution, and a non-aqueous electrolytic solution. Also,
In the present invention, the positive electrode and / or the negative electrode are manufactured by forming an active material containing an active material and a gel polymer, and then impregnating with an electrolytic solution. First, the active material layer will be described.

【0015】活物質層は活物質とバインダー樹脂を、集
電体上に適度な空隙を有する状態に形成したものであ
る。空隙の大きさは、平均空隙径として通常0.5μm
以上、好ましくは0.8μm以上であり、また、通常5
μm以下、好ましくは2μm以下である。また、空隙の
占める体積割合は通常10%以上、好ましくは30%以
上、また通常90%以下、好ましくは60%以下であ
る。活物質100重量部に対するバインダー樹脂の配合
量は好ましくは0.1−30重量部、さらに好ましくは
1−15重量部である。バインダー樹脂の量が少なすぎ
ると強固な活物質層が形成されず、工程途上において活
物質の脱離等が生じやすくなる。バインダー樹脂の量が
多すぎると活物質層中の空隙量が低下し、電解液を後か
ら含浸するのに支障となることがある。バインダー樹脂
の一部あるいは全部として、電解液をゲル化するゲル高
分子が使用される。
The active material layer is formed by forming an active material and a binder resin so as to have appropriate voids on the current collector. The size of the void is usually 0.5 μm as the average void diameter.
Or more, preferably 0.8 μm or more.
μm or less, preferably 2 μm or less. The volume ratio occupied by the voids is usually 10% or more, preferably 30% or more, and usually 90% or less, preferably 60% or less. The compounding amount of the binder resin is preferably 0.1 to 30 parts by weight, more preferably 1 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the active material. If the amount of the binder resin is too small, a strong active material layer is not formed, and the active material is likely to be detached during the process. If the amount of the binder resin is too large, the amount of voids in the active material layer may decrease, which may hinder impregnation of the electrolyte later. As a part or all of the binder resin, a gel polymer that gels the electrolytic solution is used.

【0016】正極に用いることができる正極活物質であ
るリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物としては、無
機化合物として、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属
との複合酸化物、遷移金属硫化物等が挙げられる。ここ
で遷移金属としてはFe、Co、Ni、Mn等が用いら
れる。具体的には、MnO、V2 5 、V6 13、Ti
2 等の遷移金属酸化物粉末、ニッケル酸リチウム、コ
バルト酸リチウム、マンガン酸リチウムなどのリチウム
と遷移金属との複合酸化物粉末、TiS2 、FeS、M
oS2 などの遷移金属硫化物粉末等が挙げられる。これ
らの化合物はその特性を向上させるために部分的に元素
置換したものであっても良い。有機化合物としては、例
えばポリアニリン、ポリピロール、ポリアセン、ジスル
フィド系化合物、ポリスルフィド系化合物、N−フルオ
ロピリジニウム塩等が挙げられる。正極活物質として、
これらの無機化合物、有機化合物を混合して用いても良
い。
Examples of the compound capable of inserting and extracting lithium ions as a positive electrode active material that can be used for the positive electrode include transition metal oxides, composite oxides of lithium and transition metals, and transition metal sulfides as inorganic compounds. No. Here, Fe, Co, Ni, Mn, or the like is used as the transition metal. Specifically, MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 , Ti
Transition metal oxide powder such as O 2 , composite oxide powder of lithium and transition metal such as lithium nickelate, lithium cobaltate, lithium manganate, etc., TiS 2 , FeS, M
transition metal sulfide powders such as oS 2 and the like. These compounds may be partially substituted with elements in order to improve their properties. Examples of the organic compound include polyaniline, polypyrrole, polyacene, disulfide-based compounds, polysulfide-based compounds, and N-fluoropyridinium salts. As a positive electrode active material,
These inorganic compounds and organic compounds may be used as a mixture.

【0017】これら正極の活物質の粒径は、それぞれ電
池の他の構成要件とのかねあいで適宜選択すればよい
が、通常1〜30μm、特に1〜10μmとすること
で、レート特性、サイクル特性等の電池特性が向上す
る。負極に用いられるリチウムイオンを吸蔵放出可能な
負極活物質としては、好ましくはグラファイトやコーク
ス等の炭素系活物質が挙げられる。これらの炭素系活物
質は金属やその塩、酸化物との混合体、被覆体の形であ
っても利用できる。またけい素、錫、亜鉛、マンガン、
鉄、ニッケルなどの酸化物、あるいは硫酸塩、さらには
金属リチウムやLi−Al、Li−Bi−Cd、Li−
Sn−Cdなどのリチウム合金、リチウム遷移金属窒化
物、シリコンなども使用できる。これら負極の活物質の
粒径は、それぞれ電池のその他の構成要件とのかねあい
で適宜選択すればよいが、通常1〜50μm、特に15
〜30μmとすることで、初期効率、レート特性、サイ
クル特性等の電池特性が向上する。
The particle size of the active material of the positive electrode may be appropriately selected in consideration of the other components of the battery, and is usually 1 to 30 μm, particularly 1 to 10 μm, so that the rate characteristics and the cycle characteristics can be improved. And other battery characteristics are improved. As the negative electrode active material used for the negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, a carbon-based active material such as graphite and coke is preferably used. These carbon-based active materials can be used in the form of a mixture with a metal, a salt thereof, or an oxide, or a coating. Also silicon, tin, zinc, manganese,
Oxides such as iron and nickel, or sulfates, as well as metallic lithium, Li-Al, Li-Bi-Cd, and Li-
A lithium alloy such as Sn—Cd, a lithium transition metal nitride, silicon, or the like can also be used. The particle size of the active material of the negative electrode may be appropriately selected in consideration of the other components of the battery, but is usually 1 to 50 μm, particularly 15 μm.
By setting the thickness to 30 μm, battery characteristics such as initial efficiency, rate characteristics, and cycle characteristics are improved.

【0018】活物質層に用いられるゲル高分子として
は、使用する電解液に対してゲルを形成し、電池材料と
して安定なものであればどのようなものであっても使用
できる。例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピ
レンオキサイド等のエーテル系ポリマー、ポリビニルピ
リジン、ポリ−N−ビニルピロリドンなどの環を有する
ポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸
エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリアクリル酸メチ
ル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸、ポリメタ
クリル酸、ポリアクリルアミドなどのアクリル誘導体系
ポリマー、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン等
のフッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデ
ンシアニドなどのCN基含有ポリマー、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリビニルアルコールなどのポリビニルアルコール
系ポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなど
のハロゲン含有ポリマーなどがあげられる。また、ポリ
エステルやポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミ
ド、ポリウレタン、ポリウレア等も使用できる。上記の
ポリマーなどの混合物、変成体、誘導体、ランダム共重
合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重
合体などであっても使用できる。これらのゲル高分子は
直鎖状である場合、粘度上昇が抑えられ、また本発明の
効果が顕著である。さらに後述するようにリチウム電池
に使用される電解液、電解質が通常極性を有するもので
あるから、高分子も有る程度の極性を有する方が好まし
い。そのため好ましくはポリメタクリル酸メチル、ポリ
アクリル酸メチルなどのアクリル誘導体系ポリマー、ポ
リエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドなど
のエーテル系ポリマー及びポリアクリロニトリル等のC
N基含有ポリマーを使用することが好ましく、さらに好
ましくはポリアクリロニトリルを使用する。これらの高
分子は、主たる構造が保たれていれば、その構造の一部
が他の成分で置換されていてもよい。
As the gel polymer used for the active material layer, any gel polymer can be used as long as it forms a gel with respect to the electrolyte used and is stable as a battery material. For example, ether polymers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, polymers having a ring such as polyvinyl pyridine and poly-N-vinylpyrrolidone, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polymethyl acrylate, polymethyl acrylate Acrylic derivative polymers such as ethyl acrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and polyacrylamide; fluorine resins such as polyvinyl fluoride and polyvinylidene fluoride; CN group-containing polymers such as polyacrylonitrile and polyvinylidene cyanide; and polyacetic acid Examples thereof include polyvinyl alcohol polymers such as vinyl and polyvinyl alcohol, and halogen-containing polymers such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride. Further, polyester, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyurethane, polyurea and the like can also be used. Mixtures of the above polymers and the like, denatured products, derivatives, random copolymers, alternating copolymers, graft copolymers, block copolymers, and the like can also be used. When these gel polymers are linear, the increase in viscosity is suppressed, and the effect of the present invention is remarkable. Further, as will be described later, since the electrolyte and the electrolyte used for the lithium battery usually have polarities, it is preferable that the polymer also has a certain degree of polarity. Therefore, preferably, acrylic derivative-based polymers such as polymethyl methacrylate and polymethyl acrylate, ether-based polymers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, and C such as polyacrylonitrile.
It is preferred to use N-group containing polymers, more preferably polyacrylonitrile. In these polymers, as long as the main structure is maintained, a part of the structure may be substituted with another component.

【0019】活物質層に用いられるバインダー樹脂とし
て、上述の電解液をゲル化する高分子に、さらにポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリ−1,1−ジメチルエチ
レンなどのアルカン系ポリマー、ポリブタジエン、ポリ
イソプレンなどの不飽和系ポリマー、ポリスチレン、ポ
リメチルスチレンなどの環を有するポリマー、ポリテト
ラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリアニリンな
どの導電性ポリマーなども併用できる。また上記のポリ
マーなどの混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合
体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合
体などを併用することができる。
As the binder resin used for the active material layer, the above-mentioned polymer which gels the electrolytic solution, an alkane polymer such as polyethylene, polypropylene, poly-1,1-dimethylethylene, polybutadiene, polyisoprene, etc. Unsaturated polymers, polymers having a ring such as polystyrene and polymethylstyrene, fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene, and conductive polymers such as polyaniline can also be used in combination. Further, a mixture of the above-mentioned polymers and the like, a modified substance, a derivative, a random copolymer, an alternating copolymer, a graft copolymer, a block copolymer, and the like can be used in combination.

【0020】これらのバインダー樹脂の重量平均分子量
は、通常10000−3000000、好ましくは10
0000−1000000である。低すぎると塗膜の強
度が低下し好ましくない。高すぎると粘度が高くなり活
物質層の形成が困難になる。
The weight average molecular weight of these binder resins is usually from 10,000 to 3,000,000, preferably from 10 to
0000-1,000,000. If it is too low, the strength of the coating film decreases, which is not preferable. If it is too high, the viscosity becomes high and it becomes difficult to form an active material layer.

【0021】活物質層は、必要に応じて導電材料、補強
材など各種の機能を発現する添加剤、粉体、充填材など
を含有していても良い。導電材料としては、上記活物質
に適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制
限は無いが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラ
ック、黒鉛などの炭素粉末や、各種の金属のファイバ
ー、箔などが挙げられる。添加剤としてはトリフルオロ
プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、1,
6−Dioxaspiro[4,4]nonane−
2,7−dione、12−クラウン−4−エーテルな
どが電池の安定性、寿命を高めるために使用することが
できる。補強材としては各種の無機、有機の球状、繊維
状フィラーなどが使用できる。
The active material layer may contain additives, such as a conductive material and a reinforcing material, exhibiting various functions such as a reinforcing material, a powder, and a filler, if necessary. The conductive material is not particularly limited as long as it is capable of imparting conductivity by being mixed in an appropriate amount with the above active material, but is usually carbon powder such as acetylene black, carbon black, graphite, and various metal fibers and foils. And the like. As additives, trifluoropropylene carbonate, vinylene carbonate, 1,
6-Dioxaspiro [4,4] nonane-
2,7-dion, 12-crown-4-ether and the like can be used to increase the stability and life of the battery. As the reinforcing material, various inorganic or organic spherical or fibrous fillers can be used.

【0022】電極は通常、集電体上に形成される。集電
体としては、一般的にアルミ箔や銅箔などの金属箔を用
いる。厚みは好ましくは1−30μmである。薄すぎる
と機械的強度が弱くなり、生産上問題になり、厚すぎる
と電池全体としての容量が低下する傾向にある。これら
集電体表面には予め粗化処理を行うと活物質層の接着強
度が高くなるので好ましい。表面の粗面化方法として
は、機械的研磨法、電解研磨法または化学研磨法が挙げ
られる。機械的研磨法としては、研磨剤粒子を固着した
研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線などを備えたワイヤ
ーブラシなどで集電体表面を研磨する方法が挙げられ
る。また接着強度や導電性を高めるために、集電体表面
に中間層を形成しても良い。
The electrodes are usually formed on a current collector. Generally, a metal foil such as an aluminum foil or a copper foil is used as the current collector. The thickness is preferably 1-30 μm. If the thickness is too small, the mechanical strength becomes weak, which causes a problem in production. If the thickness is too large, the capacity of the battery as a whole tends to decrease. It is preferable that the surface of the current collector be subjected to a roughening treatment in advance, since the adhesive strength of the active material layer is increased. Examples of the surface roughening method include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method. Examples of the mechanical polishing method include a method of polishing the surface of the current collector with a polishing cloth paper having abrasive particles fixed thereon, a grindstone, an emery buff, a wire brush provided with a steel wire, or the like. Further, an intermediate layer may be formed on the surface of the current collector to increase the adhesive strength and the conductivity.

【0023】次に電解液について説明する。電解液は非
水系の溶剤に支持電解質を溶解したものが使用できる。
電解液に含まれる支持電解質としては、電解質として正
極活物質及び負極活物質に対して安定であり、かつリチ
ウムイオンが正極活物質あるいは負極活物質と電気化学
反応をするための移動をおこない得る非水物質であれば
いずれのものでも使用することができる。具体的にはL
iPF6 、LiAsF6 、LiSbF6、LiBF4
LiClO4 、LiI、LiBr、LiCl、LiAl
Cl、LiHF2 、LiSCN、LiSO3 CF2 等が
挙げられる。これらのうちでは特にLiPF6 、LiC
lO4 が好適である。
Next, the electrolyte will be described. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving a supporting electrolyte in a non-aqueous solvent can be used.
The supporting electrolyte contained in the electrolytic solution is a non-electrolyte that is stable as an electrolyte with respect to the positive electrode active material and the negative electrode active material and is capable of performing lithium ions for performing an electrochemical reaction with the positive electrode active material or the negative electrode active material. Any water substance can be used. Specifically, L
iPF 6, LiAsF 6, LiSbF 6 , LiBF 4,
LiClO 4 , LiI, LiBr, LiCl, LiAl
Cl, LiHF 2 , LiSCN, LiSO 3 CF 2 and the like. Among these, LiPF 6 , LiC
10 4 is preferred.

【0024】これら支持電解質の電解液における含有量
は、一般的に0.5〜2.5mol/Lである。これら
支持電解質を溶解する電解液は特に限定されないが、比
較的高誘電率の溶媒が好適に用いられる。具体的にはエ
チレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状
カーボネート類、ジメチルカーボネート、ジエチルカー
ボネート、エチルメチルカーボネートなどの非環状カー
ボネート類、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒ
ドロフラン、ジメトキシエタン等のグライム類、γ−ブ
チルラクトン等のラクトン類、スルフォラン等の硫黄化
合物、アセトニトリル等のニトリル類等があげられる。
またこれらの1種又は2種以上の混合物を使用すること
もできる。これらのうちでは、特にエチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート類、
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチル
メチルカーボネートなどの非環状カーボネート類から選
ばれた1種又は2種以上の混合溶液が好適である。また
これらの分子中の水素原子の一部をハロゲンなどに置換
したものも使用できる。またこれらの電解液に、添加剤
などを加えてもよい。添加剤としては例えば、トリフル
オロプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、
1,6−Dioxaspiro[4,4]nonane
−2,7−dione、12−クラウン−4−エーテル
などが電池の安定性、性能、寿命を高める目的で使用で
きる。
The content of these supporting electrolytes in the electrolytic solution is generally 0.5 to 2.5 mol / L. The electrolytic solution for dissolving these supporting electrolytes is not particularly limited, but a solvent having a relatively high dielectric constant is preferably used. Specifically, cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, acyclic carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, glymes such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and dimethoxyethane, γ-butyl lactone and the like Lactones, sulfur compounds such as sulfolane, and nitriles such as acetonitrile.
Also, one or a mixture of two or more of these can be used. Among them, cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate,
One or more mixed solutions selected from acyclic carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are preferred. In addition, those in which a part of hydrogen atoms in these molecules are substituted with halogen or the like can also be used. Additives and the like may be added to these electrolytes. As additives, for example, trifluoropropylene carbonate, vinylene carbonate,
1,6-Dioxaspiro [4,4] nonane
-2,7-done, 12-crown-4-ether and the like can be used for the purpose of enhancing the stability, performance and life of the battery.

【0025】電極は、活物質とゲル高分子と非水系電解
液を含有するが、電極中における活物質の量は、活物質
の電極中における体積分率が正極で40%以上、負極で
33%以上となるようにすることが好ましい。さらに好
ましくは正極、負極とも50%以上とすることが好まし
い。一方、これら体積分率は通常正極、負極とも95%
以下である。また、活物質の電極中における重量分率が
正極で70%、負極で45%以上となるようにするとさ
らに好ましい。一方、これら重量分率は、通常正極、負
極とも95%以下である。上記の用件を満たすようにす
ることによって、容量の増加、電気伝導性の向上などが
図られ、電池特性が向上する。また、後述する本発明方
法によってこのような電池を製造することができる。
The electrode contains an active material, a gel polymer, and a non-aqueous electrolyte. The amount of the active material in the electrode is 40% or more for the positive electrode and 33% for the negative electrode. % Is preferable. More preferably, both the positive electrode and the negative electrode are preferably set to 50% or more. On the other hand, these volume fractions are usually 95% for both the positive and negative electrodes.
It is as follows. More preferably, the weight fraction of the active material in the electrode is 70% for the positive electrode and 45% or more for the negative electrode. On the other hand, these weight fractions are usually 95% or less for both the positive electrode and the negative electrode. By satisfying the above requirements, the capacity is increased, the electric conductivity is improved, and the battery characteristics are improved. Further, such a battery can be manufactured by the method of the present invention described later.

【0026】電極中における、ゲル高分子の電解液に対
する濃度は、通常1重量%以上、好ましくは7重量%以
上、特に10重量%以上であり、また通常50重量%以
下、好ましくは30重量%以下、特に好ましくは20重
量%以下である。低すぎると電極の強度が低下して電池
特性が悪化する傾向にある。高すぎるとイオン伝導度が
低下して、電池特性が悪化する傾向にある。
The concentration of the gel polymer with respect to the electrolyte in the electrode is usually 1% by weight or more, preferably 7% by weight or more, especially 10% by weight or more, and usually 50% by weight or less, preferably 30% by weight. Or less, particularly preferably 20% by weight or less. If it is too low, the strength of the electrode tends to decrease, and the battery characteristics tend to deteriorate. If it is too high, the ionic conductivity tends to decrease, and the battery characteristics tend to deteriorate.

【0027】次に、本発明におけるリチウム二次電池に
ついて説明する。本発明におけるリチウム二次電池は上
述の構成からなる正極、負極が電解質層を介して積層さ
れ、電池セルを形成する。電池セルは平板状であると、
薄型化が可能となり幅広い用途に利用できる。正極と負
極を隔てる電解質層としては、上述のゲル高分子と電解
液からなるゲル状電解質などが使用できる。ゲル状電解
質からなる電解質層は、別途形成し正極、負極と積層す
るものであっても、正極、負極上に直接形成するもので
あっても良い。また補強材などを併用しても良い。多孔
性のスペーサーが使用される場合は、各種の材料からな
るフィルター、不織布、電池用セパレーターなどが使用
できる。多孔度としては30−90体積%の範囲とする
ことが好ましく、さらに好ましくは50−80体積%と
することが好ましい。電池セルは単独、もしくは積層さ
れて、外部接続用の端子を取り付け、形状可変性のある
ケースに収納される。
Next, the lithium secondary battery of the present invention will be described. In the lithium secondary battery of the present invention, the positive electrode and the negative electrode having the above-described configurations are stacked with an electrolyte layer interposed therebetween to form a battery cell. When the battery cells are flat,
It can be made thinner and can be used for a wide range of applications. As the electrolyte layer separating the positive electrode and the negative electrode, a gel electrolyte composed of the above-mentioned gel polymer and an electrolytic solution can be used. The electrolyte layer made of the gel electrolyte may be formed separately and laminated on the positive electrode and the negative electrode, or may be formed directly on the positive electrode and the negative electrode. Further, a reinforcing material or the like may be used in combination. When a porous spacer is used, a filter, a nonwoven fabric, a battery separator, or the like made of various materials can be used. The porosity is preferably in the range of 30-90% by volume, more preferably 50-80% by volume. The battery cells are singly or stacked, and terminals for external connection are attached, and are housed in a case having a variable shape.

【0028】本発明において用いられる形状可変性のあ
るケースとは柔軟性、屈曲性、可撓性などを有するケー
スで、材質的にはプラスチック、高分子フィルム、金属
フィルム、ゴム、薄い金属板などからなるものが挙げら
れる。さらに具体的には、ビニール袋のごとく高分子フ
ィルムからなる袋、高分子フィルムからなる真空包装用
袋、真空パック、金属箔と高分子フィルムのラミネート
素材からなる真空包装用袋、真空パック、プラスチック
で形成された缶、プラスチックの板で挟んで周囲を溶
着、接着、はめ込み等で固定したケースなどが挙げられ
る。これらの中では、気密性、形状可変性の点で高分子
フィルムからなる真空包装用袋、真空パック、金属箔と
高分子フィルムのラミネート素材からなる真空包装用
袋、真空パックなどが特に好ましい。むろん電池の機器
への装着等の利便を図るため、形状可変性のあるケース
に電池を封入し好ましい形状に成形後、必要ならば複数
のケースを剛性を持つ外装ケースに収納することも可能
である。
The case having a variable shape used in the present invention is a case having flexibility, flexibility, flexibility and the like, and is made of a material such as plastic, polymer film, metal film, rubber, thin metal plate and the like. And those consisting of More specifically, a bag made of a polymer film like a plastic bag, a vacuum packaging bag made of a polymer film, a vacuum pack, a vacuum packaging bag made of a laminated material of a metal foil and a polymer film, a vacuum pack, a plastic And a case which is sandwiched between plastic plates and fixed around by welding, bonding, fitting or the like. Among these, a vacuum packaging bag made of a polymer film, a vacuum pack, a vacuum packaging bag made of a laminated material of a metal foil and a polymer film, a vacuum pack, and the like are particularly preferable in terms of airtightness and shape changeability. Of course, for convenience such as mounting the battery on equipment, it is possible to enclose the battery in a case with variable shape and mold it into a preferred shape, and then store multiple cases in a rigid outer case if necessary. is there.

【0029】次に本発明におけるリチウム二次電池の製
造方法を述べる。本発明において、最初に活物質層が空
隙を有する層として形成される。活物質層を形成する方
法の一例としては、粉体状の活物質とゲル高分子を含む
バインダー溶液と混合しボールミル、サンドミル、二軸
混練機などにより分散塗料化したものを、集電体上に塗
布して乾燥する方法が挙げられる。ここで、分散、塗
布、乾燥とも通常の雰囲気下でおこなうことができる。
この際使用する溶媒としては、N−メチルピロリドン
等、各種の無機、有機溶媒が使用できる。
Next, a method for manufacturing a lithium secondary battery according to the present invention will be described. In the present invention, first, the active material layer is formed as a layer having voids. As an example of a method for forming the active material layer, a powdery active material and a binder solution containing a gel polymer are mixed and dispersed and coated with a ball mill, a sand mill, a twin-screw kneader, or the like. And drying. Here, all of dispersion, coating and drying can be performed in a normal atmosphere.
As the solvent used at this time, various inorganic and organic solvents such as N-methylpyrrolidone can be used.

【0030】上記の、活物質とゲル高分子とを含有する
塗料を塗布・乾燥することによって活物質層を形成する
方法においては、ゲル高分子として直鎖状の高分子を用
いると、低粘度の塗料が得られ好ましい。また活物質を
バインダー樹脂と混合し加熱することにより軟化させた
状態で、集電体上に圧着、あるいは吹き付ける手法によ
って活物質層を形成することもできる。
In the above-described method of forming an active material layer by applying and drying a coating material containing an active material and a gel polymer, if a gel polymer is a linear polymer, low viscosity Paint is obtained, which is preferable. Alternatively, the active material layer can be formed by a method of pressing or spraying the current collector on a current collector in a state where the active material is mixed with a binder resin and heated to be softened.

【0031】さらに、活物質とゲル高分子を生成しうる
前駆体とを含有する塗料を、塗布・乾燥することによっ
て活物質層を形成することもできる。ゲル高分子を生成
しうる前駆体としては、所定の処理、反応によってゲル
高分子を生じうるものであれば特に制限はないが、ゲル
高分子の原料であるモノマーやオリゴマーを挙げること
ができ、好ましくはモノマーである。この場合、好まし
いモノマーは、重合反応によって副生成物が発生しない
付加重合を行うモノマーである。特に、反応性不飽和基
を有するモノマーは、生産性に優れ好ましい。
Further, an active material layer can be formed by applying and drying a paint containing an active material and a precursor capable of forming a gel polymer. The precursor capable of producing a gel polymer is not particularly limited as long as it can generate a gel polymer by a predetermined treatment and reaction, and examples thereof include monomers and oligomers that are raw materials of the gel polymer. Preferably it is a monomer. In this case, preferred monomers are those that carry out addition polymerization in which no by-product is generated by the polymerization reaction. In particular, a monomer having a reactive unsaturated group is preferable because of its excellent productivity.

【0032】反応性不飽和基を有するモノマーの例とし
てはアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、エトキシエチルアクリレート、メトキシエチルアク
リレート、エトキシエトキシエチルアクリレート、ポリ
エチレングリコールモノアクリレート、エトキシエチル
メタクリレート、メトキシエチルメタクリレート、エト
キシエトキシエチルメタクリレート、ポリエチレングリ
コールモノメタクリレート、N,N−ジエチルアミノエ
チルアクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアク
リレート、グリシジルアクリレート、アリルアクリレー
ト、アクリロニトリル、N−ビニルピロリドン、ジエチ
レングリコールジアクリレート、トリエチレングリコー
ルジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリ
レート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ジエ
チレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリ
コールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジ
メタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレ
ートなどが使用でき、反応性、極性、安全性などから好
ましいものを単独、または組み合わせて用いれば良い。
Examples of the monomer having a reactive unsaturated group include acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, ethoxyethyl acrylate, methoxyethyl acrylate, ethoxyethoxyethyl acrylate, polyethylene glycol monoacrylate, ethoxyethyl methacrylate, and methoxyethyl. Methacrylate, ethoxyethoxyethyl methacrylate, polyethylene glycol monomethacrylate, N, N-diethylaminoethyl acrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, glycidyl acrylate, allyl acrylate, acrylonitrile, N-vinylpyrrolidone, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate Acrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene Glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, can be used such as polyethylene glycol dimethacrylate, reactive, polar, may be used in alone or in combination, it is most preferable because such safety.

【0033】前駆体を使用した場合、これらは重合等の
手段によって、通常電解液を含浸させる前にゲル高分子
とされる。これらのモノマーを重合する方法としては、
熱、紫外線、電子線などによる手法が挙げられる。反応
を効果的に進行させるため重合開始剤を使用することも
できる。活物質層には、必要に応じてカレンダー処理を
加えて圧密し電極中の活物質の充填量を高めることもで
きる。
When precursors are used, they are usually made into gel polymers by impregnation with an electrolytic solution by means such as polymerization. As a method of polymerizing these monomers,
Examples of the method include heat, ultraviolet rays, and electron beams. A polymerization initiator can also be used to make the reaction proceed effectively. The active material layer may be subjected to a calendering treatment as necessary to consolidate the active material layer so as to increase the filling amount of the active material in the electrode.

【0034】次に、活物質層に電解液を含浸させて、活
物質層の空隙内に電解液を充填させる。電解液の含浸法
としては、電解液を活物質層上に塗布する手法が採用で
きる。含浸の効率、速度を高めるため、圧入、真空含浸
等の操作をおこなっても良い。特に電解液が高濃度の高
分子を溶解している場合は、粘度が高いため真空含浸等
の操作をおこなうことが好ましい。電解液は活物質層内
の空隙を完全に充填していることが好ましいが、電解液
の含浸が不十分で有る程度の空隙が残留しても電池特性
に大きな支障はない。電池特性が低下する程の空隙が生
じる場合は、上述の様な含浸効率を高める手法を採用す
ることが好ましい。
Next, the active material layer is impregnated with the electrolytic solution to fill the voids in the active material layer with the electrolytic solution. As a method of impregnating the electrolytic solution, a method of applying the electrolytic solution on the active material layer can be adopted. In order to increase the efficiency and speed of impregnation, operations such as press-fitting and vacuum impregnation may be performed. In particular, when the electrolytic solution dissolves a high-concentration polymer, it is preferable to perform an operation such as vacuum impregnation because the viscosity is high. It is preferable that the electrolyte solution completely fills the voids in the active material layer. However, even if voids that are insufficiently impregnated with the electrolyte solution remain, there is no significant problem in battery characteristics. In the case where voids are generated to the extent that the battery characteristics deteriorate, it is preferable to employ the above-described technique for increasing the impregnation efficiency.

【0035】含浸する電解液は、それ単独であってもよ
く、またゲル高分子やゲル高分子の前駆体を含有した電
解液であってもよい。この場合、電解液に含有されるゲ
ル高分子やその前駆体は、前述と同様のものを使用する
ことができる。無論、活物質層の形成の際に使用したゲ
ル高分子やその前駆体と、電解液に含有させるゲル高分
子やその前駆体とは、同種であっても異種であってもよ
い。
The electrolyte to be impregnated may be used alone or may be an electrolyte containing a gel polymer or a precursor of a gel polymer. In this case, the same gel polymer as described above can be used as the gel polymer and its precursor contained in the electrolytic solution. Of course, the gel polymer and its precursor used in forming the active material layer and the gel polymer and its precursor contained in the electrolytic solution may be the same or different.

【0036】ゲル高分子を含有する場合、その濃度は通
常0.1−20重量%、好ましくは1−10重量%であ
る。ゲル高分子を含有する場合は、電解液がゲル化しな
い程度の濃度とするのが好ましい。無論、より低粘度と
するために熱を加えてもよい。ゲル高分子の前駆体を含
有する場合は、ゲル高分子そのものを含有するより一般
に低粘度であるため、その濃度はより自由度が大きく、
通常任意の量を含有できる。
When a gel polymer is contained, its concentration is usually 0.1-20% by weight, preferably 1-10% by weight. When a gel polymer is contained, the concentration is preferably such that the electrolyte does not gel. Of course, heat may be applied to lower the viscosity. When containing a gel polymer precursor, since it generally has a lower viscosity than containing the gel polymer itself, its concentration has a greater degree of freedom,
Usually, any amount can be contained.

【0037】含浸後、活物質層中のゲル高分子及び場合
によって電解液中のゲル高分子又はゲル前駆体と、電解
液とがゲル化処理に供されてゲル電解質となる。即ち、
電解液がゲル高分子のネットワークに保持されて流動性
の低下したゲルとなる。ゲル化処理の方法としては、特
に制限はなく、ゲルが形成されるならば放置するだけで
もよいが、通常は加熱した後にさらに冷却する方法や、
紫外線などのエネルギー線を照射する方法が挙げられ
る。
After the impregnation, the gel polymer in the active material layer and, if necessary, the gel polymer or gel precursor in the electrolytic solution and the electrolytic solution are subjected to a gelling treatment to form a gel electrolyte. That is,
The electrolyte is retained in the gel polymer network to form a gel with reduced fluidity. The method of the gelation treatment is not particularly limited, and may be left alone if a gel is formed.However, it is usually a method of further cooling after heating,
A method of irradiating energy rays such as ultraviolet rays can be used.

【0038】活物質を形成する工程と電解液を含浸させ
る工程との間、又は電解液を含浸させる工程とゲル化処
理に供する工程との間に、正極と負極とをスペーサを介
して積層する工程を設けるのが好ましい。このような構
成とすることによって、電解液の含浸を一回で行うこと
や、ゲル化処理を一回で行うことが可能となる。本発明
の方法は、正極と負極の一方の電極の製造に対して採用
することもできるが、両方の電極に対して採用すると発
明の効果がより大きくなり好ましい。一方の電極にのみ
の場合、無論他方の電極については従来公知の様々な材
料、製造法を採用できる。
Between the step of forming the active material and the step of impregnating the electrolytic solution, or between the step of impregnating the electrolytic solution and the step of performing the gelling treatment, the positive electrode and the negative electrode are laminated via a spacer. Preferably, a step is provided. With such a configuration, it is possible to perform the impregnation of the electrolytic solution at one time or to perform the gelling process at one time. The method of the present invention can be employed for the production of one of the positive electrode and the negative electrode, but it is preferable to employ the method for both electrodes because the effect of the invention becomes larger. In the case of only one electrode, of course, for the other electrode, various conventionally known materials and manufacturing methods can be adopted.

【0039】本発明のリチウム二次電池及びその製造方
法は次の様な効果を有する。すなわち、本発明において
は、電極を構成する成分は少なくとも2回にわけて、集
電体上に供給される。その結果、各工程における塗料の
粘度低下、水分管理の容易さなどによる工程上の効果が
得られるとともに、活物質増量が可能となることに起因
する容量増加などの特性向上の効果が得られる。
The lithium secondary battery of the present invention and the method of manufacturing the same have the following effects. That is, in the present invention, the components constituting the electrode are supplied onto the current collector at least twice. As a result, effects in the process such as a decrease in the viscosity of the paint in each process and easiness of water management can be obtained, and an effect of improving characteristics such as an increase in capacity due to the possibility of increasing the active material can be obtained.

【0040】本発明においては、活物質層の形成段階に
おいて、活物質層に含まれる電解質をゲル化する高分子
はこの段階ではバインダーとして作用する。この工程
は、後に乾燥工程などによって水分除去がおこなわれう
るものであるから、水分管理をする必要がなく通常の雰
囲気下でおこなうことが可能である。従って、分散機、
塗布機ともドライルーム内に設置する必要はなく、設備
の簡略化がはかれる。分散塗料化する工程を採用する場
合は、使用される溶剤は乾燥除去されるものであるか
ら、目的に応じて任意の種類、量を使用することができ
る。例えば該高分子に対して溶解性が高いような溶剤を
選ぶか、配合量を多く用いることによって塗料の粘度を
下げることが可能となる。高分子が前駆体から集電体上
において重合される場合は、重合条件の制約が少ないた
め、組成、温度などを制御することによって、十分に重
合を進行させ強固な活物質層を形成することが可能とな
る。
In the present invention, at the stage of forming the active material layer, the polymer that gels the electrolyte contained in the active material layer acts as a binder at this stage. Since this step can be subjected to moisture removal by a drying step or the like later, it is possible to perform the treatment in a normal atmosphere without the need for moisture control. Therefore, the dispersing machine,
It is not necessary to install the coating machine in the dry room, and the equipment can be simplified. In the case of adopting the step of forming a dispersion paint, the solvent used is dried and removed, so that any kind and amount can be used according to the purpose. For example, it is possible to reduce the viscosity of the paint by selecting a solvent having high solubility in the polymer or by using a large amount of the solvent. When the polymer is polymerized on the current collector from the precursor, there are few restrictions on the polymerization conditions.Therefore, by controlling the composition, temperature, etc., the polymerization should proceed sufficiently to form a strong active material layer. Becomes possible.

【0041】ついで活物質層に、電解液を含浸させる
が、本発明ではゲル高分子の一部あるいは全部が、既に
活物質層中に供給されているので、必要組成を満たすた
めに電解液に含まれて供給される高分子は少量あるいは
不要である。そのため電解液の粘度を低くでき作業性が
高くなる。続いてゲル化処理を行なうが、この工程で、
先に供給されたゲル高分子、後から供給された電解液が
一体となってゲル状電解質が形成されると推察される。
このため本発明の電池は電解液がゲル状電解質に保持さ
れることになり液漏れ等の問題が抑制される。
Next, the active material layer is impregnated with an electrolytic solution. In the present invention, since part or all of the gel polymer has already been supplied into the active material layer, the electrolytic solution is required to satisfy the required composition. A small amount or unnecessary polymer is contained and supplied. Therefore, the viscosity of the electrolytic solution can be reduced, and the workability is improved. Subsequently, a gelation treatment is performed. In this step,
It is presumed that the gel polymer supplied first and the electrolyte supplied later are united to form a gel electrolyte.
Therefore, in the battery of the present invention, the electrolyte is held in the gel electrolyte, and problems such as liquid leakage are suppressed.

【0042】また、正極と負極とをスペーサーを介して
積層し、その後ゲル化処理を行なった場合、形成される
ゲル状電解質が正極、負極及び電解質層で一体化される
ため、内部抵抗の低減などが実現でき、電池特性の向上
が図れるため特に好ましい。
When the positive electrode and the negative electrode are laminated via a spacer and then subjected to a gelling treatment, the formed gel electrolyte is integrated with the positive electrode, the negative electrode and the electrolyte layer, so that the internal resistance is reduced. And the like can be realized, and the battery characteristics can be improved.

【0043】本発明の手法によれば、活物質は十分な量
の高分子によって強固に保持されているため、活物質の
脱離などの問題は生じにくい。さらに従来のゲル状電解
質を用いたリチウム二次電池にみられるような、電極の
構造破壊によるサイクル特性の劣化は起こりにくい。ま
た活物質は高分子によって集電体上に固持され、電解液
はゲル状電解質として保持されているため、従来のリチ
ウム二次電池の様に金属製の缶に封入しなくとも、平板
積層型に形成し形状可変性のあるケースに収納しただけ
で作動する。むろん巻き取り型に積層し円筒型にしても
問題なく、平板積層において一部分を湾曲させても問題
はない。
According to the method of the present invention, since the active material is firmly held by a sufficient amount of polymer, problems such as desorption of the active material hardly occur. Further, the deterioration of the cycle characteristics due to the structural destruction of the electrode, unlike the lithium secondary battery using the conventional gel electrolyte, is unlikely to occur. In addition, since the active material is held on the current collector by a polymer and the electrolyte is held as a gel electrolyte, it is not necessary to enclose it in a metal can as in a conventional lithium secondary battery. It operates simply by being housed in a case with a variable shape. Of course, there is no problem if it is formed into a winding type and a cylindrical type, and there is no problem even if a part of the flat plate is curved.

【0044】[0044]

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を
より具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない
限り以下に示す実施例に限定されるものではない。な
お、実施例及び比較例とも使用される原料は、使用前に
粉体は240℃で24時間真空乾燥し、樹脂、支持電解
質は110℃で4時間乾燥し、モノマーはモレキュラー
シーブにて脱水処理して用いた。電解液はリチウム電池
用にあらかじめ脱水されているものを使用した。また、
以下において「部」とあるのは「重量部」を示す。
EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples below, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist thereof. The raw materials used in the examples and comparative examples are as follows: before use, the powder is vacuum-dried at 240 ° C. for 24 hours, the resin and the supporting electrolyte are dried at 110 ° C. for 4 hours, and the monomer is dehydrated with molecular sieve Used. The electrolyte used was one that was previously dehydrated for a lithium battery. Also,
Hereinafter, “parts” means “parts by weight”.

【0045】実施例1 まず以下に示す組成に従い正極活物質層用塗料、負極活
物質層用塗料を調整した。正極塗料・負極塗料の原料と
しては以下のものを使用した。
Example 1 First, a paint for a positive electrode active material layer and a paint for a negative electrode active material layer were prepared according to the following compositions. The following were used as raw materials for the positive electrode paint and the negative electrode paint.

【0046】[0046]

【表1】 正極活物質 LiCoO2 粉 導電材 アセチレンブラック 負極活物質 グラファイト 高分子 ポリアクリロニトリル 溶剤 N−メチルピロリドン[Table 1] Positive electrode active material LiCoO 2 powder Conductive material Acetylene black Negative electrode active material Graphite Polymer Polyacrylonitrile Solvent N-methylpyrrolidone

【0047】[0047]

【表2】(正極活物質層塗料組成) LiCoO2 90.0部 アセチレンブラック 5.0部 ポリアクリロニトリル 5.0部 N−メチルピロリドン 100.0部[Table 2] (Coating composition of positive electrode active material layer) LiCoO 2 90.0 parts Acetylene black 5.0 parts Polyacrylonitrile 5.0 parts N-methylpyrrolidone 100.0 parts

【0048】[0048]

【表3】(負極活物質層塗料組成) グラファイト 90.0部 ポリアクリロニトリル 10.0部 N−メチルピロリドン 150.0部[Table 3] (Negative electrode active material layer coating composition) Graphite 90.0 parts Polyacrylonitrile 10.0 parts N-methylpyrrolidone 150.0 parts

【0049】上記材料をそれぞれサンドミルで0.5時
間混練・分散処理をおこない塗料化した。正極活物質層
塗料を厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを
用い膜厚が100μmになるよう塗布、乾燥し正極活物
質層を得た。その後、カレンダー処理に供した。(最終
的な膜厚は約70−90μm)。負極活物質層用塗料
は、厚さ20μmの銅箔上にドクターブレードを用い膜
厚が100μmになるよう塗布、乾燥した。その後、カ
レンダー処理に供した。(最終的な膜厚は60−90μ
m)。ここまでの工程はすべて通常の環境化でおこなっ
た。その後、塗膜を120℃で再乾燥し、所定の形状に
打ち抜いて正極・負極活物質層を集電体上に設けたシー
トを得た。次に、下記の材料と組成の含浸液を製造し
た。
Each of the above materials was kneaded and dispersed in a sand mill for 0.5 hour to form a coating. The coating material for the positive electrode active material layer was applied on an aluminum foil having a thickness of 20 μm using a doctor blade so that the film thickness became 100 μm, and dried to obtain a positive electrode active material layer. Thereafter, it was subjected to a calendar process. (The final film thickness is about 70-90 μm). The coating material for the negative electrode active material layer was applied on a copper foil having a thickness of 20 μm using a doctor blade so that the film thickness became 100 μm, and dried. Thereafter, it was subjected to a calendar process. (Final film thickness is 60-90μ)
m). All the steps up to this point were performed in a normal environment. Thereafter, the coating film was dried again at 120 ° C. and punched into a predetermined shape to obtain a sheet provided with a positive electrode / negative electrode active material layer on a current collector. Next, an impregnating liquid having the following materials and composition was produced.

【0050】[0050]

【表4】 [Table 4]

【0051】[0051]

【表5】(含浸液組成) PC 44.1部 EC 44.1部 LiClO4 7.7部 ポリアクリロニトリル 4.0部(Table 5) (impregnating liquid composition) PC 44.1 parts EC 44.1 parts LiClO 4 7.7 parts Polyacrylonitrile 4.0 parts

【0052】上記の含浸液を90℃で溶解し均一な溶液
を得た。表2に見るように、これは40℃でも粘度の低
い液体であり、90℃では粘度のさらに低い液体であっ
た。0℃まで冷却すると白色のゲル状電解質を形成し
た。この溶液を90℃に加温した状態で正極・負極活物
質層それぞれに塗布して活物質層内の空隙に含浸させ
た。その後ポリプロピレン製のカバーフィルムをかけ、
電極全体を90℃のオーブン中で10分間保持し、その
後0℃で冷却することによって全体をゲル化させた。さ
らに電解質層として下記の組成の液を正極、負極上に塗
布し紫外線照射により各々の上に厚さ60μmのゲル状
電解質層を形成した。
The above impregnating solution was dissolved at 90 ° C. to obtain a uniform solution. As can be seen in Table 2, this was a low viscosity liquid at 40 ° C and a lower viscosity liquid at 90 ° C. Upon cooling to 0 ° C., a white gel electrolyte was formed. This solution was applied to each of the positive electrode and negative electrode active material layers while being heated to 90 ° C., and was impregnated into voids in the active material layers. Then put a cover film made of polypropylene,
The whole electrode was kept in a 90 ° C. oven for 10 minutes, and then cooled at 0 ° C. to gel the whole electrode. Further, a liquid having the following composition was applied on the positive electrode and the negative electrode as an electrolyte layer, and a 60 μm-thick gel electrolyte layer was formed on each of them by irradiating ultraviolet rays.

【0053】[0053]

【表6】(電解質液組成) PC 83部 LiClO4 7部 Photomer4050 6.7部 Photomer4158 3.3部 ダロキュア1173 0.5部(Table 6) (Electrolyte solution composition) PC 83 parts LiClO 4 7 parts Photomer 4050 6.7 parts Photomer 4158 3.3 parts Darocure 1173 0.5 parts

【0054】ただし、Photomer4050と、P
hotomer4158とはそれぞれ末端にアクリル基
を有するポリエチレンオキシド樹脂(Henkel社
製)であり、ダロキュア1173は架橋開始剤である
(チバガイギー社製)。その後、電解質層を内側にして
正極、負極を積層して端子をつけ、真空パックに封入し
てリチウム二次電池を作成し評価をおこなった。
However, Photomer 4050 and P
Photomer 4158 is a polyethylene oxide resin having an acrylic group at the terminal (manufactured by Henkel), and Darocure 1173 is a crosslinking initiator (manufactured by Ciba Geigy). Thereafter, a positive electrode and a negative electrode were laminated with the electrolyte layer inside, terminals were attached, and the battery was sealed in a vacuum pack to prepare a lithium secondary battery and evaluated.

【0055】実施例2 含浸液の組成を下記のように変更した。Example 2 The composition of the impregnating liquid was changed as follows.

【0056】[0056]

【表7】(含浸液組成) PC 43.2部 EC 43.2部 LiClO4 7.6部 ポリアクリロニトリル 6.0部(Table 7) (impregnating liquid composition) PC 43.2 parts EC 43.2 parts LiClO 4 7.6 parts Polyacrylonitrile 6.0 parts

【0057】上記の含浸液を110℃で溶解し均一な溶
液を得た。この液は常温ではゲル状電解質を形成し、9
0℃では粘調性がややある液体であった。この溶液を9
0℃に加温した状態で正極・負極活物質層に塗布して活
物質層内の空隙に含浸させた。それ以外の工程は実施例
1と同様にして電池を作成した。
The above impregnating solution was dissolved at 110 ° C. to obtain a uniform solution. This solution forms a gel electrolyte at normal temperature,
At 0 ° C., the liquid was slightly viscous. Add this solution to 9
The solution was applied to the positive electrode / negative electrode active material layer while being heated to 0 ° C., and was impregnated into voids in the active material layer. Other steps were the same as in Example 1 to prepare a battery.

【0058】実施例3 含浸液の組成を下記のように変更した。Example 3 The composition of the impregnating liquid was changed as follows.

【0059】[0059]

【表8】(含浸液組成) PC 46.0部 EC 46.0部 LiClO4 8.0部(Table 8) (impregnating liquid composition) PC 46.0 parts EC 46.0 parts LiClO 4 8.0 parts

【0060】上記の含浸液を常温で溶解し均一な溶液を
得た。この溶液を正極・負極活物質層に塗布して活物質
層内の空隙に含浸させた。それ以外の工程は実施例1と
同様にして電池を作成した。
The above impregnating solution was dissolved at room temperature to obtain a uniform solution. This solution was applied to the positive electrode / negative electrode active material layer and impregnated into the voids in the active material layer. Other steps were the same as in Example 1 to prepare a battery.

【0061】実施例4 実施例1において、含浸液を90℃に加温した状態で正
極、負極の活物質層に塗布含浸させ、さらに厚さ60ミ
クロンの不織布にも含浸液を浸した。その後、正極、不
織布、負極を積層した。その後ポリプロピレン製のカバ
ーフィルムで積層体全体を覆い、電極全体を90℃のオ
ーブン中で10分間保持し、その後0℃で冷却すること
によって電極、電解質層全体をゲル化させた。ついで電
極をつけ真空パックに封入してリチウム二次電池を作成
し評価をおこなった。
Example 4 In the same manner as in Example 1, the impregnating liquid was heated and heated at 90 ° C. to apply and impregnate the active material layers of the positive electrode and the negative electrode, and the impregnating liquid was further immersed in a nonwoven fabric having a thickness of 60 μm. Thereafter, a positive electrode, a nonwoven fabric, and a negative electrode were laminated. Thereafter, the entire laminate was covered with a cover film made of polypropylene, and the entire electrode was kept in an oven at 90 ° C. for 10 minutes, and then cooled at 0 ° C. to gel the entire electrode and electrolyte layer. Next, electrodes were attached and sealed in a vacuum pack to prepare a lithium secondary battery and evaluated.

【0062】比較例1 正極、負極を活物質とゲル状電解質成分を一体で混練、
塗布する方法で作成した。混練以降のすべての工程はド
ライルーム中でおこなった。
Comparative Example 1 A positive electrode and a negative electrode were kneaded integrally with an active material and a gel electrolyte component.
It was prepared by a method of applying. All steps after kneading were performed in a dry room.

【0063】[0063]

【表9】(正極塗料組成) LiCoO2 51.0部 アセチレンブラック 5.0部 ポリアクリロニトリル 2.5部 LiClO4 3.5部 PC 19.0部 EC 19.0部(Table 9) (Positive electrode coating composition) LiCoO 2 51.0 parts Acetylene black 5.0 parts Polyacrylonitrile 2.5 parts LiClO 4 3.5 parts PC 19.0 parts EC 19.0 parts

【0064】[0064]

【表10】(負極塗料組成) MBC(コークス:三菱化学製) 45.0部 アセチレンブラック 5.0部 ポリアクリロニトリル 3.0部 LiClO4 4.2部 PC 21.4部 EC 21.4部(Table 10) (Negative electrode coating composition) MBC (Coke: manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) 45.0 parts Acetylene black 5.0 parts Polyacrylonitrile 3.0 parts LiClO 4 4.2 parts PC 21.4 parts EC 21.4 parts

【0065】上記材料を8時間、90℃の条件で混練・
分散処理を行ない塗料化した。なお負極用活物質として
実施例1と同様のグラファイトを用いた負極用ペースト
は粘度が高すぎて分散することは不可能であった。正極
用塗料を厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレード
を用い90℃に加熱したまま、膜厚が100μmになる
よう塗布した後冷却して、ゲル状電解質からなる正極を
得た。負極用塗料は、厚さ20μmの銅箔上にドクター
ブレードを用い90℃に加熱したまま、膜厚が75μm
になるよう塗布した後冷却して、ゲル状電解質からなる
負極とした。その後正極・負極を所定の形状に打ち抜い
た。電解質層は実施例1における電解質層の組成中、P
Cの内5部を1,6−Dioxaspiro[4,4]
nonane−2,7−dione(以下「spir
o」と略記)におきかえて、電極とは別に紫外線で重合
させ、厚さ120μmのゲル状電解質層として形成し
た。その後、正極、電解質層、負極を積層して端子をつ
け、真空パックに封入してリチウム二次電池を作成し評
価をおこなった。
The above materials are kneaded for 8 hours at 90 ° C.
Dispersion treatment was performed to make paint. The paste for a negative electrode using the same graphite as in Example 1 as an active material for a negative electrode was too high in viscosity to be dispersed. The coating material for the positive electrode was applied on a 20-μm-thick aluminum foil using a doctor blade while heating at 90 ° C. so that the film thickness became 100 μm, and then cooled to obtain a positive electrode composed of a gel electrolyte. The coating material for the negative electrode was heated to 90 ° C. using a doctor blade on a copper foil having a thickness of 20 μm, and the thickness was 75 μm.
And then cooled to obtain a negative electrode comprising a gel electrolyte. Thereafter, the positive electrode and the negative electrode were punched into a predetermined shape. The electrolyte layer was composed of P in the composition of the electrolyte layer in Example 1.
5 parts of C were 1,6-Dioxaspiro [4,4]
nonane-2,7-done (hereinafter "spir
o) and polymerized by ultraviolet rays separately from the electrodes to form a gel electrolyte layer having a thickness of 120 μm. Thereafter, a positive electrode, an electrolyte layer, and a negative electrode were laminated, terminals were provided, and the resultant was sealed in a vacuum pack to prepare a lithium secondary battery, which was evaluated.

【0066】比較例2 正極、負極を活物質とゲル状電解質成分を一体で混練、
塗布する方法で作成した。混練以降のすべての工程はド
ライルーム中でおこなった。
Comparative Example 2 A positive electrode and a negative electrode were kneaded integrally with an active material and a gel electrolyte component.
It was prepared by a method of applying. All steps after kneading were performed in a dry room.

【0067】[0067]

【表11】 [Table 11]

【0068】[0068]

【表12】(負極塗料組成) グラファイト 45.0部 Photomer4050 2.5部 Photomer4158 2.5部 EEEA 2.0部 spiro 3.0部 PC 45.0部(Table 12) (Negative electrode coating composition) Graphite 45.0 parts Photomer 4050 2.5 parts Photomer 4158 2.5 parts EEEA 2.0 parts spiro 3.0 parts PC 45.0 parts

【0069】上記材料をそれぞれボールミルで8時間混
練・分散処理を行い塗料化した。その後熱反応型架橋開
始剤であるTrignox42(チバガイギー社製)を
0.5部追加し、正極用塗料を厚さ20μmのアルミ箔
上にドクターブレードを用い膜厚が100μmになるよ
う塗布した後、90℃オーブン中で30分硬化させ、ゲ
ル状電解質からなる正極を得た。負極用塗料は、厚さ2
0μmの銅箔上にドクターブレードを用い膜厚が100
μmになるよう塗布した後、90℃オーブン中で30分
硬化させ、ゲル状電解質からなる負極とした。その後正
極・負極を所定の形状に打ち抜いた。以下の工程は比較
例1と同様にして電池を作成した。
Each of the above materials was kneaded and dispersed in a ball mill for 8 hours to form a coating. Thereafter, 0.5 part of Trignox42 (manufactured by Ciba-Geigy), which is a heat-reactive crosslinking initiator, was added, and a positive electrode paint was applied on a 20-μm-thick aluminum foil using a doctor blade to a thickness of 100 μm. The mixture was cured in a 90 ° C. oven for 30 minutes to obtain a positive electrode made of a gel electrolyte. The negative electrode paint has a thickness of 2
Using a doctor blade on a 0 μm copper foil,
After coating to a thickness of μm, the coating was cured in a 90 ° C. oven for 30 minutes to obtain a negative electrode comprising a gel electrolyte. Thereafter, the positive electrode and the negative electrode were punched into a predetermined shape. The following steps were performed to produce a battery in the same manner as in Comparative Example 1.

【0070】以下に上記の処方によって作成した塗料、
電極、電池の諸特性を表−1〜表−4に示す。塗料の粘
度はE型の粘度計を用いて、一定温度下において測定し
た。電極中の活物質、高分子の分率は、電極の厚み、重
量の測定値から算出した。電池の容量はC/24の電流
量で4.1Vまで定電流充電し、その後4.1Vにおい
てC/240まで定電圧充電した電池を、C/24の電
流量で2.7Vまで放電した時に取り出せる容量を集電
体を除いた正極単位重量当たりの容量として算出した。
レート特性は4.1V−2.7V間でC/2の電流量で
定電流条件で放電した時に取り出せる容量を、C/24
の電流量で定電流条件で放電した時に取り出せる容量に
対する割合で表した。サイクル特性は4.1V−2.7
Vの上限、下限電圧間で充放電を繰り返した時、20サ
イクル経過する間の容量維持率を、開始時に対する終了
時の容量の割合として%表示した。
The paint prepared according to the above-mentioned formula is as follows:
Tables 1 to 4 show various characteristics of the electrode and the battery. The viscosity of the paint was measured at a constant temperature using an E-type viscometer. The active material and the polymer fraction in the electrode were calculated from the measured values of the thickness and weight of the electrode. When the capacity of the battery is charged at a constant current of C / 24 to 4.1 V and then discharged at a constant voltage of 4.1 V to C / 240, the battery is discharged to 2.7 V at a current of C / 24. The capacity that can be taken out was calculated as the capacity per unit weight of the positive electrode excluding the current collector.
The rate characteristics are as follows: The capacity that can be taken out when discharging under a constant current condition with a current amount of C / 2 between 4.1 V and 2.7 V is C / 24
And expressed as a percentage of the capacity that can be taken out when discharged under constant current conditions. Cycle characteristics are 4.1V-2.7
When charge / discharge was repeated between the upper limit voltage and the lower limit voltage of V, the capacity retention rate during 20 cycles was expressed as a percentage of the capacity at the end to the time at the start.

【0071】表−1に示すように本発明によれば、塗料
の段階における活物質分率は低く抑えることができる。
さらに使用される溶剤として溶解性が高い物を選ぶこと
ができる。そのため塗料の粘度は比較例と比べて極めて
低く、調液、分散、送液、塗布の諸工程が著しく容易に
なる。表−2に示すように、本発明において、後から供
給される電解質液の粘度も、高々1000cpsであ
り、特に高分子の含有量が低い実施例1、2、4、5で
は常温で数百cpsと調液、塗布、含浸が容易である。
比較例では10万cpsを越える電極塗料を、分散、塗
布しなければならず、比較例1ではさらに100℃近く
に加温するなど工程が容易ではない。表−3に示すよう
に本発明により得られる電極は、比較例と比べて活物質
の充填量、高分子の含有率を高くすることができる。表
−4に示すようにこれらの電極を用いて作成された電池
は、容量、レート、サイクル特性に優れる。比較例1、
2では活物質の充填量が高くできないため、容量で劣
る。また高分子の分率が低いため塗膜の強度に劣り、サ
イクル特性が悪い。
As shown in Table 1, according to the present invention, the active material fraction at the paint stage can be kept low.
Further, a solvent having high solubility can be selected as a solvent to be used. Therefore, the viscosity of the paint is extremely lower than that of the comparative example, and various steps of liquid preparation, dispersion, liquid sending, and application become remarkably easy. As shown in Table 2, in the present invention, the viscosity of the electrolyte solution supplied later is also at most 1000 cps, and particularly in Examples 1, 2, 4, and 5 where the content of the polymer is low, several hundreds at room temperature. It is easy to prepare, apply and impregnate with cps.
In the comparative example, an electrode paint exceeding 100,000 cps must be dispersed and applied. In the comparative example 1, the process is not easy, for example, heating to near 100 ° C. As shown in Table 3, the electrode obtained by the present invention can increase the active material filling amount and the polymer content as compared with the comparative example. As shown in Table-4, batteries made using these electrodes are excellent in capacity, rate, and cycle characteristics. Comparative Example 1,
In the case of No. 2, since the filling amount of the active material cannot be increased, the capacity is inferior. Further, since the fraction of the polymer is low, the strength of the coating film is poor, and the cycle characteristics are poor.

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明のリチウム二次電池は、高エネル
ギー密度で電池特性に優れ、かつ液漏れ等の問題を抑制
したゲル電解質を用いたリチウム二次電池であって、正
極、負極成分の供給を2段階に分離しておこなうことに
よって、生産性を飛躍的に向上させるとともに、電池特
性の向上を達成したものである。
The lithium secondary battery of the present invention is a lithium secondary battery using a gel electrolyte which has high energy density, excellent battery characteristics, and suppresses problems such as liquid leakage. By performing the supply in two stages, the productivity is dramatically improved and the battery characteristics are improved.

【0073】[0073]

【表13】 注1)粘度のデータに括弧で付記されている値は測定温度(℃)である。[Table 13] Note 1) The value in parentheses in the viscosity data is the measurement temperature (° C).

【0074】[0074]

【表14】 [Table 14]

【0075】[0075]

【表15】 [Table 15]

【0076】[0076]

【表16】 [Table 16]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H003 AA01 AA02 AA04 AA08 BA00 BA01 BA02 BB03 BB12 BD03 BD06 5H014 AA04 BB01 BB08 EE01 HH01 HH08 5H029 AJ03 AJ05 AK02 AK03 AK05 AL02 AL06 AL07 AL12 AM00 AM03 AM04 AM05 AM07 CJ01 CJ02 HJ07 HJ10  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極及び/又は負極が、リチウムイオン
を吸蔵放出可能な活物質と、非水系電解液と該電解液を
ゲル化するためのゲル高分子とを含むゲル状電解質とを
含有するリチウム二次電池の製造方法において、下記工
程(1)〜(3)を包含することを特徴とするリチウム
二次電池の製造方法。 (1)正極又は負極の活物質とゲル高分子とを含む活物
質層を、空隙を有する層として集電体上に形成する工
程、(2)電解液、又はゲル高分子及び/又はゲル高分
子を生成しうる前駆体を溶解した電解液を、該空隙中に
充填させる工程、(3)その後、これをゲル化処理に供
することによって、正極及び/又は負極を形成する工
程。
A positive electrode and / or a negative electrode contains an active material capable of inserting and extracting lithium ions, and a gel electrolyte containing a non-aqueous electrolyte and a gel polymer for gelling the electrolyte. A method for producing a lithium secondary battery, comprising the following steps (1) to (3). (1) a step of forming an active material layer containing a positive electrode or negative electrode active material and a gel polymer on a current collector as a layer having voids; (2) an electrolytic solution or a gel polymer and / or gel height; A step of filling the gap with an electrolytic solution in which a precursor capable of producing a molecule is dissolved, and (3) a step of forming a positive electrode and / or a negative electrode by subjecting the solution to a gelling treatment.
【請求項2】 工程(1)と工程(2)との間、又は工
程(2)と工程(3)との間に、正極と負極とを多孔性
のスペーサーを介して積層する工程を有する請求項1に
記載のリチウム二次電池の製造方法。
2. A step of laminating a positive electrode and a negative electrode via a porous spacer between step (1) and step (2) or between step (2) and step (3). A method for manufacturing a lithium secondary battery according to claim 1.
【請求項3】 正極又は負極の活物質と、ゲル高分子及
び/又はゲル高分子を生成しうる前駆体とを含有する塗
料を、塗布・乾燥することによって活物質層を形成する
請求項1又は2に記載のリチウム二次電池の製造方法。
3. The active material layer is formed by applying and drying a coating material containing a positive electrode or a negative electrode active material and a gel polymer and / or a precursor capable of forming a gel polymer. Or the method for producing a lithium secondary battery according to 2.
【請求項4】 正極が、リチウムイオンを吸蔵放出可能
な活物質と、非水系電解液と該電解液をゲル化するため
のゲル高分子とを含むゲル状電解質とを含有するリチウ
ム二次電池において、正極中における前記活物質の体積
分率が、40%以上であるリチウム二次電池。
4. A lithium secondary battery in which a positive electrode contains an active material capable of inserting and extracting lithium ions, and a gel electrolyte containing a non-aqueous electrolyte and a gel polymer for gelling the electrolyte. , Wherein the volume fraction of the active material in the positive electrode is 40% or more.
【請求項5】 負極が、リチウムイオンを吸蔵放出可能
な活物質と、非水系電解液と該電解液をゲル化するため
のゲル高分子とを含むゲル状電解質とを含有するリチウ
ム二次電池において、負極中における前記活物質の体積
分率が33%以上であるリチウム二次電池。
5. A lithium secondary battery in which a negative electrode contains an active material capable of inserting and extracting lithium ions, and a gel electrolyte containing a non-aqueous electrolyte and a gel polymer for gelling the electrolyte. , Wherein the volume fraction of the active material in the negative electrode is 33% or more.
【請求項6】 電極中における、ゲル高分子の電解液に
対する濃度が7重量%以上であることを特徴とする請求
項4又は5に記載のリチウム二次電池。
6. The lithium secondary battery according to claim 4, wherein the concentration of the gel polymer with respect to the electrolyte in the electrode is 7% by weight or more.
【請求項7】 ゲル高分子が直鎖状の高分子である請求
項4乃至6のいずれかに記載のリチウム二次電池。
7. The lithium secondary battery according to claim 4, wherein the gel polymer is a linear polymer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002025540A (en) * 2000-07-03 2002-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery
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