JP2001325951A - Electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
Electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary batteryInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電池の生産性を向上すると共に、低内部抵抗・
高出力密度を有する非水電解液二次電池用電極およびそ
の製造方法並びに非水電解液二次電池を提供すること。
【解決手段】本発明の非水電解液二次電池用電極は、電
極板と該電極板の少なくとも一方の表面に一体的に形成
された非導電性の多孔質膜とからなる非水電解液二次電
池用電極であって、該電極板の該多孔質膜に接触する部
分は、空隙率が所定値以下であることを特徴とする。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To improve battery productivity and reduce internal resistance
An electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high output density, a method for producing the same, and a non-aqueous electrolyte secondary battery are provided. An electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is a non-aqueous electrolyte comprising an electrode plate and a non-conductive porous film integrally formed on at least one surface of the electrode plate. The electrode for a secondary battery, wherein a portion of the electrode plate that contacts the porous membrane has a porosity of a predetermined value or less.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ノート型コンピュ
ーターや小型携帯機器などの電子機器や自動車のバッテ
リーに利用できる非水電解液二次電池用の電極およびそ
の製造方法、並びに非水電解液二次電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery which can be used for a battery of an electronic device such as a notebook computer or a small portable device or an automobile, a method for producing the same, and a non-aqueous electrolyte solution. Next battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、携帯電話や携帯ビデオカメラ、携
帯情報端末などの電源として、容積当たりおよび重量当
たりのエネルギー密度が高いリチウムイオン二次電池等
の非水電解液二次電池が主流となりつつあり、電気自動
車用のバッテリーとしても注目を集めている。2. Description of the Related Art In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries having a high energy density per volume and weight have become mainstream as power sources for cellular phones, portable video cameras, portable information terminals and the like. It is also attracting attention as a battery for electric vehicles.
【0003】従来のリチウムイオン二次電池には、リチ
ウムイオンを放出できる正極と、該正極から放出された
該リチウムイオンを吸蔵および放出できる負極と、該正
極及び該負極の間に介在するセパレータと、該正極と該
負極との間で該リチウムイオンを移動させる電解質とを
備えている。このように従来のリチウムイオン二次電池
では、正極及び負極とは別に用意されたセパレータが、
電池の組立段階で正極及び負極の間に挟み込まれていた
ので、生産性の向上には限界があった。[0003] A conventional lithium ion secondary battery includes a positive electrode capable of releasing lithium ions, a negative electrode capable of storing and releasing the lithium ions released from the positive electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. And an electrolyte for moving the lithium ions between the positive electrode and the negative electrode. Thus, in the conventional lithium ion secondary battery, the separator prepared separately from the positive electrode and the negative electrode,
Since the battery was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode at the stage of assembling the battery, there was a limit in improving the productivity.
【0004】そこで、特開平11−2887412公報
では、セパレータとしての多孔質膜を正極もしくは負極
の電極板表面に一体的に形成することで生産性に優れた
ものとしていた。In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-2888412, productivity is excellent by integrally forming a porous film as a separator on the surface of a positive or negative electrode plate.
【0005】また、リチウムイオン二次電池を電気自動
車用として使用する場合には、大電力を提供することが
要求され、電解液の導電率、セパレータの膜抵抗、導電
体抵抗等により電池の内部抵抗が大きくなると発熱の問
題や出力不足の問題を生じる。In addition, when a lithium ion secondary battery is used for an electric vehicle, it is required to provide a large amount of electric power, and the inside of the battery depends on the conductivity of the electrolyte, the membrane resistance of the separator, the resistance of the conductor, and the like. When the resistance increases, a problem of heat generation and a problem of insufficient output occur.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明で
は、電池の生産性を向上すると共に、低内部抵抗・高出
力密度を有する非水電解液二次電池用電極およびその製
造方法並びに非水電解液二次電池を提供することを解決
すべき課題とする。Therefore, according to the present invention, an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a low internal resistance and a high output density while improving the productivity of the battery, a method for producing the same, and a non-aqueous electrolyte It is an object to provide a liquid secondary battery.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する目的
で本発明者らは鋭意研究を行った結果、多孔質膜を形成
する電極板表面の空隙率を所定値以下とすることで電池
の内部抵抗を低下できることを見いだし以下の発明に想
到した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies for the purpose of solving the above problems, and as a result, the porosity of the surface of the electrode plate forming the porous film has been reduced to a predetermined value or less. The inventors have found that the internal resistance can be reduced, and have reached the following invention.
【0008】すなわち、本発明の非水電解液二次電池用
電極は、電極板と該電極板の少なくとも一方の表面に一
体的に形成された非導電性の多孔質膜とからなる非水電
解液二次電池用電極であって、該電極板の該多孔質膜に
接触する部分は、空隙率が所定値以下であることを特徴
とする。That is, the electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises a non-aqueous electrolyte comprising an electrode plate and a non-conductive porous film integrally formed on at least one surface of the electrode plate. In the electrode for a liquid secondary battery, a portion of the electrode plate that contacts the porous membrane has a porosity of a predetermined value or less.
【0009】そして、上記課題を解決する本発明の非水
電解液二次電池用電極の製造方法は、リチウムイオンを
放出および吸蔵できる活物質を含む合材層を保持する電
極板を形成する電極板形成工程と、前記電極板の表面に
高分子材料からなる多孔質膜を一体的に形成する多孔質
膜形成工程と、を有する非水電解液二次電池用電極の製
造方法であって、前記電極板の前記合材層は、空隙率が
所定値以下であることを特徴とする。The method of manufacturing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, which solves the above-mentioned problems, is directed to an electrode for forming an electrode plate holding a mixture layer containing an active material capable of releasing and occluding lithium ions. A method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising: a plate forming step; and a porous film forming step of integrally forming a porous film made of a polymer material on the surface of the electrode plate. The mixture layer of the electrode plate has a porosity of a predetermined value or less.
【0010】つまり、本発明の非水電解液二次電池用電
極およびその製造方法は、電極板の多孔質膜に接触する
部分の空隙率を所定値以下とすることで電極板内に多孔
質膜が侵入することを防止でき、多孔質膜による電極板
の有効表面積の減少を抑制できる。In other words, the electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention and the method for producing the same are characterized in that the porosity of the electrode plate in contact with the porous membrane is set to a predetermined value or less, so that The penetration of the membrane can be prevented, and the decrease in the effective surface area of the electrode plate due to the porous membrane can be suppressed.
【0011】さらに本発明者らは研究を行った結果、あ
らかじめ多孔質膜を形成した後に、その多孔質膜を電極
板表面に一体的に融着することで、合材層の空隙率に依
存せず内部抵抗の低減が可能であることを見いだし以下
の発明に想到した。Further, the present inventors have conducted research and found that after forming a porous film in advance, the porous film is integrally fused to the surface of the electrode plate to be dependent on the porosity of the mixture layer. It has been found that the internal resistance can be reduced without performing the above, and the following invention has been conceived.
【0012】すなわち、本発明の非水電解液二次電池用
電極は、リチウムイオンを放出および吸蔵できる活物質
を含む合材層を保持する電極板を形成する電極板形成工
程により製造された電極板と、高分子材料からなる多孔
質膜を製造する多孔質膜製造工程により製造された多孔
質膜とを後に一体化することを特徴とする。That is, the electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is an electrode manufactured by an electrode plate forming step of forming an electrode plate holding a mixture layer containing an active material capable of releasing and occluding lithium ions. The present invention is characterized in that the plate and a porous film manufactured by a porous film manufacturing process for manufacturing a porous film made of a polymer material are integrated later.
【0013】つまり、高分子溶液を電極板に接触させな
いので電極板の空隙に高分子溶液が滲入することを防止
でき、多孔質膜による電極板の有効表面積の減少を抑制
できる。That is, since the polymer solution is not brought into contact with the electrode plate, it is possible to prevent the polymer solution from seeping into the gaps of the electrode plate and to suppress a decrease in the effective surface area of the electrode plate due to the porous membrane.
【0014】また、上記課題を解決する本発明の非水電
解液二次電池は、正極と負極とを重ね合わせてなる電極
体と、非水電解液と、内部に該電極体と該非水電解液と
を内包するケースとを有する非水電解液二次電池であっ
て、前記正極および前記負極のうち少なくとも一方は、
電極板と該電極板の少なくとも一方の表面に一体的に形
成された非導電性の多孔質膜とをもち、該電極板の該多
孔質膜に接触する部分は、空隙率が所定値以下であるこ
とを特徴とする。The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, which solves the above-mentioned problems, comprises an electrode body comprising a positive electrode and a negative electrode overlapped with each other, a non-aqueous electrolyte, and the electrode body and the non-aqueous electrolyte inside. And a case containing a liquid, and at least one of the positive electrode and the negative electrode,
It has an electrode plate and a non-conductive porous film integrally formed on at least one surface of the electrode plate, and a portion of the electrode plate in contact with the porous film has a porosity of not more than a predetermined value. There is a feature.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下に本発明の非水電解液二次電
池用電極およびその製造方法並びに非水電解液二次電池
について詳細に説明する。なお、以下の説明では、非水
電解液二次電池としてリチウムイオン二次電池を例に挙
げ説明するが、他の非水電解液二次電池であっても本発
明は適用可能であることはいうまでもない。また、本発
明の非水電解質二次電池用電極の製造方法は、活性炭を
活物質として含む電極合材を集電体の表面に層状に形成
させた電極を有する電気二重層キャパシタ等に対しても
適用可能であるため、本明細書において「電池」とは
「キャパシタ」の意味をも含むものとする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a method for producing the same, and a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described in detail. In the following description, a lithium ion secondary battery will be described as an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery, but the present invention is applicable to other nonaqueous electrolyte secondary batteries. Needless to say. Further, the method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is applicable to an electric double layer capacitor or the like having an electrode in which an electrode mixture containing activated carbon as an active material is formed in a layer on the surface of a current collector. Therefore, the term “battery” in this specification includes the meaning of “capacitor”.
【0016】本発明の非水電解液二次電池用電極につい
てリチウムイオン二次電池用の電極を例に挙げ説明す
る。本実施形態の電極が適用できるリチウムイオン二次
電池は、コイン型電池、ボタン型電池、円筒型電池及び
角型電池等の公知の電池構造をとることができ、特にそ
の形状は限定されない。リチウムイオン二次電池には一
般的にリチウムイオンの授受ができる活物質を含む正極
および負極と、正極と負極との間を電気的に絶縁しかつ
リチウムイオンの移動を可能とするセパレータと、電解
液とそれらを格納したケースとから構成される。The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described by taking an electrode for a lithium ion secondary battery as an example. The lithium ion secondary battery to which the electrode of the present embodiment can be applied can have a known battery structure such as a coin battery, a button battery, a cylindrical battery, and a square battery, and the shape is not particularly limited. Lithium ion secondary batteries generally include a positive electrode and a negative electrode containing an active material capable of transferring lithium ions, a separator that electrically insulates between the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to move, It consists of a liquid and a case in which they are stored.
【0017】〈リチウムイオン二次電池用電極〉本実施
形態のリチウムイオン二次電池用電極は、前記正極およ
び負極のいずれに適用しても良い。また、一方のみでは
なく双方に用いることも妨げないが一方のみに用いる方
が内部抵抗の低減には好ましい。<Electrode for Lithium-Ion Secondary Battery> The electrode for a lithium-ion secondary battery of the present embodiment may be applied to either the positive electrode or the negative electrode. Further, the use of only one of them is not hindered, but the use of only one of them is preferable for reducing the internal resistance.
【0018】本発明の適用された電極は、リチウムイオ
ンの授受が可能な電極板と、セパレータとしての役割を
もつ多孔質膜とからなり、電極板と多孔質膜とは一体的
に形成されている。多孔質膜は、電極板の片面のみに形
成しても良いし両面に形成してもよい。電極を巻回する
ような電池に適用する場合には、電極の両面が他方の電
極と対向しその間を絶縁する必要があるので両面に多孔
質膜を設けることが好ましい。電極を形成する方法につ
いては、後述の電極の製造方法で説明する。The electrode according to the present invention comprises an electrode plate capable of transmitting and receiving lithium ions and a porous film serving as a separator. The electrode plate and the porous film are integrally formed. I have. The porous film may be formed on only one side of the electrode plate, or may be formed on both sides. When the present invention is applied to a battery in which an electrode is wound, it is necessary to provide a porous film on both sides since both surfaces of the electrode need to face the other electrode and be insulated therebetween. The method for forming the electrodes will be described in the later-described electrode manufacturing method.
【0019】電極板は、活物質を保持する部材である。
正極の活物質にはLiMn2O4などの公知の正極活物
質を用いることができる。また、負極の活物質には炭素
材等の公知の負極活物質を用いることができる。中でも
結晶性の高い天然黒鉛や人造黒鉛などからなるものを用
いることが好ましい。このような結晶性の高い炭素材を
用いることにより、負極のリチウムイオンの受け渡し効
率を向上させることができる。また、炭素材以外に酸化
物及び硫黄化物などを活物質として用いてもよい。電極
板は、正極および負極のいずれに適用する場合であって
も、活物質を金属箔等の集電体上に層状に形成すること
が好ましい。The electrode plate is a member for holding the active material.
As the active material of the positive electrode, a known positive electrode active material such as LiMn 2 O 4 can be used. In addition, as the active material of the negative electrode, a known negative electrode active material such as a carbon material can be used. Above all, it is preferable to use one made of natural graphite or artificial graphite having high crystallinity. By using such a highly crystalline carbon material, the lithium ion transfer efficiency of the negative electrode can be improved. Further, an oxide, a sulfide, or the like may be used as an active material in addition to the carbon material. Regardless of whether the electrode plate is applied to a positive electrode or a negative electrode, it is preferable to form the active material in a layer on a current collector such as a metal foil.
【0020】この場合に電極板の多孔質膜と一体化され
る部分は、空隙率が所定値以下である必要がある。空隙
率が高いと多孔質膜が電極板内部に侵入し電極板の有効
表面積が減少するので電池に適用したときに電池の内部
抵抗が増加するからである。ここで本実施形態のリチウ
ムイオン二次電池用電極における「所定値」とは、「電
極活物質の有効表面積を減少させ内部抵抗を増加するほ
どに電極板内部へ多孔質膜が侵入しない空隙率の限界
値」である。たとえば、後述する実施例で行った試験で
求められた45%以下とすることが好ましい。なお、本
明細書において「空隙率」とは、電極板の見かけの体積
に対する多孔質膜と接触する側の外部に連通している孔
(空隙)の体積の割合を意味する。In this case, the portion of the electrode plate integrated with the porous film must have a porosity of not more than a predetermined value. This is because if the porosity is high, the porous membrane penetrates into the inside of the electrode plate and the effective surface area of the electrode plate decreases, so that when applied to a battery, the internal resistance of the battery increases. Here, the “predetermined value” in the electrode for a lithium ion secondary battery of the present embodiment refers to “a porosity in which the porous film does not penetrate into the electrode plate so that the effective surface area of the electrode active material is reduced and the internal resistance is increased. Is the limit value. For example, it is preferably 45% or less, which was obtained in a test performed in an example described later. In this specification, the “porosity” means the ratio of the volume of pores (voids) communicating with the outside on the side in contact with the porous membrane to the apparent volume of the electrode plate.
【0021】多孔質膜は、有機物もしくは有機物と無機
物との混合物のいずれでもよいが、有機物は熱可塑性高
分子よりなることが好ましい。ショートなどによって電
池内の温度が異常に上昇したときには、熱可塑性高分子
よりなる多孔質膜がシャットダウン機能を発揮して短絡
電流を阻止することができる。それゆえ、電池内の温度
が異常に上昇したときでも電池の安全性が確保される。The porous film may be an organic substance or a mixture of an organic substance and an inorganic substance, but the organic substance is preferably made of a thermoplastic polymer. When the temperature inside the battery rises abnormally due to a short circuit or the like, the porous film made of a thermoplastic polymer can exhibit a shutdown function and prevent a short circuit current. Therefore, the safety of the battery is ensured even when the temperature inside the battery rises abnormally.
【0022】熱可塑性高分子としては、結晶性高分子で
あれば150℃以上の融点を有し、非結晶性高分子であ
れば150℃以上のガラス転移温度を有する耐熱性高分
子であることが好ましい。このように融点又はガラス転
移温度が150℃以上の耐熱性高分子からなる多孔質膜
は、150℃を超える高温であっても収縮や溶融などを
起こすことがない。それゆえ、電池内の温度が150℃
を超える高温になっても、この多孔質膜により電池の安
全性が確保される。The thermoplastic polymer should be a heat-resistant polymer having a melting point of 150 ° C. or higher if it is a crystalline polymer and a glass transition temperature of 150 ° C. or higher if it is a non-crystalline polymer. Is preferred. As described above, a porous film made of a heat-resistant polymer having a melting point or a glass transition temperature of 150 ° C. or higher does not cause shrinkage or melting even at a high temperature exceeding 150 ° C. Therefore, the temperature inside the battery is 150 ° C
Even when the temperature becomes higher than this, the safety of the battery is ensured by the porous membrane.
【0023】耐熱性高分子としては、ポリベンズイミダ
ゾール、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド
イミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスル
ホン、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポ
リメチルペンテン、アラミド、ポリビニリデンフロライ
ド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリアセター
ル及びポリフェニレンエーテル(ポリフェニレンオキシ
ド)の少なくとも一種であることが好ましい。これらの
耐熱性高分子は、150℃以上の融点又はガラス転移温
度を有する耐熱性高分子の中でも、特に融点又はガラス
転移温度が高い高分子である。それゆえ、耐熱性に極め
て優れた多孔質膜が得られる。Examples of the heat-resistant polymer include polybenzimidazole, polyimide, polyetherimide, polyamideimide, polyphenylene sulfide, polyethersulfone, polysulfone, polyetheretherketone, polymethylpentene, aramid, polyvinylidene fluoride, polyamide, It is preferably at least one of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyarylate, polyacetal, and polyphenylene ether (polyphenylene oxide). Among these heat-resistant polymers, those having a melting point or a glass transition temperature that are particularly high among those having a melting point or a glass transition temperature of 150 ° C. or higher. Therefore, a porous film having extremely excellent heat resistance can be obtained.
【0024】また、多孔質膜は、スポンジ状の中央部
と、該中央部に比べて孔径の小さい空孔を緻密に有する
表面部とを備えることが好ましい。It is preferable that the porous membrane has a sponge-shaped central part and a surface part having pores having a smaller diameter than the central part.
【0025】この多孔質膜では、中央部がスポンジ状と
なっているため、サイズの大きい空孔を有するとともに
高い空孔率を有する。そのため、電解質(リチウムイオ
ン)が極めて移動しやすく、その通過性にも極めて優れ
る。In this porous film, the central portion is sponge-shaped, so that it has large-sized holes and high porosity. Therefore, the electrolyte (lithium ion) is extremely easy to move, and the passing property is extremely excellent.
【0026】さらに、中央部に比べて孔径の小さい空孔
を緻密に有する表面部は、負極におけるデンドライトの
析出を抑制することができる。また、空孔の孔径が小さ
いため、高温となったときにその空孔を迅速にかつ十分
に閉じることができる。そのため、電池が高温となった
ときのシャットダウン機能をさらに効果的に発揮するこ
とができる。さらに、この表面部は、密度が高く頑丈で
あるため、多孔質膜の機械的強度を大きくできる。Further, the surface portion having pores having a smaller pore diameter than the center portion can suppress dendrite deposition on the negative electrode. Further, since the pore diameter is small, the pore can be quickly and sufficiently closed when the temperature becomes high. Therefore, the shutdown function when the temperature of the battery becomes high can be more effectively exerted. Further, since the surface portion has a high density and is strong, the mechanical strength of the porous film can be increased.
【0027】従って、この多孔質膜は、電解質(リチウ
ムイオン)の通過性に極めて優れるとともに、高温にお
いてもシャットダウン機能を効果的に働かせることがで
きる。それゆえ、リチウムイオン二次電池の負荷特性及
び出力特性など、その電池性能を優れたものとすること
ができる上、ショート及び異常発熱を効果的に防止する
ことができる。その結果、電池の安全性が極めて高いも
のとなる。Therefore, this porous membrane is extremely excellent in passage of electrolyte (lithium ions) and can effectively function as a shutdown function even at a high temperature. Therefore, the battery performance such as load characteristics and output characteristics of the lithium ion secondary battery can be improved, and short-circuit and abnormal heat generation can be effectively prevented. As a result, the safety of the battery becomes extremely high.
【0028】本実施形態の電極を適用したリチウムイオ
ン二次電池は、低内部抵抗・高出力密度を有することが
できる。The lithium ion secondary battery to which the electrode of this embodiment is applied can have a low internal resistance and a high output density.
【0029】〈リチウムイオン二次電池用電極の製造方
法〉本実施形態のリチウムイオン二次電池用電極の製造
方法は、前述の電極と同様に、正極および負極のいずれ
に適用しても良い。また、同様に一方のみではなく双方
に用いることも妨げないが一方のみに用いる方が内部抵
抗の低減には好ましい。<Method of Manufacturing Electrode for Lithium-Ion Secondary Battery> The method of manufacturing an electrode for a lithium-ion secondary battery of this embodiment may be applied to either the positive electrode or the negative electrode, as in the case of the above-described electrodes. Similarly, the use of only one of them and not both does not hinder the use of only one of them.
【0030】本実施形態の電極の製造方法は、電極板形
成工程と、多孔質膜形成工程とを有する。電極板形成工
程は、リチウムイオンを放出および吸蔵できる活物質を
含む合材層を保持する電極板を形成する工程である。電
極板形成工程は特に限定するものではなく、公知の多孔
質膜の形成されていない電極を形成する方法が適用でき
る。The method of manufacturing an electrode according to the present embodiment includes an electrode plate forming step and a porous film forming step. The electrode plate forming step is a step of forming an electrode plate holding a mixture layer containing an active material capable of releasing and storing lithium ions. The electrode plate forming step is not particularly limited, and a known method of forming an electrode on which a porous film is not formed can be applied.
【0031】たとえば、正極の形成方法としては、正極
活物質と導電材と結着材とを混合した正極合材を分散材
に分散させたスラリーをアルミニウム製の正極集電体に
塗布、乾燥した後にプレス成型して、正極合材層を形成
する。また、負極の形成方法としては、負極活物質と結
着材とを混合した負極合材を分散材に分散させたスラリ
ーを銅製の負極集電体に塗布、乾燥した後にプレス成型
して負極合材層を形成する。For example, as a method for forming a positive electrode, a slurry in which a positive electrode mixture obtained by mixing a positive electrode active material, a conductive material and a binder is dispersed in a dispersing material is applied to an aluminum positive electrode current collector and dried. Thereafter, press molding is performed to form a positive electrode mixture layer. As a method for forming the negative electrode, a slurry in which a negative electrode mixture obtained by mixing a negative electrode active material and a binder is dispersed in a dispersing material is applied to a copper negative electrode current collector, dried, and then press-formed by press molding. A material layer is formed.
【0032】ただし、後述する多孔質膜形成工程におい
て高分子溶液を電極板に塗布する工程により多孔質膜を
形成するときは、電極板の高分子溶液が塗布される合材
層部分の空隙率を所定値以下とする必要がある。空隙率
を調節する方法としては、前述のプレス成形の圧力・時
間を変化させる方法、活物質、導電剤の種類、粒子径等
や結着剤の種類、混合割合等の物性を変化させる方法等
が例としてあげられる。なお、「所定値」の意義につい
ては後述する。However, when the porous film is formed by applying the polymer solution to the electrode plate in the porous film forming step described later, the porosity of the mixture layer portion of the electrode plate to which the polymer solution is applied is formed. Must be equal to or less than a predetermined value. As a method of adjusting the porosity, the method of changing the pressure and time of the press molding described above, a method of changing the physical properties such as the type of the active material, the conductive agent, the particle size, the type of the binder, and the mixing ratio, and the like Is given as an example. The meaning of the “predetermined value” will be described later.
【0033】多孔質膜形成工程は、電極板の表面に高分
子材料からなる多孔質膜を一体的に形成する工程であ
る。したがって、多孔質膜形成工程は、多孔質膜自身を
製造する工程と製造された多孔質膜を電極板に一体化す
る工程とを含む工程であり、多孔質膜自身を製造する
と同時に電極板との一体化も完了する方法と、多孔質
膜を電極板とは独立して製造した後に電極板と一体化さ
せる方法とがある。The porous film forming step is a step of integrally forming a porous film made of a polymer material on the surface of the electrode plate. Therefore, the porous film forming step is a step including a step of manufacturing the porous film itself and a step of integrating the manufactured porous film with the electrode plate, and simultaneously forming the porous film itself and the electrode plate. And a method in which the porous membrane is manufactured independently of the electrode plate and then integrated with the electrode plate.
【0034】の多孔質膜自身を製造すると同時に電極
板との一体化も完了する方法としては、高分子材料を溶
媒に溶解した高分子溶液を電極板の表面に塗布する高分
子塗布工程と塗布した高分子溶液を多孔質膜化する工程
とからなる多孔質膜形成工程がある。この製造方法で
は、高分子材料の種類については溶媒に溶解するもので
あれば特に限定されるものではなく、所望の多孔質膜に
応じて選択することができる。このとき、高分子材料と
して特に熱可塑性高分子を用いれば、得られる多孔質膜
は、従来のセパレータよりも薄肉であって、かつ優れた
シャットダウン機能を発揮することができる。また、高
分子材料を溶解させる溶媒(良溶媒)及び高分子材料に
対して難溶性の溶媒(貧溶媒)は、使用する高分子材料
に応じてそれぞれ適宜選択する。As a method of completing the integration of the porous film itself with the electrode plate at the same time as producing the porous film itself, a polymer coating step of coating a polymer solution obtained by dissolving a polymer material in a solvent on the surface of the electrode plate is performed. Forming a porous film from the obtained polymer solution. In this manufacturing method, the type of the polymer material is not particularly limited as long as it is soluble in a solvent, and can be selected according to a desired porous membrane. At this time, if a thermoplastic polymer is particularly used as the polymer material, the obtained porous membrane is thinner than a conventional separator and can exhibit an excellent shutdown function. Further, a solvent for dissolving the polymer material (good solvent) and a solvent that is hardly soluble in the polymer material (poor solvent) are appropriately selected depending on the polymer material used.
【0035】特に、高分子材料は、ポリベンズイミダゾ
ール、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイ
ミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホ
ン、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
メチルペンテン、アラミド、ポリビニリデンフロライ
ド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリアセター
ル及びポリフェニレンエーテルの少なくとも一種であっ
て、良溶媒は、N−メチル−2−ピロリドン(NM
P)、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホアミド、
ジグライム、トルエン、キシレン、ジメチルアセトアミ
ド、ジクロロメタン、シクロヘキサン及びシクロヘキサ
ノンの少なくとも一種であるとともに、貧溶媒は、水、
アルコール、アルカン及びケトンの少なくとも一種であ
ることが好ましい。In particular, polymer materials include polybenzimidazole, polyimide, polyetherimide, polyamideimide, polyphenylene sulfide, polyethersulfone, polysulfone, polyetheretherketone, polymethylpentene, aramid, polyvinylidene fluoride, polyamide, At least one of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyarylate, polyacetal, and polyphenylene ether, and the good solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (NM
P), dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfamide,
Diglyme, toluene, xylene, dimethylacetamide, dichloromethane, at least one of cyclohexane and cyclohexanone, the poor solvent is water,
It is preferably at least one of alcohol, alkane and ketone.
【0036】高分子塗布工程では、高分子材料を溶媒に
溶解させて調製した高分子溶液を先の工程で得られた電
極板に塗布する。この工程では、高分子溶液の温度、高
分子材料の濃度等は特に限定されるものではなく、生産
性、高分子材料の種類及び後の工程での析出量などに応
じて選択できる。さらに、膜厚が均一な多孔質膜を得る
ため、高分子溶液に界面活性剤、消泡剤及び表面調製剤
などを添加してもよい。こうした添加物としては、電池
の中で反応性が低く、少量の添加量でも効果のあるフッ
素系又はシリコン系の化合物が好ましい。さらに、多孔
質膜の空隙の形状、大きさ及び分布を適切にするため、
高分子溶液に水、アルコール、グリコール、アルカン及
びケトンなどを添加してもよい。In the polymer application step, a polymer solution prepared by dissolving a polymer material in a solvent is applied to the electrode plate obtained in the previous step. In this step, the temperature of the polymer solution, the concentration of the polymer material, and the like are not particularly limited, and can be selected according to productivity, the type of the polymer material, the amount of precipitation in a subsequent step, and the like. Further, in order to obtain a porous film having a uniform thickness, a surfactant, an antifoaming agent, a surface preparation agent, and the like may be added to the polymer solution. As such an additive, a fluorine-based or silicon-based compound which has low reactivity in a battery and is effective even with a small amount of addition is preferable. Furthermore, in order to make the shape, size and distribution of the voids of the porous membrane appropriate,
Water, alcohol, glycol, alkane, ketone and the like may be added to the polymer solution.
【0037】さらに、高分子溶液には塩を溶解させるこ
とが好ましい。この塩により、多孔質膜にリチウムイオ
ンが透過できる孔が形成されやすくなる。その結果、リ
チウムイオンの透過性に優れた多孔質膜を電極に容易に
形成することができるようになる。Further, it is preferable to dissolve a salt in the polymer solution. By this salt, pores through which lithium ions can pass are easily formed in the porous membrane. As a result, a porous film having excellent lithium ion permeability can be easily formed on the electrode.
【0038】前記塩は、その種類で特に限定されるもの
ではないが、リチウム塩が好ましく、特に塩化リチウ
ム、硝酸リチウム、ヨウ化リチウム、テトラフルオロほ
う酸リチウム、リチウムビストリフルオトメチルスルホ
ニルイミド、6フッ化ひ酸リチウムの少なくとも一種で
あることが好ましい。これらのリチウム塩は、溶媒への
溶解性に優れるため、塩の添加量により孔径を制御する
ことができる。The salt is not particularly limited in its kind, but is preferably a lithium salt, particularly lithium chloride, lithium nitrate, lithium iodide, lithium tetrafluoroborate, lithium bistrifluortomethylsulfonylimide, and 6-fluoride. It is preferably at least one of lithium arsenate. Since these lithium salts have excellent solubility in a solvent, the pore size can be controlled by the amount of the salt added.
【0039】リチウム塩の濃度は、高分子材料に対して
5重量%〜20重量%が望ましい。リチウム塩の濃度が
5%を下回ると、形成される多孔質膜の孔が小さくなり
過ぎてリチウムイオンの透過性が悪くなる。その結果、
高い出力特性を得ることが難しくなるなど、優れた電池
性能を得ることが難しくなってしまう。一方、その濃度
が20%を上回ると、多孔質膜の孔が大きくなり過ぎ
て、多孔質膜のシャットダウン機能などが低下してしま
う。その結果、許容範囲内ではあるが高い安全性を得る
ことが難しくなるなど、優れた電池性能を得ることが難
しくなる。The concentration of the lithium salt is preferably from 5% by weight to 20% by weight based on the polymer material. If the concentration of the lithium salt is less than 5%, the pores of the formed porous membrane become too small, and the permeability of lithium ions deteriorates. as a result,
It becomes difficult to obtain excellent battery performance, for example, it becomes difficult to obtain high output characteristics. On the other hand, if the concentration exceeds 20%, the pores of the porous film become too large, and the shutdown function and the like of the porous film deteriorate. As a result, it is difficult to obtain excellent battery performance, for example, it is difficult to obtain high safety within the allowable range.
【0040】また、高分子溶液の塗布方法も、ブレード
コーター、ロールコーター、ナイフコーター及びダイコ
ーターなどの公知の塗布方法から電極板の形状に応じて
選択することができる。これらの塗布方法では、高分子
溶液が電極板の空隙内の空気と置換しやすいので、特に
高分子溶液は粘度の高い溶液であることが好ましい。例
えば高分子材料としてポリエチレンテレフタレート(P
ET)が用いられるときには、その溶解量を高分子溶液
全体に対して10〜40重量%(固形分濃度)とすれ
ば、粘度の高い高分子溶液が得られる。また、増粘剤な
どを添加することにより、高分子溶液の粘度を増加させ
てもよい。The coating method of the polymer solution can be selected from known coating methods such as a blade coater, a roll coater, a knife coater and a die coater according to the shape of the electrode plate. In these coating methods, the polymer solution is preferably a high-viscosity solution, since the polymer solution easily replaces the air in the gaps in the electrode plate. For example, polyethylene terephthalate (P
When ET) is used, a high-viscosity polymer solution can be obtained if the amount of dissolution is 10 to 40% by weight (solid content) based on the entire polymer solution. The viscosity of the polymer solution may be increased by adding a thickener or the like.
【0041】前記に挙げた塗布方法の他に、電極板を高
分子溶液に浸漬して塗布することもできる。この塗布方
法では、電極板が高分子溶液から引き上げられたときの
液切れを良くするために、粘度の低い高分子溶液を用い
ることが好ましい。例えば高分子材料としてPETが用
いられるときには、その溶解量を高分子溶液全体に対し
て10重量%以下とすれば、粘度の低い高分子溶液が得
られる。In addition to the above-mentioned coating method, the electrode plate can be coated by dipping in a polymer solution. In this coating method, it is preferable to use a polymer solution having a low viscosity in order to improve the liquid shortage when the electrode plate is pulled up from the polymer solution. For example, when PET is used as a polymer material, a polymer solution having a low viscosity can be obtained by setting the amount of dissolution to 10% by weight or less based on the entire polymer solution.
【0042】塗布した高分子溶液を多孔質膜化する方法
としては、−1高分子材料の貧溶媒に曝して高分子材
料を相分離させ析出させる方法と、−2あらかじめ高
分子溶液中に孔を形成する物質を混合し膜を形成した後
に膜内から取り除く方法とがある。As a method of forming the applied polymer solution into a porous film, (1) a method in which the polymer material is exposed to a poor solvent of the polymer material to separate and precipitate the polymer material, and There is a method in which a substance for forming is mixed to form a film and then removed from the film.
【0043】−1の高分子材料の貧溶媒を使用して相
分離させる方法は、高分子塗布工程の後に、前記高分子
材料の貧溶媒に高分子溶液が塗布された電極板を曝すこ
とにより高分子材料を析出させ多孔質膜とする高分子析
出工程と、高分子材料を析出させ多孔質膜とした電極板
を乾燥する乾燥工程とからなる。高分子材料を溶解させ
る溶媒には、高分子材料の良溶媒単独のみならず、高分
子材料の良溶媒と高分子材料の貧溶媒でかつその良溶媒
より沸点の高い溶媒との混合溶媒であることが好まし
い。より多孔質膜の空隙率が高くでき、膜抵抗の減少が
できるからである。The method of -1 for phase separation using a poor solvent for a polymer material is to expose an electrode plate coated with a polymer solution to the poor solvent for a polymer material after a polymer coating step. The method includes a polymer deposition step of depositing a polymer material to form a porous film, and a drying step of drying an electrode plate which deposits the polymer material to form a porous film. The solvent for dissolving the polymer material is not only a good solvent for the polymer material but also a mixed solvent of a good solvent for the polymer material, a poor solvent for the polymer material, and a solvent having a higher boiling point than the good solvent. Is preferred. This is because the porosity of the porous film can be increased and the film resistance can be reduced.
【0044】また、高分子塗布工程を高分子材料の良溶
媒と高分子材料の貧溶媒でかつその良溶媒より沸点の高
い溶媒との混合溶媒に高分子材料を溶解した高分子溶液
を電極板の表面に塗布する工程とし、その後に高分子溶
液が塗布された電極板を乾燥することで塗布された高分
子溶液を相分離させ多孔質膜とする乾燥工程を行うこと
もできる。この場合に、乾燥工程により沸点のより低い
高分子材料の良溶媒から蒸発するので相対的に貧溶媒の
割合が増加して高分子材料が相分離することで多孔質膜
が形成できる。In the polymer coating step, the polymer solution obtained by dissolving the polymer material in a mixed solvent of a good solvent for the polymer material and a poor solvent for the polymer material and having a boiling point higher than the good solvent is applied to the electrode plate. And then drying the electrode plate on which the polymer solution has been applied to separate the applied polymer solution into phases to form a porous film. In this case, since the high-molecular material having a lower boiling point evaporates from the good solvent in the drying step, the ratio of the poor solvent relatively increases, and the polymer material undergoes phase separation, whereby a porous film can be formed.
【0045】−2のあらかじめ高分子溶液中に孔を形
成する物質を混合し膜を形成した後に膜内から取り除く
方法において孔を形成する物質としては、前述した高分
子溶液に溶解させた塩が好ましい。この塩により、多孔
質膜にリチウムイオンが透過できる孔が形成されやすく
なる。その結果、この塩を溶媒で抽出する等の操作によ
り除去するとリチウムイオンの透過性に優れた多孔質膜
を電極に容易に形成することができるようになる。塩
は、特に限定されるものではないが、前述した塩、濃度
で用いることが好ましい。In the method of -2, in which a substance which forms pores is previously mixed in a polymer solution to form a film and then removed from the inside of the film, the substance which forms pores may be a salt dissolved in the polymer solution described above. preferable. By this salt, pores through which lithium ions can pass are easily formed in the porous membrane. As a result, when the salt is removed by an operation such as extraction with a solvent, a porous membrane having excellent lithium ion permeability can be easily formed on the electrode. The salt is not particularly limited, but is preferably used at the salt and concentration described above.
【0046】このように電極板の表面に高分子溶液を塗
布する高分子塗布工程を有する電極の製造方法を適用す
る電極板は、所定値以下の空隙率とする必要がある。こ
こで本実施形態のリチウムイオン二次電池用電極の製造
方法おける「所定値」とは、「高分子溶液を電極板表面
に接触させるときに電極板内部に高分子溶液が電極板の
有効表面積を減少させる程度まで浸入せず内部抵抗が増
加しない限界値」であり、高分子、高分子を溶解する溶
媒、電極の組成等により変化することは勿論、高分子溶
液の粘度によっても影響される値である。そのなかでも
高分子溶液の粘度に大きく影響され、後述の実施例にお
ける実験の結果、電極板の空隙率をX(%)、高分子溶
液の粘度をY(cP)とすると、X<0.0029Y
+ 42.0の関係を満たすことが好ましいことが判明
した。なお、粘度Yは、塗布時の粘度であり温度により
大きく影響される。したがって、粘度を安定させる観点
からは、高分子溶液の塗布時の温度は、一定温度に調節
することが好ましい。たとえば、上述の好ましい高分子
材料高分子溶液の組み合わせにおいては、120〜13
0℃程度に制御することが好ましい。また、この場合に
生産性向上の観点から可能ならば、高分子溶液の粘度を
上昇させるよりも電極板の空隙率を低下することが好ま
しい。所定値として特に45%が好ましい。また、所定
値の下限は特に設けていないが、あまりに空隙率が低い
と電解液が活物質に接触する面積が低下するので電池の
効率が低下するものと考えられる。しかしながら、先述
した電極板の製造方法のような通常の電極板形成工程で
は、不都合が生じるほどの空隙率の低い電極板の形成は
されないものと考えられる。As described above, the porosity of the electrode plate to which the electrode manufacturing method having the polymer coating step of coating the polymer solution on the surface of the electrode plate is required to be not more than a predetermined value. Here, the "predetermined value" in the method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery of the present embodiment is "the effective surface area of the electrode plate when the polymer solution is brought into contact with the surface of the electrode plate when the polymer solution is brought into contact with the surface of the electrode plate. Is the limit value at which the internal resistance does not increase without penetrating to the extent that it decreases, and varies not only with the polymer, the solvent in which the polymer is dissolved, the composition of the electrode, etc., but is also affected by the viscosity of the polymer solution. Value. Above all, it is greatly affected by the viscosity of the polymer solution. As a result of experiments in Examples described later, when the porosity of the electrode plate is X (%) and the viscosity of the polymer solution is Y (cP), X <0. 0029Y
It turned out that it is preferable to satisfy the relationship of +42.0. The viscosity Y is a viscosity at the time of application and is greatly affected by the temperature. Therefore, from the viewpoint of stabilizing the viscosity, the temperature at the time of applying the polymer solution is preferably adjusted to a constant temperature. For example, in the combination of the above-mentioned preferable polymer solution and polymer solution, 120 to 13
It is preferable to control the temperature to about 0 ° C. In this case, if possible from the viewpoint of improving productivity, it is preferable to lower the porosity of the electrode plate rather than increase the viscosity of the polymer solution. The predetermined value is particularly preferably 45%. Although the lower limit of the predetermined value is not particularly set, it is considered that if the porosity is too low, the area where the electrolytic solution comes into contact with the active material is reduced, so that the efficiency of the battery is reduced. However, it is considered that an ordinary electrode plate forming step such as the above-described electrode plate manufacturing method does not form an electrode plate having a low porosity so as to cause inconvenience.
【0047】また、高分子塗布工程においては高分子材
料が溶解した有機溶媒中に浸漬され、さらに高分子析出
工程においては水、アルコ−ル、アルカン、ケトン等に
浸漬されるので、電極板はこれらの溶液に対して耐性の
あるものである必要がある。電極板形成工程において、
活物質を集電板上に形成する方法は、活物質を結着剤で
懸濁して集電板上に塗布する方法が一般的である。この
ときに結着剤には、水酸基を有する水溶性高分子材料
と、該水酸基と反応する官能基を有する架橋剤とからな
ることが好ましい。In the polymer application step, the electrode plate is immersed in an organic solvent in which the polymer material is dissolved, and in the polymer deposition step, it is immersed in water, alcohol, alkane, ketone, or the like. It must be resistant to these solutions. In the electrode plate forming step,
The method for forming the active material on the current collector plate is generally a method of suspending the active material with a binder and applying the suspension on the current collector plate. At this time, the binder preferably comprises a water-soluble polymer material having a hydroxyl group and a crosslinking agent having a functional group which reacts with the hydroxyl group.
【0048】水酸基を有する水溶性高分子材料と、該水
酸基と反応する官能基を有する架橋剤とから成る結着剤
は、高温の有機溶媒や、水、アルコ−ル、アルカン、ケ
トン等に対して非溶解性であるため、多孔質膜が一体的
に形成される電極のそれらの溶液に対する耐性を向上さ
せることができる。この架橋させた結着剤を用いた電極
では、耐有機溶剤性、耐水性が両立し、高分子塗布工
程、高分子析出工程に用いる溶液の選択範囲が広くな
り、多孔質膜の膜質制御が容易になるという利点があ
る。A binder comprising a water-soluble polymer material having a hydroxyl group and a cross-linking agent having a functional group which reacts with the hydroxyl group can be used for a high-temperature organic solvent, water, alcohol, alkane, ketone and the like. And the non-solubility, it is possible to improve the resistance of the electrodes integrally formed with the porous membrane to the solution. In the electrode using the crosslinked binder, the organic solvent resistance and the water resistance are compatible, the selection range of the solution used in the polymer coating step and the polymer deposition step is widened, and the quality control of the porous film is controlled. There is an advantage that it becomes easy.
【0049】前記架橋剤は、その種類で特に限定される
ものではないが、シランカップリング剤、チタンカップ
リング剤、尿素ホルマリン樹脂、メチロールメラミン樹
脂、グリオキザール及びタンニン酸の少なくとも一種で
あることが好ましい。これらの架橋剤は、水溶性高分子
に含まれる水酸基との反応性に優れた官能基を有し、水
溶性高分子を架橋性良く架橋することができる。中で
も、耐有機溶剤性に優れた水溶性高分子材料を用い、シ
ランカップリング剤を用いてその水溶性高分子材料の水
酸基部分を架橋させた結着剤を用いることが望ましい。The type of the cross-linking agent is not particularly limited, but is preferably at least one of a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a urea formalin resin, a methylolmelamine resin, glyoxal, and tannic acid. . These crosslinking agents have a functional group having excellent reactivity with a hydroxyl group contained in the water-soluble polymer, and can crosslink the water-soluble polymer with good crosslinkability. Above all, it is desirable to use a water-soluble polymer material having excellent organic solvent resistance and to use a binder obtained by crosslinking a hydroxyl group portion of the water-soluble polymer material using a silane coupling agent.
【0050】前記水溶性高分子材料は、その種類で特に
限定されるものではないが、カルボキシメチルセルロー
ス、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニル
アルコール、ポリアクリル酸塩及びポリエチレンオキサ
イドの少なくとも一種であることが好ましい。これらの
水溶性高分子材料は、耐有機溶剤性に特に優れ、多孔質
膜が一体的に形成される電極の有機溶剤に対する耐性を
向上させることができる。The water-soluble polymer material is not particularly limited in its kind, but is preferably at least one of carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyacrylate and polyethylene oxide. These water-soluble polymer materials are particularly excellent in organic solvent resistance, and can improve the resistance of the electrode, in which the porous film is integrally formed, to the organic solvent.
【0051】また、前記水溶性高分子材料に対する前記
架橋剤の添加量は、水溶性高分子に含まれる水酸基の数
と同数以上の加水分解基を有する量であることが好まし
い。The amount of the crosslinking agent added to the water-soluble polymer material is preferably an amount having at least the same number of hydrolyzable groups as the number of hydroxyl groups contained in the water-soluble polymer.
【0052】このように架橋剤の添加量を選択すること
により、水溶性高分子材料に含まれる親水基(水酸基)
を全て架橋反応させることができる。それゆえ、結着剤
の有機溶媒や、水、アルコ−ル、アルカン、ケトン等に
対する耐性をさらに向上させることができる。By selecting the amount of the crosslinking agent to be added, the hydrophilic group (hydroxyl group) contained in the water-soluble polymer material is selected.
Can be subjected to a crosslinking reaction. Therefore, the resistance of the binder to an organic solvent, water, alcohol, alkane, ketone and the like can be further improved.
【0053】具体的には、カルボキシルメチルセルロー
ス:C6H7O2(OH)2OCH 2COONaにシラ
ンカップリング剤:H2NC3H6Si(OC2H5)
3を添加する場合であれば、カルボキシルメチルセルロ
ースナトリウム塩の分子量が242、水に溶解した状態
での水酸基の数は3であり、一方シランカップリング剤
の分子量が221、加水分解基の数が3であることか
ら、シランカップリング剤の添加量としてはカルボキシ
ルメチルセルロースの重量の(221/3)/(242
/3)=0.91倍以上にすることが望ましい。Specifically, carboxylmethyl cellulose
Su: C6H7O2(OH)2OCH 2COONa to Shira
Coupling agent: H2NC3H6Si (OC2H5)
3If adding carboxymethyl cellulose
Molecular weight of ose sodium salt is 242, dissolved in water
The number of hydroxyl groups in is 3 while the silane coupling agent
Whether the molecular weight of the compound is 221 and the number of hydrolyzable groups is 3
The addition amount of the silane coupling agent is carboxy
(221/3) / (242
/3)=0.91 times or more.
【0054】の多孔質膜を電極板とは独立して製造し
た後に電極板と一体化させる方法は、多孔質膜を形成す
る工程と、形成した多孔質膜を電極板上に一体化する工
程とからなる。The method of manufacturing the porous film independently of the electrode plate and then integrating the same with the electrode plate includes the steps of forming the porous film and integrating the formed porous film on the electrode plate. Consists of
【0055】多孔質膜を形成する方法としては、公知の
方法である高分子薄膜を延伸する方法や、前述の−
1、−2の方法において電極板上に多孔質膜を形成す
るのではなく別の平板状に形成し、その後に多孔質膜を
剥離する剥離工程をもつ方法等が挙げられる。As a method of forming a porous film, a method of stretching a polymer thin film, which is a known method, or the above-described method is used.
In the methods (1) and (2), there is a method in which a porous film is not formed on the electrode plate, but is formed in another flat plate, and then a peeling step of peeling the porous film is performed.
【0056】このように形成された多孔質膜を電極板上
に一体化する方法としては、多孔質膜の表面を融解乃至
溶解させ電極板に圧着する方法が例としてあげられる。
この場合に融解乃至溶解させた多孔質膜表面の粘度が低
い場合には、前述のの方法のように電極板の空隙率を
所定値以下とする必要が生ずることも考えられる。As a method of integrating the porous film thus formed on the electrode plate, a method of melting or dissolving the surface of the porous film and pressing the porous film on the electrode plate is exemplified.
In this case, when the viscosity of the melted or dissolved porous membrane surface is low, it may be necessary to reduce the porosity of the electrode plate to a predetermined value or less as in the above-described method.
【0057】本実施形態の電極の製造方法は、生産性に
優れるものである。また、本実施形態の電極の製造方法
により製造された電極を適用したリチウムイオン二次電
池は、低内部抵抗・高出力密度を有することができる。The method for manufacturing an electrode according to the present embodiment is excellent in productivity. Further, the lithium ion secondary battery to which the electrode manufactured by the method for manufacturing an electrode according to the present embodiment is applied can have low internal resistance and high output density.
【0058】〈リチウムイオン二次電池〉本実施形態の
リチウムイオン二次電池は、正極と負極とを重ね合わせ
てなる電極体と、非水電解液と、内部に該電極体と該非
水電解液とを内包するケースとを有する非水電解液二次
電池であって、前記正極および前記負極のうち少なくと
も一方は、電極板と該電極板の少なくとも一方の表面に
一体的に形成された非導電性の多孔質膜とをもち、該電
極板の該多孔質膜に接触する部分は、空隙率が所定値以
下であることを特徴とする。<Lithium Ion Secondary Battery> The lithium ion secondary battery of the present embodiment has an electrode body formed by laminating a positive electrode and a negative electrode, a nonaqueous electrolyte, and the electrode body and the nonaqueous electrolyte therein. A non-aqueous electrolyte secondary battery having a case enclosing the same, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is a non-conductive material integrally formed on a surface of at least one of an electrode plate and the electrode plate. A porosity of a portion of the electrode plate in contact with the porous film is equal to or less than a predetermined value.
【0059】ここで、正極もしくは負極の少なくともい
ずれかは、前述の電極もしくは前述の電極の製造方法で
製造された電極である。その他の構成は、特に限定され
るものではなく公知のものを用いることができる。Here, at least one of the positive electrode and the negative electrode is the above-described electrode or an electrode manufactured by the above-described electrode manufacturing method. Other configurations are not particularly limited, and known configurations can be used.
【0060】本実施形態のリチウムイオン二次電池は、
低内部抵抗・高出力密度を有することができる。The lithium ion secondary battery of the present embodiment is
It can have low internal resistance and high output density.
【0061】[0061]
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。The present invention will now be described more specifically with reference to examples.
【0062】(試験用リチウムイオン二次電池の作製方
法)本実施例および比較例の各試験用リチウムイオン二
次電池は、図1にその電池構造を概略的に示すように、
リチウムイオンを放出できる正極1と、正極1から放出
されたリチウムイオンを吸蔵及び放出できる炭素材料よ
りなる負極2と、電解液3、3とを備えるコイン型のリ
チウムイオン二次電池である。正極1、負極2及び非水
電解液3がステンレスよりそれぞれなる正極ケース4お
よび負極ケース5内にポリプロピレンよりなるガスケッ
ト6を介して密封されている。(Production Method of Test Lithium Ion Secondary Battery) Each lithium ion secondary battery for test of the present example and the comparative example has a structure as schematically shown in FIG.
The coin-type lithium ion secondary battery includes a positive electrode 1 capable of releasing lithium ions, a negative electrode 2 made of a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions released from the positive electrode 1, and electrolytes 3 and 3. The positive electrode 1, the negative electrode 2, and the non-aqueous electrolyte 3 are sealed in a positive electrode case 4 and a negative electrode case 5 made of stainless steel via a gasket 6 made of polypropylene.
【0063】正極1は、アルミニウムよりなる正極集電
体1a上に、LiMn2O4が含まれる正極活物質層1
bを有する電極である。負極2は、銅箔よりなる負極集
電体2a上に、炭素材の負極活物質層2bを有し、かつ
正極1との対向面にセパレータに代わる多孔質膜2cを
一体的に有する電極である。非水電解液3は、エチレン
カーボネートとジエチルカーボネートとをそれぞれ所定
の割合で混合して得た溶媒に、電解質としてLiPF6
を1モル/リットルの濃度で溶解して調製したものであ
る。The positive electrode 1 has a positive electrode active material layer 1 containing LiMn 2 O 4 on a positive electrode current collector 1 a made of aluminum.
b is an electrode. The negative electrode 2 is an electrode having a negative electrode active material layer 2b made of a carbon material on a negative electrode current collector 2a made of a copper foil, and integrally having a porous film 2c instead of a separator on a surface facing the positive electrode 1. is there. The non-aqueous electrolyte 3 is obtained by mixing a solvent obtained by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate at a predetermined ratio with LiPF 6 as an electrolyte.
Was dissolved at a concentration of 1 mol / liter.
【0064】負極2は、次のようにして形成したもので
ある。The negative electrode 2 is formed as follows.
【0065】〈実施例1〜3、比較例1〜3〉[電極板
形成工程]炭素材として人造黒鉛粉末を用意し、ポリビ
ニリデンフロライド(PVDF)とともに所定の割合で
所定量のNMPとともに良く混合してペースト状の負極
用合材を得た。次いで、この負極用合材を銅箔2aにブ
レードコーターを用いて塗布した。この塗布した負極用
合材を高温槽で乾燥させることにより合材中のNMPを
揮発させて除去し、合材を固化させた。最後に、この固
化させた負極用合材の密度がそれぞれ表1に示す密度と
なるようにプレス形成することにより、銅箔よりなる負
極集電体2a上に炭素材の負極活物質層2bを有する負
極用電極板を得た。<Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3> [Electrode plate forming step] Artificial graphite powder was prepared as a carbon material, and was mixed with polyvinylidene fluoride (PVDF) at a predetermined ratio and a predetermined amount of NMP. By mixing, a paste-like negative electrode mixture was obtained. Next, this negative electrode mixture was applied to the copper foil 2a using a blade coater. The NMP in the mixture was volatilized and removed by drying the applied mixture for a negative electrode in a high-temperature bath, thereby solidifying the mixture. Lastly, the solidified negative electrode mixture is press-formed so that the densities are as shown in Table 1, respectively, so that the carbon material negative electrode active material layer 2b is formed on the negative electrode current collector 2a made of copper foil. To obtain a negative electrode plate.
【0066】[高分子塗布工程]高分子材料として用意
されたポリエチレンテレフタレートをNMPに溶解して
高分子溶液を得た。ここでは、ポリエチレンテレフタレ
ートの溶解量を高分子溶液全体に対してそれぞれ表1に
示す濃度で溶解させた。高分子溶液の粘度は、それぞれ
表1に示す粘度となった。本工程では、この高分子溶液
をブレードコーターを用いて負極用電極板に塗布した。
このとき、各比較例の電極板については、高分子溶液が
負極用電極板のポア内の空気と置換し電極板に浸透する
部分が認められた。[Polymer Coating Step] Polyethylene terephthalate prepared as a polymer material was dissolved in NMP to obtain a polymer solution. Here, the dissolved amount of polyethylene terephthalate was dissolved in the entire polymer solution at the concentrations shown in Table 1, respectively. The viscosity of the polymer solution was as shown in Table 1. In this step, the polymer solution was applied to the negative electrode plate using a blade coater.
At this time, in the electrode plates of each comparative example, a portion where the polymer solution was replaced with air in the pores of the negative electrode plate and permeated into the electrode plate was observed.
【0067】[高分子析出工程]高分子溶液が塗布され
た負極用電極板を40℃の温水に1分間浸漬した。温水
は、ポリエチレンテレフタレートに対して難溶性の液で
ある。その結果、負極用電極板の表面上の高分子溶液が
ゲル化し、この高分子溶液中にポリエチレンテレフタレ
ートが均質に析出した。[Polymer Deposition Step] The negative electrode plate coated with the polymer solution was immersed in warm water of 40 ° C. for 1 minute. Hot water is a liquid that is hardly soluble in polyethylene terephthalate. As a result, the polymer solution on the surface of the negative electrode plate gelled, and polyethylene terephthalate was uniformly precipitated in the polymer solution.
【0068】[乾燥工程]該高分子析出工程で得られた
負極用電極板に80℃の熱風を吹きかけ、塗布した高分
子溶液を乾燥させた。その結果、高分子析出工程で析出
させたポリエチレンテレフタレートが負極用電極板上に
多孔質膜となって残された。こうして、多孔質膜2cを
一体的に有する負極2が得られた。一例として実施例1
−1の電極板の表面に形成された多孔質膜断面のSEM
写真を図4に示す。[Drying Step] Hot air at 80 ° C. was blown onto the negative electrode plate obtained in the polymer precipitation step to dry the applied polymer solution. As a result, the polyethylene terephthalate precipitated in the polymer deposition step was left as a porous film on the negative electrode plate. Thus, the negative electrode 2 integrally having the porous film 2c was obtained. Example 1 as an example
SEM of the cross section of the porous film formed on the surface of the electrode plate of -1
The photograph is shown in FIG.
【0069】〈実施例4−1〉上述の実施例1と同様の
条件、工程で多孔質膜を電極板の代わりに離型フィルム
上に形成し、形成した多孔質膜を離型フィルムから剥離
したものを合材層が表1に示す密度になるようにプレス
成形した電極板上に融着して負極を作成し、この負極を
用いて電池を作成した。融着は、ヒータにより220℃
に10秒間加熱することにより電極端部に多孔質膜を熱
融着した。<Example 4-1> A porous film was formed on a release film instead of an electrode plate under the same conditions and steps as in Example 1 described above, and the formed porous film was peeled from the release film. The resulting material was fused on an electrode plate press-formed so that the mixture layer had the density shown in Table 1, to produce a negative electrode, and a battery was produced using the negative electrode. 220 ° C fusion by heater
The porous film was thermally fused to the electrode end by heating for 10 seconds.
【0070】〈実施例4−2〉上記実施例4−1の[高
分子塗布工程]におけるPETを溶解させる溶媒をNM
P(良溶媒)とドデカン(貧溶媒)との容量比88:1
2の混合溶媒とした以外は実施例4−1と同様の工程に
て負極2を調製した。<Example 4-2> The solvent for dissolving PET in [Polymer coating step] in Example 4-1 was NM.
88: 1 volume ratio between P (good solvent) and dodecane (poor solvent)
Negative electrode 2 was prepared in the same process as in Example 4-1 except that the mixed solvent of No. 2 was used.
【0071】〈実施例4−3〉上記実施例4−1の[高
分子塗布工程]におけるPETを溶解させる溶媒をNM
P(良溶媒)とドデカン(貧溶媒)との容量比88:1
2の混合溶媒とし、[高分子析出工程]がない以外は実
施例4−1と同様の工程にて負極2を調製した。<Example 4-3> The solvent for dissolving PET in [Polymer coating step] in Example 4-1 was NM.
88: 1 volume ratio between P (good solvent) and dodecane (poor solvent)
Negative electrode 2 was prepared in the same manner as in Example 4-1 except that the mixed solvent of No. 2 was not used and the [polymer deposition step] was omitted.
【0072】(空隙率の算出)表面に多孔質膜を形成す
る前に各実施例および比較例の負極について空隙率を測
定した。空隙率の測定は、水銀圧入法により測定した。(Calculation of Porosity) Before forming a porous film on the surface, the porosity of each of the negative electrodes of Examples and Comparative Examples was measured. The porosity was measured by a mercury intrusion method.
【0073】その結果をそれぞれ表1に示す。Table 1 shows the results.
【0074】(放電容量比の評価)各実施例のリチウム
二次電池について次のようにして放電容量を測定した。
1mA/cm2の定電流、4.2Vの定電圧で合計4時
間充電した後、0.2mA/cm2および4.0mA/
cm2の定電流で放電を行った。放電電流4.0mA/
cm2のときの放電容量を放電電流0.2mA/cm2の
ときの放電容量で除した値を大電流放電時の放電容量比
とし、その結果を表1に示した。その結果より明らかな
ように実施例のリチウム二次電池はいずれも0.8以上
の大きな放電容量比を示し、その放電容量比はさらに活
物質の空隙率の低下に伴って大きくなっていることが認
められた。それに対して比較例のリチウム二次電池はい
ずれも放電容量が0.66程度と低いものであった。(Evaluation of discharge capacity ratio) The discharge capacity of each lithium secondary battery of each example was measured as follows.
After charging at a constant current of 1 mA / cm 2 and a constant voltage of 4.2 V for a total of 4 hours, 0.2 mA / cm 2 and 4.0 mA / cm 2
Discharge was performed at a constant current of cm 2 . Discharge current 4.0 mA /
The value obtained by dividing the discharge capacity of the discharge capacity when the discharge current 0.2 mA / cm 2 when the cm 2 and the discharge capacity ratio at large current discharge, and the results are shown in Table 1. As is clear from the results, all of the lithium secondary batteries of the examples show a large discharge capacity ratio of 0.8 or more, and the discharge capacity ratio further increases with a decrease in the porosity of the active material. Was observed. On the other hand, the lithium secondary batteries of Comparative Examples all had a low discharge capacity of about 0.66.
【0075】(安全性の評価)各実施例及び各比較例の
リチウムイオン二次電池について、1mA/cm2の定
電流で充電量300%の過充電試験をそれぞれ行った。
その結果、いずれの電池においても、ショートが生じる
ことなく、電池温度は140℃をピークに発火、破裂な
しに沈静であった。これは過充電による発熱によっても
多孔質膜が収縮および溶融しなかったためと考えられ
る。(Evaluation of Safety) The lithium ion secondary batteries of Examples and Comparative Examples were subjected to an overcharge test at a constant current of 1 mA / cm 2 and a charge amount of 300%.
As a result, in each of the batteries, no battery short-circuit occurred and the battery temperature peaked at 140 ° C., ignited, and calmed without bursting. This is considered to be because the porous film did not shrink and melt even by the heat generated by overcharging.
【0076】(内部抵抗の測定)各実施例および各比較
例の試験用電池について内部抵抗を測定した。結果を表
1に示す。また、負極合材層の空隙率と内部抵抗と、ま
た、電極板表面に塗布した高分子溶液の粘度と内部抵抗
との関係を表したグラフを図2に示す。(Measurement of Internal Resistance) The internal resistance of the test batteries of each of the examples and comparative examples was measured. Table 1 shows the results. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the porosity and the internal resistance of the negative electrode mixture layer, and the relationship between the viscosity and the internal resistance of the polymer solution applied to the electrode plate surface.
【0077】[0077]
【表1】 [Table 1]
【0078】表1から明らかなように、各実施例の試験
用電池は、各比較例の試験用電池と比較して大幅な内部
抵抗の低減が認められた。内部抵抗は、図2から明らか
なように、負極合材層の空隙率が小さいほど、また、電
極板への塗布時の高分子溶液の粘度が高いほど低下して
いる。また、空隙率が45%以下とするといずれの高分
子溶液粘度においても内部抵抗低下作用がある。さらに
著しい効果が得られる範囲としては44%以下、より顕
著な効果が得られる範囲としては43%以下の空隙率で
ある。そして空隙率を42%以下とすると粘度が一番低
い700cPのものであっても著しく顕著な低内部抵抗
を示す。本発明者らの研究によると一般的な負極合材層
の空隙率は48%以上であり、さらに、電極板とセパレ
ータ(多孔質膜)とを一体化することは周知ではないの
で本実施例の内部抵抗低下作用はいわゆる当業者にとっ
て予測しがたいものである。As is evident from Table 1, the test batteries of the examples exhibited a significant reduction in internal resistance as compared with the test batteries of the comparative examples. As is clear from FIG. 2, the internal resistance decreases as the porosity of the negative electrode mixture layer decreases and as the viscosity of the polymer solution applied to the electrode plate increases. When the porosity is 45% or less, there is an effect of lowering the internal resistance at any viscosity of the polymer solution. The porosity is 44% or less as a range where a more remarkable effect is obtained, and 43% or less as a range where a more remarkable effect is obtained. When the porosity is set to 42% or less, a remarkably low internal resistance is exhibited even with the lowest viscosity of 700 cP. According to the study of the present inventors, the porosity of a general negative electrode mixture layer is 48% or more, and furthermore, it is not well known that the electrode plate and the separator (porous membrane) are integrated, so the present Example The effect of lowering the internal resistance is difficult to predict for those skilled in the art.
【0079】これらの各高分子溶液の粘度における電極
板表面の空隙率と電池の内部抵抗との関係を精査し、内
部抵抗が低下し始める変曲点をそれぞれ効果が認められ
る最大の空隙率であるとした。変曲点は、それぞれ、高
分子溶液の粘度が700cPのときには空隙率43.8
%の実施例1−1、高分子溶液の粘度が1000cPの
ときには空隙率45.3%の実施例2−1、高分子溶液
の粘度が1500cPのときには空隙率446.2%の
実施例3−1であった。この3点から最小二乗法により
X = 0.0029Y + 42.0の近似式を求め
た(図3)。なお、Xは空隙率(%)を、Yは高分子溶
液の濃度(cP)をそれぞれ表す。したがって、効果が
生じる範囲としては、X < 0.0029Y + 4
2.0の関係を満足する範囲である。The relationship between the porosity of the electrode plate surface and the internal resistance of the battery in the viscosity of each of the polymer solutions was examined closely, and the inflection point at which the internal resistance began to decrease was determined by the maximum porosity at which the effect was recognized. There was. The inflection points are respectively porosity 43.8 when the viscosity of the polymer solution is 700 cP.
%, Example 2-1 having a porosity of 45.3% when the viscosity of the polymer solution is 1000 cP, and Example 3- having a porosity of 446.2% when the viscosity of the polymer solution is 1500 cP. It was one. From these three points, an approximate expression of X = 0.0029Y + 42.0 was obtained by the least squares method (FIG. 3). X represents the porosity (%), and Y represents the concentration (cP) of the polymer solution. Therefore, the range in which the effect occurs is as follows: X <0.0029Y + 4
2.0 is a range that satisfies the relationship of 2.0.
【0080】また、実施例4−1、2、3では、空隙率
および高分子溶液の粘度は、比較例1−1と同程度であ
るが、内部抵抗については比較例1−1より大幅な低減
が認められた。これは、実施例4−1、2、3の電極が
別体として形成された多孔質膜を後に融着する方法によ
り形成されているので合材層内部に高分子が滲入しなか
ったため合材内部への電解液の滲入を妨げなかったから
であると考えられる。Further, in Examples 4-1 to 3, the porosity and the viscosity of the polymer solution are almost the same as those of Comparative Example 1-1, but the internal resistance is larger than that of Comparative Example 1-1. Reduction was observed. This is because the electrodes of Examples 4-1, 2, and 3 were formed by a method in which the porous film formed as a separate body was later fused, so that the polymer did not infiltrate into the mixture layer, so that the mixture was not mixed. It is considered that this was because the infiltration of the electrolyte into the inside was not prevented.
【図1】 実施例、比較例として試験に供したリチウム
イオン二次電池について、その構造を概略的に示す縦断
面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a structure of a lithium ion secondary battery subjected to a test as an example and a comparative example.
【図2】 実施例1〜3及び比較例1〜3の各リチウム
イオン二次電池について、それらの内部抵抗と、合材層
の空隙率と、電極板表面に塗布した高分子溶液の粘度と
の関係とを示すグラフである。FIG. 2 shows the internal resistance, the porosity of the mixture layer, and the viscosity of the polymer solution applied to the electrode plate surface for each of the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3. 3 is a graph showing the relationship.
【図3】 実施例1−1、2−1、3−1の各リチウム
イオン二次電池について、合材層の空隙率と、電極板表
面に塗布した高分子溶液の粘度との関係とを示すグラフ
である。FIG. 3 shows the relationship between the porosity of the mixture layer and the viscosity of the polymer solution applied to the electrode plate surface for each of the lithium ion secondary batteries of Examples 1-1, 2-1 and 3-1. It is a graph shown.
【図4】 実施例1−1のリチウムイオン二次電池にお
いて、その負極に形成された多孔質膜の断面の様子をS
EMにより1000倍に拡大して撮影した写真である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a porous film formed on a negative electrode of the lithium ion secondary battery of Example 1-1.
It is a photograph taken at a magnification of 1000 times by EM.
1:正極 1a:正極集電体 1b:正極活物質層
2:負極 2a:負極集電体 2b:負極活物質層 2
c:多孔質膜 3:非水電解液 4:正極ケース5:負
極ケース 6:ガスケット1: positive electrode 1a: positive electrode current collector 1b: positive electrode active material layer
2: negative electrode 2a: negative electrode current collector 2b: negative electrode active material layer 2
c: Porous membrane 3: Non-aqueous electrolyte 4: Positive case 5: Negative case 6: Gasket
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成12年5月19日(2000.5.1
9)[Submission date] May 19, 2000 (2005.1.
9)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図4[Correction target item name] Fig. 4
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図4】 FIG. 4
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細川 ▲徳▼一 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 山田 学 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 5H021 AA06 BB01 BB11 BB13 CC05 EE02 HH00 HH10 5H029 AJ02 AJ14 AK03 AL06 AM03 AM05 AM07 BJ13 CJ02 CJ06 CJ08 CJ22 DJ08 DJ13 EJ12 HJ10 HJ12 5H050 AA02 AA12 AA19 BA17 CA09 CB07 EA24 FA04 FA09 GA02 GA08 GA10 GA12 GA22 HA10 HA12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hosokawa ▲ Toku ▼ 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Inside Denso Co., Ltd. (72) Inventor Gaku Yamada 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Stock F term in company DENSO (reference) 5H021 AA06 BB01 BB11 BB13 CC05 EE02 HH00 HH10 5H029 AJ02 AJ14 AK03 AL06 AM03 AM05 AM07 BJ13 CJ02 CJ06 CJ08 CJ22 DJ08 DJ13 EJ12 HJ10 HJ12 5H050 AA07 GA12 GA22 HA10 HA12
Claims (13)
面に一体的に形成された非導電性の多孔質膜とからなる
非水電解液二次電池用電極であって、 該電極板の該多孔質膜に接触する部分は、空隙率が所定
値以下であることを特徴とする非水電解液二次電池用電
極。An electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an electrode plate and a non-conductive porous film integrally formed on at least one surface of the electrode plate, wherein the electrode plate An electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein a portion in contact with the porous membrane has a porosity of not more than a predetermined value.
よび吸蔵できる活物質を含む合材層を表層部にもち、 前記多孔質膜は、該合材層の表面に形成されている請求
項1に記載の非水電解液二次電池用電極。2. The electrode plate has a mixture layer containing an active material capable of releasing and occluding lithium ions on a surface portion thereof, and the porous film is formed on a surface of the mixture layer. 3. The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to 1.).
活物質を含む合材層を保持する電極板を形成する電極板
形成工程と、 前記電極板の表面に高分子材料からなる多孔質膜を一体
的に形成する多孔質膜形成工程と、を有する非水電解液
二次電池用電極の製造方法であって、 前記電極板の前記合材層は、空隙率が所定値以下である
ことを特徴とする非水電解液二次電池用電極の製造方
法。3. An electrode plate forming step of forming an electrode plate holding a mixture layer containing an active material capable of releasing and occluding lithium ions, and a porous film made of a polymer material being integrally formed on the surface of the electrode plate. A method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising: forming a porous film to form a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the mixture layer of the electrode plate has a porosity of a predetermined value or less. Of producing a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode.
板の表面に塗布する高分子塗布工程と、 前記高分子溶液が塗布された前記電極板を前記高分子材
料の貧溶媒に曝すことにより該高分子材料を析出させ多
孔質膜とする高分子析出工程と、 前記高分子材料を析出させ多孔質膜とした前記電極板を
乾燥する乾燥工程とからなる請求項3に記載の非水電解
液二次電池用電極の製造方法。4. The step of forming a porous film, the step of applying a polymer solution in which the polymer material is dissolved in a solvent to a surface of the electrode plate; and the step of coating the polymer solution with the electrode. Exposing the plate to a poor solvent for the polymer material to deposit the polymer material to form a porous film; and drying the electrode plate to deposit the polymer material to form a porous film. The method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 3, comprising the steps of:
該高分子材料の貧溶媒との混合溶媒である請求項4に記
載の非水電解液二次電池用電極の製造方法。5. The method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein the solvent is a mixed solvent of a good solvent for the polymer material and a poor solvent for the polymer material.
合溶媒に該高分子材料を溶解した高分子溶液を前記電極
板の表面に塗布する高分子塗布工程と、 前記高分子溶液が塗布された前記電極板を乾燥すること
で塗布された該高分子溶液を相分離させ多孔質膜とする
乾燥工程とからなる請求項3に記載の非水電解液二次電
池用電極の製造方法。6. The step of forming a porous film, comprising: disposing a polymer solution obtained by dissolving the polymer material in a mixed solvent of a good solvent for the polymer material and a poor solvent for the polymer material on the surface of the electrode plate. 4. The method according to claim 3, comprising: a polymer application step of applying the polymer solution; and a drying step of drying the electrode plate on which the polymer solution is applied, and phase-separating the applied polymer solution to form a porous film. Method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
記高分子塗布工程における前記電極板に前記高分子溶液
を塗布する時の粘度をY(cP)としたときに、 X<0.0029Y + 42.0 の関係を満たす請求項4〜6のいずれかに記載の非水電
解液二次電池用電極の製造方法。7. The method according to claim 1, wherein the predetermined value is X (%), and the viscosity when the polymer solution is applied to the electrode plate in the polymer application step is Y (cP). The method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 4 to 6, wherein the relationship of <0.0029Y + 42.0 is satisfied.
活物質を含む合材層を保持する電極板を形成する電極板
形成工程により製造された電極板と、高分子材料からな
る多孔質膜を製造する多孔質膜製造工程により製造され
た多孔質膜とを後に一体化することを特徴とする非水電
解液二次電池用電極の製造方法。8. An electrode plate manufactured by an electrode plate forming step of forming an electrode plate holding an mixture layer containing an active material capable of releasing and occluding lithium ions, and a porous film made of a polymer material. A method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein a porous membrane produced by a porous membrane production step is integrated later.
面に塗布する高分子塗布工程と、 前記高分子溶液が塗布された前記平板を前記高分子材料
の貧溶媒に曝すことにより塗布された該高分子材料を析
出させて多孔質膜とする高分子析出工程と、 前記高分子材料を析出させ多孔質膜とした前記平板を乾
燥する乾燥工程と、 前記多孔質膜を前記平板から剥離する剥離工程とからな
る請求項8に記載の非水電解液二次電池用電極の製造方
法。9. The step of producing a porous film, comprising: applying a polymer solution obtained by dissolving the polymer material in a solvent to a surface of a flat plate; A polymer deposition step of depositing the applied polymer material by exposing it to a poor solvent for the polymer material to form a porous film, and drying the flat plate formed by depositing the polymer material and forming the porous film. The method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 8, comprising: a step of separating the porous film from the flat plate.
と該高分子材料の貧溶媒との混合溶媒である請求項9に
記載の非水電解液二次電池用電極の製造方法。10. The method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 9, wherein the solvent is a mixed solvent of a good solvent for the polymer material and a poor solvent for the polymer material.
該良溶媒より沸点の高い溶媒との混合溶媒に該高分子材
料を溶解した高分子溶液を平板の表面に塗布する高分子
塗布工程と、 前記高分子溶液が塗布された前記平板を乾燥して塗布さ
れた該高分子溶液を相分離させ多孔質膜とする乾燥工程
と、 前記多孔質膜を前記平板から剥離する剥離工程とからな
る請求項8に記載の非水電解液二次電池用電極の製造方
法。11. The method of manufacturing a porous film, comprising: dissolving the polymer material in a mixed solvent of a good solvent for the polymer material, a poor solvent for the polymer material, and a solvent having a higher boiling point than the good solvent. A polymer coating step of applying a polymer solution to the surface of a flat plate, and a drying step of drying the flat plate to which the polymer solution has been applied and separating the applied polymer solution into a porous film by phase separation. The method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 8, comprising a peeling step of peeling the porous film from the flat plate.
が該多孔質膜の表面の一部乃至全部を溶融させて該電極
板に融着させる工程である請求項8〜11のいずれかに
記載の非水電解液二次電池用電極の製造方法。12. The method according to claim 8, wherein the step of integrating the electrode plate and the porous film is a step of melting a part or all of the surface of the porous film and fusing the surface to the electrode plate. A method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any of the above items.
体と、非水電解液と、内部に該電極体と該非水電解液と
を内包するケースとを有する非水電解液二次電池であっ
て、 前記正極および前記負極のうち少なくとも一方は、電極
板と該電極板の少なくとも一方の表面に一体的に形成さ
れた非導電性の多孔質膜とをもち、該電極板の該多孔質
膜に接触する部分は、空隙率が所定値以下であることを
特徴とする非水電解液二次電池。13. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising: an electrode body formed by stacking a positive electrode and a negative electrode; a non-aqueous electrolyte; and a case containing the electrode body and the non-aqueous electrolyte therein. Wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode has an electrode plate and a non-conductive porous film formed integrally on at least one surface of the electrode plate, and the porous material of the electrode plate A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein a porosity of a portion in contact with the membrane is not more than a predetermined value.
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| JP2010170770A (en) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Hitachi Maxell Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery and its manufacturing method |
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Cited By (19)
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|---|---|---|---|---|
| JP2003317794A (en) * | 2002-04-22 | 2003-11-07 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Fiber battery and method of manufacturing the same |
| JP2004356102A (en) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Celgard Inc | Battery separator for lithium polymer battery |
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| JP2010170770A (en) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Hitachi Maxell Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery and its manufacturing method |
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