JP2010033869A - Electrode plate for nonaqueous secondary battery and nonaqueous secondary battery using the same - Google Patents
Electrode plate for nonaqueous secondary battery and nonaqueous secondary battery using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010033869A JP2010033869A JP2008194477A JP2008194477A JP2010033869A JP 2010033869 A JP2010033869 A JP 2010033869A JP 2008194477 A JP2008194477 A JP 2008194477A JP 2008194477 A JP2008194477 A JP 2008194477A JP 2010033869 A JP2010033869 A JP 2010033869A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- positive electrode
- electrode plate
- secondary battery
- electrode mixture
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
【課題】非水系二次電池に外部からの物理的衝撃が加えられたり、過大な電流により充電されたりすると電池の内部のセパレータが損傷するなどして正極板と負極板とが接触し内部短絡を起こし、発熱量が大きって発生する正極板および負極板の材料の分解や電解液の沸騰および分解によるガス発生を抑制できる電極板を提供することを目的とする。
【解決手段】正極合剤塗料を正極集電体1の上に塗布して正極合剤層2を形成した正極板3または負極合剤塗料を負極集電体4の上に塗布して負極合剤層5を形成した後に、正極合剤層2または負極合剤層5の外表面にテトラポット状のウイスカを含有した多孔質絶縁層7を形成した構成とした。
【選択図】図1When a non-aqueous secondary battery is subjected to an external physical impact or charged by an excessive current, a separator inside the battery is damaged, and a positive electrode plate and a negative electrode plate are contacted to cause an internal short circuit. It is an object of the present invention to provide an electrode plate that can suppress the generation of gas due to the decomposition of the materials of the positive and negative electrode plates and the boiling and decomposition of the electrolytic solution, which are generated with a large calorific value.
A positive electrode plate 3 or a negative electrode mixture paint on which a positive electrode mixture paint is applied on a positive electrode current collector 1 to form a positive electrode mixture layer 2 is applied on a negative electrode current collector 4 to form a negative electrode mixture. After forming the agent layer 5, the porous insulating layer 7 containing tetrapotted whiskers was formed on the outer surface of the positive electrode mixture layer 2 or the negative electrode mixture layer 5.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、リチウムイオン電池に代表される非水系二次電池用電極板およびこれを用いた非水系二次電池に関し、特に安全性に優れた非水系二次電池に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrode plate for a non-aqueous secondary battery represented by a lithium ion battery and a non-aqueous secondary battery using the same, and particularly to a non-aqueous secondary battery excellent in safety.
従来、携帯用電子機器の電源として利用が広がっているリチウム二次電池は、負極にリチウムの吸蔵および放出が可能な炭素質材料等を用い、正極にコバルト酸リチウム(LiCoO2)等の金属とリチウムの複合酸化物を活物質として用いており、これによって高電位で高放電容量である二次電池を実現しているが、近年の電子機器および通信機器の多機能化に伴って、ますます高容量化が進む中で電池の安全性に対する要望も高くなっている。 Conventionally, lithium secondary batteries, which are widely used as power sources for portable electronic devices, use a carbonaceous material capable of occluding and releasing lithium as a negative electrode, and a metal such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode. Lithium composite oxide is used as the active material, and this realizes a secondary battery with a high potential and a high discharge capacity. However, with the recent multifunctionalization of electronic and communication devices, more and more The demand for battery safety is increasing as capacity increases.
そこで、一般的にはポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)のようなオレフィン系ポリマーを用いてセパレータを構成し、これを正極板と負極板との間に介在させることで、二次電池内に過大な電流が流れることで発生する発熱によりセパレータの微多孔を閉鎖させる(シャットダウン機能)ことで安全性を確保している。 Therefore, in general, a separator is formed using an olefin polymer such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), and this is interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, so that the secondary battery has Safety is ensured by closing the micropores of the separator (shutdown function) by heat generated by excessive current flow.
しかしながら、放電可能な二次電池が何らかの原因で誤って外部からの物理的衝撃が加えられたり、過大な電流により充電されたりすると電池の内部のセパレータが損傷するなどして正極板と負極板とが接触し内部短絡が起こる場合がある。このような内部短絡が生じるとその部分に集中して電流が流れ、その結果として発熱を起こし、発熱が大きい場合は正極板および負極板の材料の分解や電解液の沸騰および分解によるガス発生が起こりうる場合があるという課題を有していた。 However, if the rechargeable secondary battery is accidentally subjected to an external physical shock for some reason or is charged by an excessive current, the separator inside the battery may be damaged. May contact and cause an internal short circuit. When such an internal short-circuit occurs, current concentrates on that part, and as a result, heat is generated. If the heat is large, gas generation due to decomposition of the materials of the positive electrode plate and the negative electrode plate and boiling and decomposition of the electrolyte solution occurs. It had the problem that it might happen.
そこで、活物質の脱落、再付着を防止し非水系二次電池の安全性を向上させるために、図8に示すように正極集電体21に正極合剤層22が形成された正極板23と負極集電体24に負極合剤層25が形成された負極板26を有する非水系二次電池において、正極合剤層22または負極合剤層25のいずれかの表面に厚さ0.1〜200μmの多孔性保護膜27を形成することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
Accordingly, in order to prevent the active material from dropping and reattaching and to improve the safety of the nonaqueous secondary battery, a positive electrode plate 23 in which a positive electrode mixture layer 22 is formed on a positive electrode current collector 21 as shown in FIG. In the non-aqueous secondary battery having the negative electrode plate 26 in which the negative
また、電池構成は異なるものの、充放電のサイクル寿命に優れ、高起電力、高エネルギー密度を有するリチウム二次電池を得るために、図9に示すようにセパレータ31を介して正極板32に対向する負極板33の表面にスパッタリングによって厚さ5〜100nmの多孔質絶縁膜34を形成することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら特許文献1の従来技術は、電極板が電池ケースに収納されるまでの間に発生する電極活物質の脱落および再付着を防止することを目的としたものであって、内部短絡による非水系二次電池の安全性を保障できないという課題があった。
However, the prior art of
また、特許文献2の従来技術は、負極板の表面にスパッタリングにより多孔質絶縁膜を形成し、その膜厚は5〜100nmが望ましいとされているが、リチウムイオン二次電池に用いられるカーボン系の負極活物質は平均粒子径が20μm前後のものが用いられており、負極合剤層の表面は数μm程度の凹凸を有しているため、上記のような薄膜で負極板
の表面を被覆することは困難であり、内部短絡による非水系二次電池の安全性を保障できないという課題があった。
In the prior art of
本発明は上記従来の課題を鑑みてなされたもので、正極合剤層または負極合剤層の少なくともいずれか一方の表面にテトラポット状のウイスカを含有した多孔質絶縁層を形成することで、外部から物理的衝撃が加えられた場合でも内部短絡を抑制することができ安全性に優れた非水系二次電池を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and by forming a porous insulating layer containing tetrapotted whiskers on the surface of at least one of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer, An object of the present invention is to provide a non-aqueous secondary battery that can suppress an internal short circuit even when a physical impact is applied from the outside and is excellent in safety.
上記のような目的を達成するために本発明の非水系二次電池用電極板は、少なくともリチウム含有複合酸化物よりなる活物質と導電材および結着材を分散媒にて混練分散した正極合剤塗料を正極集電体の上に付着させて正極合剤層を形成した正極板または少なくともリチウムを保持しうる材料よりなる活物質および結着材を分散媒にて混練分散した負極合剤塗料を負極集電体の上に付着させて負極合剤層を形成した負極板からなる非水系二次電池用電極板であって、正極合剤層または負極合剤層の少なくともいずれか一方の外表面にテトラポット状のウイスカを含有した多孔質絶縁層を形成したことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the electrode plate for a non-aqueous secondary battery of the present invention comprises a positive electrode composite in which an active material comprising at least a lithium-containing composite oxide, a conductive material, and a binder are kneaded and dispersed in a dispersion medium. A positive electrode plate in which a positive electrode mixture layer is formed by adhering an agent paint on a positive electrode current collector, or a negative electrode mixture paint in which an active material and a binder made of a material capable of holding at least lithium are kneaded and dispersed in a dispersion medium Is an electrode plate for a non-aqueous secondary battery comprising a negative electrode plate in which a negative electrode mixture layer is formed by adhering to a negative electrode current collector, wherein at least one of a positive electrode mixture layer or a negative electrode mixture layer A porous insulating layer containing tetrapot-shaped whiskers is formed on the outer surface.
本発明の非水系二次電池用電極板によると、正極合剤層または負極合剤層の少なくともいずれか一方の外表面にテトラポット状のウイスカを含有した多孔質絶縁層を形成したことにより、多孔質絶縁層と正極合剤層または負極合剤層との結着力が大きく、正極合剤層または負極合剤層の脱落を抑制すると共に外部から物理的衝撃が加えられた場合でも内部短絡を抑制することができ安全性に優れた非水系二次電池を提供することが可能となる。 According to the electrode plate for a non-aqueous secondary battery of the present invention, by forming a porous insulating layer containing a tetrapot-shaped whisker on the outer surface of at least one of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer, The binding force between the porous insulating layer and the positive electrode mixture layer or negative electrode mixture layer is large, preventing the positive electrode mixture layer or negative electrode mixture layer from falling off and preventing internal short circuit even when a physical impact is applied from the outside. It is possible to provide a non-aqueous secondary battery that can be suppressed and is excellent in safety.
本発明の第1の発明においては、少なくともリチウム含有複合酸化物よりなる活物質と導電材および結着材を分散媒にて混練分散した正極合剤塗料を正極集電体の上に付着させて正極合剤層を形成した正極板または少なくともリチウムを保持しうる材料よりなる活物質および結着材を分散媒にて混練分散した負極合剤塗料を負極集電体の上に付着させて負極合剤層を形成した負極板からなる非水系二次電池用電極板であって、正極合剤層または負極合剤層の少なくともいずれか一方の外表面にテトラポット状のウイスカを含有した多孔質絶縁層を形成したことにより、正極合剤層または負極合剤層の外表面を多孔質絶縁層で保護することで正極合剤層または負極合剤層の脱落を抑止し、内部短絡を抑制することが可能となる。 In the first aspect of the present invention, a positive electrode mixture paint obtained by kneading and dispersing at least an active material composed of a lithium-containing composite oxide, a conductive material, and a binder with a dispersion medium is adhered onto a positive electrode current collector. A negative electrode mixture is prepared by adhering a negative electrode mixture paint obtained by kneading and dispersing an active material and a binder made of a material capable of holding lithium at least in a dispersion medium on a negative electrode current collector. An electrode plate for a non-aqueous secondary battery comprising a negative electrode plate on which a material layer is formed, comprising a tetrapotted whisker on the outer surface of at least one of a positive electrode mixture layer and a negative electrode mixture layer By forming the insulating layer, the outer surface of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer is protected by the porous insulating layer, thereby preventing the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer from falling off and suppressing the internal short circuit. It becomes possible.
本発明の第2の発明においては、テトラポット状のウイスカの先端部を正極合剤層または負極合剤層の外表面に食い込ませたことにより、正極合剤層または負極合剤層と多孔質絶縁層との結着力を高めることができ、正極合剤層または負極合剤層の脱落を効果的に抑制することが可能となる。 In the second invention of the present invention, the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer and the porous material are formed by biting the tip of the tetrapot-shaped whisker into the outer surface of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer. The binding force with the insulating layer can be increased, and the dropping of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer can be effectively suppressed.
本発明の第3の発明においては、多孔質絶縁層の厚みを電極板の間に介在させるセパレータの厚みよりも薄く構成したことにより、多孔質絶縁層がイオン伝導性を阻害することなく電極合剤層の外表面の絶縁性を確保することが可能となり、内部短絡を抑制しながらも安全性に優れた高容量の非水系二次電池を提供することが可能となる。 In the third invention of the present invention, the thickness of the porous insulating layer is made thinner than the thickness of the separator interposed between the electrode plates, so that the porous insulating layer does not hinder ion conductivity and the electrode mixture layer. Thus, it is possible to provide a high-capacity non-aqueous secondary battery excellent in safety while suppressing an internal short circuit.
本発明の第4の発明においては、多孔質絶縁層の多孔度を30%以上70%以下としたことにより、充放電特性の機能を十分に発揮するために必要な非水電解液を多孔質絶縁層中に保持することが可能となる。 In the fourth invention of the present invention, the porous non-aqueous electrolyte necessary for fully exhibiting the function of charge / discharge characteristics is obtained by setting the porosity of the porous insulating layer to 30% to 70%. It can be held in the insulating layer.
本発明の第5の発明においては、多孔質絶縁層に含有されるウイスカの量を50重量%以上97重量%以下としたことにより、薄膜化しても機械的強度に優れた多孔質絶縁層を得ることが可能となる。 In the fifth aspect of the present invention, the amount of whisker contained in the porous insulating layer is set to 50 wt% or more and 97 wt% or less, so that a porous insulating layer having excellent mechanical strength even when it is thinned is obtained. Can be obtained.
本発明の第6の発明においては、ウイスカを核部とこの核部から異なる四軸方向に伸びた繊維状部で構成し、繊維状部が0.1〜10μmの長さで3〜70のアスペクト比を有する構成としたことにより、多孔質絶縁層中で全方向に等方的な補強効果を発揮するため多孔質絶縁層の反りを防止し、平面性に優れた多孔質絶縁層を得ることが可能となる。 In the sixth invention of the present invention, the whisker is constituted by a core part and a fibrous part extending in a different four-axis direction from the core part, and the fibrous part has a length of 0.1 to 10 μm and 3 to 70. By having a configuration having an aspect ratio, the porous insulating layer exhibits an isotropic reinforcement effect in all directions to prevent warping of the porous insulating layer and to obtain a porous insulating layer having excellent flatness It becomes possible.
本発明の第7の発明においては、ウイスカを酸化亜鉛ウイスカで構成したことにより、多孔質絶縁層中で全方向に等方的な補強効果を発揮するために必要なテトラポット形状を有するウイスカを容易に得ることが可能となる。 In the seventh invention of the present invention, a whisker having a tetrapot shape necessary for exerting an isotropic reinforcing effect in all directions in the porous insulating layer is obtained by constituting the whisker with zinc oxide whisker. It can be easily obtained.
本発明の第8の発明においては、酸化亜鉛ウイスカを108〜1012Ω・cmの比抵抗を有する構成としたことにより、内部短絡を抑止するために必要となる比抵抗が大きな多孔質絶縁層を得ることが可能となる。 In the eighth invention of the present invention, the zinc oxide whisker has a specific resistance of 10 8 to 10 12 Ω · cm, so that the porous insulation having a large specific resistance required to suppress internal short circuit is provided. It becomes possible to obtain a layer.
本発明の第9の発明においては、少なくともリチウム含有複合酸化物よりなる活物質と導電材および結着材を分散媒にて混練分散した正極合剤塗料を正極集電体の上に付着させて正極合剤層を形成した正極板と少なくともリチウムを保持しうる材料よりなる活物質および結着材を分散媒にて混練分散した負極合剤塗料を負極集電体の上に付着させて負極合剤層を形成した負極板との間にセパレータを介在させ渦巻状に捲回または積層して構成した電極群を非水系電解液とともに電池ケースに封入した非水系二次電池であって、正極板または負極板の少なくともいずれか一方に本発明の第1〜8の発明のいずれか一つの非水系二次電池用電極板を用いたことにより、正極合剤層または負極合剤層の外表面を多孔質絶縁層で保護することで内部短絡を抑制することができ安全性に優れた非水系二次電池を提供することが可能となる。 In the ninth aspect of the present invention, a positive electrode mixture paint obtained by kneading and dispersing at least an active material composed of a lithium-containing composite oxide, a conductive material, and a binder with a dispersion medium is adhered onto a positive electrode current collector. A negative electrode mixture coating material prepared by kneading and dispersing an active material and a binder made of a material capable of holding lithium at least in a dispersion medium is adhered onto the negative electrode current collector by forming a positive electrode plate on which the positive electrode mixture layer is formed. A nonaqueous secondary battery in which a separator is interposed between a negative electrode plate on which an agent layer is formed and wound or laminated in a spiral shape to enclose a battery case together with a nonaqueous electrolyte solution in a battery case, the positive electrode plate Alternatively, by using the electrode plate for a non-aqueous secondary battery according to any one of the first to eighth aspects of the present invention for at least one of the negative electrode plates, the outer surface of the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer is Internal short by protecting with porous insulation layer It is possible to provide a nonaqueous secondary battery having excellent safety can be suppressed.
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施例に係る非水系二次電池における捲回前の電極群9の構成要素を示す断面図である。同図において本発明の非水系二次電池用電極板は、正極合剤塗料を正極集電体1の上に塗布して正極合剤層2を形成した正極板3と、負極合剤塗料を負極集電体4の上に塗布して負極合剤層5を形成した後に、負極合剤層5の外表面にテトラポット状のウイスカを含有した多孔質絶縁層7を形成した負極板6により構成されている。この正極板3と負極板6との間にセパレータ8を介在させて矢印方向Aに渦巻状に捲回して電極群9が構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing components of an
また、図2は本発明の一実施例に係る非水系二次電池用電極板における電極合剤層の外表面に形成する多孔質絶縁層7の要部を示すモデル図である。同図において多孔質絶縁層7はテトラポット状のウイスカ10と結着材11により構成されており、この結着材11としては、多孔質絶縁層7に可堯性を付与するためにゴム系の結着材11を用いることが好ましい。
FIG. 2 is a model diagram showing the main part of the porous
さらに、図3は本発明の一実施例に係る非水系二次電池用電極板における電極合剤層と多孔質絶縁層7の界面の状態を示したモデル図である。ここで、正極合剤層2または負極合剤層5の外表面に多孔質絶縁層7を形成した後に正極板3または負極板6をプレスすることで、同図に示したようにテトラポット状のウイスカ10の先端部を正極合剤層2または負極合剤層5の外表面に食い込ませ、アンカー効果により多孔質絶縁層7と正極合剤層2または負極合剤層5との結着力を高めることで正極合剤層2または負極合剤層5の脱落を効果的に抑制することができる。
FIG. 3 is a model diagram showing the state of the interface between the electrode mixture layer and the porous
図4は本発明の別の実施例に係る非水系二次電池における捲回前の電極群9の構成要素を示す断面図である。同図において本発明の非水系二次電池用電極板は、正極合剤塗料を正極集電体1の上に塗布して正極合剤層2を形成した後に、正極合剤層2の外表面にテトラポット状のウイスカを含有した多孔質絶縁層7を形成した正極板3と負極合剤塗料を負極集電体4の上に塗布して負極合剤層5を形成した負極板6により構成されている。この正極板3と負極板6との間にセパレータ8を介在させて矢印方向Aに渦巻状に捲回して電極群9が構成されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing components of the
図5は本発明の別の実施例に係る非水系二次電池における捲回前の電極群9の構成要素を示す断面図である。同図において本発明の非水系二次電池用電極板は、正極合剤塗料を正極集電体1の上に塗布して正極合剤層2を形成した後に、正極合剤層2の外表面にテトラポット状のウイスカを含有した多孔質絶縁層7を形成した正極板3と負極合剤塗料を負極集電体4の上に塗布して負極合剤層5を形成した後に、負極合剤層5の外表面にテトラポット状のウイスカを含有した多孔質絶縁層7を形成した負極板6により構成されている。この正極板3と負極板6との間にセパレータ8を介在させて矢印方向Aに渦巻状に捲回して電極群9が構成されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing components of the
まず、多孔質絶縁層7の厚みは、例えばリチウムイオン二次電池のイオン伝導性を阻害せず、且つ、電池の内部抵抗を小さく抑えると言う観点からは薄い方が好ましく、一方で電極板の外表面の絶縁性を確保すると言う観点からは厚い方が好ましいが、本発明においては、この多孔質絶縁層7の厚みを図1に示したセパレータ8の厚みよりも薄く構成することが好ましい。
First, the thickness of the porous insulating
より詳しくは、図1に示した負極板6に形成する多孔質絶縁層7の厚みは負極合剤層5の外表面の凹凸よりも厚く、且つ、セパレータ8の厚みの半分以下にすることが好ましい。例えば、負極合剤層5の外表面の凹凸が2μmでセパレータ8の厚みが20μmの場合、多孔質絶縁層7の厚みは2μm以上10μm以下にすることが好ましいと言える。
More specifically, the thickness of the porous insulating
また、多孔質絶縁層7の多孔度が30%以下の場合、多孔質絶縁層7のリチウムイオンが通過する空隙が減少すると共に多孔質絶縁層7に保持しうる非水電解液の量が少なくなることで、高温下でのサイクル寿命が低下する懸念がある。
Further, when the porosity of the porous insulating
一方で70%以上の場合、多孔質絶縁層7の孔径が大きくなると共に充放電に伴う電極板の膨張・収縮により孔径が大きな多孔質絶縁層7からポンピング作用により非水電解液が押し出され非水電解液の量が少なくなることで、高温下でのサイクル寿命が低下する懸念がある。よって、多孔質絶縁層7の多孔度としては30%以上70%以下の範囲であることが好ましく、35%以上65%以下の範囲であることがより好ましい。
On the other hand, in the case of 70% or more, the pore diameter of the porous insulating
また、多孔質絶縁層7に含有されるウイスカの量が50%以下の場合、多孔質絶縁層7の機械的強度が不足すると共に充分な非水電解液を保持するために必要な多孔構造を維持することが困難になる懸念がある。一方で97%以上の場合、ウイスカ同士を結合させるために必要な結着材の量が不足し多孔構造を維持することが困難になる懸念がある。
When the amount of whisker contained in the porous insulating
よって、多孔質絶縁層7に含有されるウイスカの量としては、50重量%以上97重量%以下の範囲であることが好ましく、70重量%以上97重量%以下の範囲であることがより好ましい。
Therefore, the amount of whisker contained in the porous insulating
図2に示したテトラポット状のウイスカ10は核部10aとこの核部10aから異なる四軸方向に伸びた繊維状部10bからなり、この繊維状部10bが0.1〜10μmの長
さでアスペクト比が3〜70であることが好ましく、この形状効果により多孔質絶縁層7中で全方向に等方的な補強効果を有するため多孔質絶縁層7の反りを防止し、平面性に優れた多孔質絶縁層7を得ることができる。
The tetrapot-shaped
上記の特定構造を有するテトラポット状のウイスカ10としては、例えば金属亜鉛を特殊雰囲気中で酸化熱処理することで得られる酸化亜鉛ウイスカなどが好ましい。この酸化亜鉛ウイスカの比抵抗はその生成条件や不純物のドーピング条件によって大きく変化し、10−2〜1012Ω・cmの範囲にあるが、多孔質絶縁層7の充填材として用いる場合には108〜10Ω12・cmの範囲が好ましく、109〜1011Ω・cmであることがさらに好ましい。
As the tetrapot-shaped
次いで、正極板3は正極活物質、導電材、結着材を適切な分散媒中に入れ、プラネタリーミキサー等の分散機により混合分散し、アルミニウム箔などの正極集電体1への塗布に最適な粘度に調整しながら混練を行って正極合剤塗料を作製する。
Next, the
ここで、正極活物質としては、例えばコバルト酸リチウムおよびその変性体(コバルト酸リチウムにアルミニウムやマグネシウムを固溶させたものなど)、ニッケル酸リチウムおよびその変性体(一部ニッケルをコバルト置換させたものなど)、マンガン酸リチウムおよびその変性体などの複合酸化物を挙げることができる。 Here, as the positive electrode active material, for example, lithium cobaltate and modified products thereof (such as lithium cobaltate in which aluminum or magnesium is dissolved), lithium nickelate and modified products thereof (partially nickel is substituted with cobalt) Composite oxides such as lithium manganate and modified products thereof.
このときの導電材としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック、各種グラファイトを単独、あるいは組み合わせて用いても良い。 As the conductive material at this time, for example, carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and thermal black, and various graphites may be used alone or in combination.
このときの結着材としては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデンの変性体、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、アクリレート単位を有するゴム粒子結着材等を用いることができ、この際に反応性官能基を導入したアクリレートモノマー、またはアクリレートオリゴマーを結着材中に混入させることも可能である。 As the binder at this time, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF), a modified polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene (PTFE), a rubber particle binder having an acrylate unit, and the like can be used. It is also possible to mix an acrylate monomer or an acrylate oligomer having a reactive functional group introduced into the binder.
上述のようにして作製した正極合剤塗料を例えばアルミニウム箔からなる正極集電体1の上にダイコーターを用いて塗布した後に乾燥し、所定の厚みまで圧縮するようにプレスした後、規定の幅および長さにスリッタ加工して長尺帯状の正極板3が得られる。
The positive electrode mixture paint prepared as described above is applied onto the positive electrode
一方で、負極板6は負極活物質、結着材を適切な分散媒中に入れ、プラネタリーミキサー等の分散機により混合分散し、銅箔などの負極集電体4への塗布に最適な粘度に調整しながら混練を行って負極合剤塗料を作製する。
On the other hand, the
ここで、負極用活物質としては、例えば各種天然黒鉛および人造黒鉛、シリサイドなどのシリコン系複合材料、並びに各種合金組成材料を用いることができる。このときの結着材としては、ポリフッ化ビニリデンおよびその変性体を用いることができる。しかしながら、リチウムイオンの受入れ性を向上させるという観点からは、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子(SBR)またはその変性体とカルボキシメチルセルロース(CMC)をはじめとするセルロース系樹脂等とを併用したものや、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子またはその変性体に上記セルロース系樹脂を少量添加したものを使用するのが好ましい。 Here, as the negative electrode active material, for example, various natural graphites and artificial graphites, silicon-based composite materials such as silicide, and various alloy composition materials can be used. As the binder at this time, polyvinylidene fluoride and modified products thereof can be used. However, from the viewpoint of improving the acceptability of lithium ions, styrene-butadiene copolymer rubber particles (SBR) or a modified product thereof and a cellulose resin such as carboxymethyl cellulose (CMC) are used in combination. It is preferable to use a styrene-butadiene copolymer rubber particle or a modified product thereof added with a small amount of the above cellulose resin.
上述のようにして作製した負極合剤塗料を例えば銅箔からなる負極集電体4の上にダイコーターを用いて塗布した後に乾燥し、所定の厚みまで圧縮するようにプレスした後、規定の幅および長さにスリッタ加工して長尺帯状の負極板6が得られる。
After applying the negative electrode mixture paint prepared as described above onto a negative electrode
以下、上述した正極板3または負極板6の少なくともいずれか一方の外表面に多孔質絶縁層7を形成した非水系二次電池用電極板を使用した本発明の非水系二次電池について説明する。図6に、非水系二次電池の一例としての円筒形のリチウム二次電池18を縦に切断した斜視図により示す。
Hereinafter, the nonaqueous secondary battery of the present invention using the electrode plate for a nonaqueous secondary battery in which the porous insulating
図6の円筒形のリチウム二次電池18においては、複合リチウム酸化物を活物質とする正極板3またはリチウムを保持しうる材料を活物質とする負極板4の少なくともいずれか一方の外表面に多孔質絶縁層7を形成した非水系二次電池用電極板の間にセパレータ8を介在させて渦巻状に捲回して電極群9が作製される。
In the cylindrical lithium secondary battery 18 of FIG. 6, the outer surface of at least one of the
電極群9は、有底円筒形の電池ケース12の内部に、絶縁板13により電池ケース12とは絶縁されて収容される一方、電極群9の下部より導出した負極リード14が電池ケース12の底部に接続されるとともに、電極群9の上部より導出した正極リード15が封口板16に接続される。
The
また、電池ケース12は、所定量の非水溶媒からなる非水電解液(図示せず)が注液された後、開口部に封口ガスケット17を周縁に取り付けた封口板16を挿入し、電池ケース12の開口部を内方向に折り曲げ、かしめ封口される。 The battery case 12 is filled with a sealing plate 16 having a sealing gasket 17 attached to the periphery thereof after the non-aqueous electrolyte solution (not shown) made of a predetermined amount of a non-aqueous solvent is injected. The opening of the case 12 is bent inward and crimped.
ここで、セパレータ8は、非水系二次電池の使用範囲に耐えうる組成であればよいが、特にポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂の微多孔フィルムを、単一あるいは複合して用いるのが好ましい。セパレータ8の厚みは、10〜25μmとするのが良い。
Here, the
このときの電解液は、電解質塩としてLiPF6およびLiBF4などの各種リチウム化合物を用いることができる。また溶媒としてエチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(MEC)を単独および組み合わせて用いることができる。また正極板3または負極板6の上に良好な皮膜を形成させるため、および過充電時の安定性を保証するために、ビニレンカーボネート(VC)およびシクロヘキシルベンゼン(CHB)、並びにその変性体を用いるのが好ましい。
In the electrolytic solution at this time, various lithium compounds such as LiPF 6 and LiBF 4 can be used as an electrolyte salt. Further, ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and methyl ethyl carbonate (MEC) can be used alone or in combination as a solvent. Further, in order to form a good film on the
以下、具体的な実施例の本発明の一実施例について図面を参照しながらさらに詳しく説明する。まず、活物質としてコバルト酸リチウムを100重量部、導電材としてアセチレンブラックを活物質100重量部に対して2重量部、結着材としてポリフッ化ビニリデンを活物質100重量部に対して2重量部とを適量のN−メチル−2−ピロリドンと共に双腕式練合機にて攪拌し混練することで、正極合剤塗料を作製した。 Hereinafter, an embodiment of the present invention in a specific embodiment will be described in more detail with reference to the drawings. First, 100 parts by weight of lithium cobaltate as an active material, 2 parts by weight of acetylene black as a conductive material with respect to 100 parts by weight of the active material, and 2 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder with respect to 100 parts by weight of the active material Was mixed with an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone in a double-arm kneader to prepare a positive electrode mixture paint.
次いで、この正極合剤塗料を図1に示したように厚みが15μmのアルミニウム箔からなる正極集電体1に塗布し乾燥した後にプレスして片面側の正極合剤層2の厚みを75μmとした。その後、円筒形のリチウムイオン二次電池18の規定されている幅にスリッタ加工して正極板3を作製した。
Next, as shown in FIG. 1, this positive electrode mixture paint was applied to a positive electrode
一方、負極の活物質として人造黒鉛を100重量部、結着材としてスチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子分散体(固形分40重量%)を活物質100重量部に対して2.5重量部(結着材の固形分換算で1重量部)、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを活物質100重量部に対して1重量部、および適量の水とともに双腕式練合機にて攪拌し、負極合剤塗料を作製した。 On the other hand, 100 parts by weight of artificial graphite as the active material of the negative electrode, and 2.5 parts by weight of styrene-butadiene copolymer rubber particle dispersion (solid content 40% by weight) as the binder with respect to 100 parts by weight of the active material ( 1 part by weight in terms of solid content of the binder), 1 part by weight of carboxymethyl cellulose as a thickener with respect to 100 parts by weight of the active material, and an appropriate amount of water, and agitation in a double-arm kneader. An agent paint was prepared.
次いで、この負極合剤塗料を図1に示したように厚み10μmのタフピッチ銅箔からなる負極集電体4に塗布し乾燥した後にプレスして片面側の負極合剤層5の厚みを85μmとした。
Next, as shown in FIG. 1, this negative electrode mixture paint was applied to a negative electrode
さらに、松下アムテック(株)製の酸化亜鉛ウイスカ(パナテトラ)を100重量部、結着材として日本ゼオン(株)製のポリアクリロニトリル変性ゴム(BM−720H)を酸化亜鉛ウイスカ(パナテトラ)100重量部に対して固形分換算で4重量部を適量のN−メチル−2−ピロリドンを双腕式練合機で混合し多孔質絶縁層7用の塗料を作製した。
Further, 100 parts by weight of zinc oxide whisker (Panatetra) manufactured by Matsushita Amtech Co., Ltd. and 100 parts by weight of polyacrylonitrile modified rubber (BM-720H) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. as binders are used. 4 parts by weight in terms of solid content was mixed with an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone with a double-arm kneader to prepare a coating material for the porous insulating
この多孔質絶縁層7用の塗料をグラビアコートによって図1に示したように上記の負極合剤層5の外表面に塗布乾燥した後にプレスして多孔度53%で厚み5μmの多孔質絶縁層7を形成した。その後、円筒形のリチウムイオン二次電池18の規定されている幅にスリッタ加工して負極板6を作製した。
As shown in FIG. 1, the coating material for the porous insulating
以上のようにして作製した正極板3と負極板6とを用いて、図1に示したように20μmの厚みのポリエチレン微多孔フィルムをセパレータ8として矢印方向Aに捲回して渦巻状の電極群9を構成した。この電極群9を図6に示した有底円筒形の電池ケース12の内部に絶縁板13と共に収容し、電極群9の下部より導出した負極リード14を電池ケース12の底部に接続した。
Using the
次いで、電極群9の上部より導出した正極リード15を封口板16に接続し、電池ケース12に所定量のEC,DMC,MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部溶解させた非水電解液(図示せず)を注液した。その後、電池ケース12の開口部に封口ガスケット17を周縁に取り付けた封口板16を挿入し、電池ケース12の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池18を実施例1とした。
Next, the positive electrode lead 15 led out from the upper part of the
本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。まず、活物質としてコバルト酸リチウムを100重量部、導電材としてアセチレンブラックを活物質100重量部に対して2重量部、結着材としてポリフッ化ビニリデンを活物質100重量部に対して2重量部とを適量のN−メチル−2−ピロリドンと共に双腕式練合機にて攪拌し混練することで、正極合剤塗料を作製した。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, 100 parts by weight of lithium cobaltate as an active material, 2 parts by weight of acetylene black as a conductive material with respect to 100 parts by weight of the active material, and 2 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder with respect to 100 parts by weight of the active material Was mixed with an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone in a double-arm kneader to prepare a positive electrode mixture paint.
次いで、この正極合剤塗料を図4に示したように厚み15μmのアルミニウム箔からなる正極集電体1に塗布し乾燥した後にプレスして片面側の正極合剤層2の厚みを75μmとした。
Next, as shown in FIG. 4, this positive electrode mixture paint was applied to a positive electrode
さらに、松下アムテック(株)製の酸化亜鉛ウイスカ(パナテトラ)を100重量部、結着材として日本ゼオン(株)製のポリアクリロニトリル変性ゴム(BM−720H)を酸化亜鉛ウイスカ(パナテトラ)100重量部に対して固形分換算で6重量部を適量のN−メチル−2−ピロリドンを双腕式練合機で混合し多孔質絶縁層7用の塗料を作製した。
Further, 100 parts by weight of zinc oxide whisker (Panatetra) manufactured by Matsushita Amtech Co., Ltd. and 100 parts by weight of polyacrylonitrile modified rubber (BM-720H) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. as binders are used. An appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone in terms of solid content was mixed with a double-arm kneader to prepare a coating material for the porous insulating
この多孔質絶縁層7用の塗料をグラビアコートによって図4に示したように上記の正極合剤層2の外表面に塗布乾燥した後にプレスして多孔度47%で厚み4μmの多孔質絶縁層7を形成した。その後、円筒形のリチウムイオン二次電池18の規定されている幅にスリッタ加工して正極板3を作製した。
As shown in FIG. 4, the coating material for the porous insulating
一方、負極の活物質として人造黒鉛を100重量部、結着材としてスチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子分散体(固形分40重量%)を活物質100重量部に対して2.5重
量部(結着材の固形分換算で1重量部)、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを活物質100重量部に対して1重量部、および適量の水とともに双腕式練合機にて攪拌し、負極合剤塗料を作製した。
On the other hand, 100 parts by weight of artificial graphite as the active material of the negative electrode, and 2.5 parts by weight of styrene-butadiene copolymer rubber particle dispersion (solid content 40% by weight) as the binder with respect to 100 parts by weight of the active material ( 1 part by weight in terms of solid content of the binder), 1 part by weight of carboxymethyl cellulose as a thickener with respect to 100 parts by weight of the active material, and an appropriate amount of water, and agitation in a double-arm kneader. An agent paint was prepared.
次いで、この負極合剤塗料を図4に示したように厚み10μmのタフピッチ銅箔からなる負極集電体4に塗布し乾燥した後にプレスして片面側の負極合剤層5の厚みを85μmとした。その後、円筒形のリチウムイオン二次電池18の規定されている幅にスリッタ加工して負極板6を作製した。
Next, as shown in FIG. 4, this negative electrode mixture paint was applied to a negative electrode
以上のようにして作製した正極板3と負極板6とを用いて、図4に示したように20μm厚みのポリエチレン微多孔フィルムをセパレータ8として矢印方向Aに捲回して渦巻状の電極群9を構成した。この電極群9を図6に示した有底円筒形の電池ケース12の内部に絶縁板13と共に収容し、電極群9の下部より導出した負極リード14を電池ケース12の底部に接続した。
Using the
次いで、電極群9の上部より導出した正極リード15を封口板16に接続し、電池ケース12に所定量のEC,DMC,MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部溶解させた非水電解液(図示せず)を注液した。その後、電池ケース12の開口部に封口ガスケット17を周縁に取り付けた封口板16を挿入し、電池ケース12の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池18を実施例2とした。
Next, the positive electrode lead 15 led out from the upper part of the
本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。まず、活物質としてコバルト酸リチウムを100重量部、導電材としてアセチレンブラックを活物質100重量部に対して2重量部、結着材としてポリフッ化ビニリデンを活物質100重量部に対して2重量部とを適量のN−メチル−2−ピロリドンと共に双腕式練合機にて攪拌し混練することで、正極合剤塗料を作製した。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, 100 parts by weight of lithium cobaltate as an active material, 2 parts by weight of acetylene black as a conductive material with respect to 100 parts by weight of the active material, and 2 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder with respect to 100 parts by weight of the active material Was mixed with an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone in a double-arm kneader to prepare a positive electrode mixture paint.
次いで、この正極合剤塗料を図4に示したように厚み15μmのアルミニウム箔からなる正極集電体1に塗布し乾燥した後にプレスして片面側の正極合剤層2の厚みを75μmとした。
Next, as shown in FIG. 4, this positive electrode mixture paint was applied to a positive electrode
さらに、松下アムテック(株)製の酸化亜鉛ウイスカ(パナテトラ)を100重量部、結着材として日本ゼオン(株)製のポリアクリロニトリル変性ゴム(BM−720H)を酸化亜鉛ウイスカ(パナテトラ)100重量部に対して固形分換算で6重量部を適量のN−メチル−2−ピロリドンを双腕式練合機で混合し多孔質絶縁層7用の塗料を作製した。
Further, 100 parts by weight of zinc oxide whisker (Panatetra) manufactured by Matsushita Amtech Co., Ltd. and 100 parts by weight of polyacrylonitrile modified rubber (BM-720H) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. as binders are used. An appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone in terms of solid content was mixed with a double-arm kneader to prepare a coating material for the porous insulating
この多孔質絶縁層7用の塗料をグラビアコートによって図4に示したように上記の正極合剤層2の外表面に塗布乾燥した後にプレスして多孔度47%で厚み3μmの多孔質絶縁層7を形成した。その後、円筒形のリチウムイオン二次電池18の規定されている幅にスリッタ加工して正極板3を作製した。
As shown in FIG. 4, the coating material for the porous insulating
一方、負極の活物質として人造黒鉛を100重量部、結着材としてスチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子分散体(固形分40重量%)を活物質100重量部に対して2.5重量部(結着材の固形分換算で1重量部)、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを活物質100重量部に対して1重量部、および適量の水とともに双腕式練合機にて攪拌し、負極合剤塗料を作製した。 On the other hand, 100 parts by weight of artificial graphite as the active material of the negative electrode, and 2.5 parts by weight of styrene-butadiene copolymer rubber particle dispersion (solid content 40% by weight) as the binder with respect to 100 parts by weight of the active material ( 1 part by weight in terms of solid content of the binder), 1 part by weight of carboxymethyl cellulose as a thickener with respect to 100 parts by weight of the active material, and an appropriate amount of water, and agitation in a double-arm kneader. An agent paint was prepared.
次いで、この負極合剤塗料を図1に示したように厚み10μmのタフピッチ銅箔からな
る負極集電体4に塗布し乾燥した後にプレスして片面側の負極合剤層5の厚みを85μmとした。
Next, as shown in FIG. 1, this negative electrode mixture paint was applied to a negative electrode
さらに、松下アムテック(株)製の酸化亜鉛ウイスカ(パナテトラ)を100重量部、結着材として日本ゼオン(株)製のポリアクリロニトリル変性ゴム(BM−720H)を酸化亜鉛ウイスカ(パナテトラ)100重量部に対して固形分換算で4重量部を適量のN−メチル−2−ピロリドンを双腕式練合機で混合し多孔質絶縁層7用の塗料を作製した。
Further, 100 parts by weight of zinc oxide whisker (Panatetra) manufactured by Matsushita Amtech Co., Ltd. and 100 parts by weight of polyacrylonitrile modified rubber (BM-720H) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. as binders are used. 4 parts by weight in terms of solid content was mixed with an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone with a double-arm kneader to prepare a coating material for the porous insulating
この多孔質絶縁層7用の塗料をグラビアコートによって図4に示したように上記の負極合剤層5の外表面に塗布乾燥した後にプレスして多孔度53%で厚み4μmの多孔質絶縁層7を形成した。その後、円筒形のリチウムイオン二次電池18の規定されている幅にスリッタ加工して負極板6を作製した。
As shown in FIG. 4, the coating material for the porous insulating
以上のようにして作製した正極板3と負極板6とを用いて、図4に示したように15μm厚みのポリエチレン微多孔フィルムをセパレータ8として矢印方向Aに捲回して渦巻状の電極群9を構成した。この電極群9を図6に示した有底円筒形の電池ケース12の内部に絶縁板13と共に収容し、電極群9の下部より導出した負極リード14を電池ケース12の底部に接続した。
Using the
次いで、電極群9の上部より導出した正極リード15を封口板16に接続し、電池ケース12に所定量のEC、DMC、MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部溶解させた非水電解液(図示せず)を注液した。その後、電池ケース12の開口部に封口ガスケット17を周縁に取り付けた封口板16を挿入し、電池ケース12の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池18を実施例3とした。
Next, the positive electrode lead 15 led out from the upper part of the
(比較例1)
比較例1について図面を参照しながら説明する。まず、活物質としてコバルト酸リチウムを100重量部、導電材としてアセチレンブラックを活物質100重量部に対して2重量部、結着材としてポリフッ化ビニリデンを活物質100重量部に対して2重量部とを適量のN−メチル−2−ピロリドンと共に双腕式練合機にて攪拌し混練することで、正極合剤塗料を作製した。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 will be described with reference to the drawings. First, 100 parts by weight of lithium cobaltate as an active material, 2 parts by weight of acetylene black as a conductive material with respect to 100 parts by weight of the active material, and 2 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder with respect to 100 parts by weight of the active material Was mixed with an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone in a double-arm kneader to prepare a positive electrode mixture paint.
次いで、この正極合剤塗料を図7に示したように厚み15μmのアルミニウム箔からなる正極集電体1に塗布し乾燥した後にプレスして片面側の正極合剤層2の厚みを75μmとした。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して正極板3を作製した。
Next, as shown in FIG. 7, this positive electrode mixture paint was applied to a positive electrode
一方、負極の活物質として人造黒鉛を100重量部、結着材としてスチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子分散体(固形分40重量%)を活物質100重量部に対して2.5重量部(結着材の固形分換算で1重量部)、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを活物質100重量部に対して1重量部、および適量の水とともに双腕式練合機にて攪拌し、負極合剤塗料を作製した。 On the other hand, 100 parts by weight of artificial graphite as the active material of the negative electrode, and 2.5 parts by weight of styrene-butadiene copolymer rubber particle dispersion (solid content 40% by weight) as the binder with respect to 100 parts by weight of the active material ( 1 part by weight in terms of solid content of the binder), 1 part by weight of carboxymethyl cellulose as a thickener with respect to 100 parts by weight of the active material, and an appropriate amount of water, and agitation in a double-arm kneader. An agent paint was prepared.
次いで、この負極合剤塗料を図7に示したように厚み10μmのタフピッチ銅箔からなる負極集電体4に塗布し乾燥した後にプレスして片面側の負極合剤層5の厚みを85μmとした。その後、円筒形電池の規定されている幅にスリッタ加工して負極板6を作製した。
Next, as shown in FIG. 7, this negative electrode mixture paint was applied to a negative electrode
以上のようにして作製した正極板3と負極板6とを用いて、図7に示したように20μ
m厚みのポリエチレン微多孔フィルムをセパレータ8として矢印方向Aに捲回して渦巻状の電極群9を構成した。この電極群9を図6に示した有底円筒形の電池ケース12の内部に絶縁板13と共に収容し、電極群9の下部より導出した負極リード14を電池ケース12の底部に接続した。
Using the
A
次いで、電極群9の上部より導出した正極リード15を封口板16に接続し、電池ケース12に所定量のEC,DMC,MEC混合溶媒にLiPF6を1MとVCを3重量部溶解させた非水電解液(図示せず)を注液した。その後、電池ケース12の開口部に封口ガスケット17を周縁に取り付けた封口板16を挿入し、電池ケース12の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口することにより作製した円筒形のリチウムイオン二次電池18を比較例1とした。
Next, the positive electrode lead 15 led out from the upper part of the
上記の実施例1〜3および比較例1で作製したリチウムイオン二次電池において、以下の内容で評価を行った。評価したリチウムイオン二次電池においては、より信頼性を高めるために全ての二次電池に対し、封口後の完成電池について、正極端子と負極端子間に250Vの印加電圧を加えて内部抵抗をテスターにて測定を行い100MΩ以下の二次電池を絶縁不良電池として省いた。 The lithium ion secondary batteries produced in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were evaluated with the following contents. In the evaluated lithium-ion secondary battery, in order to further improve the reliability, the internal resistance was tested by applying an applied voltage of 250 V between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal for all the secondary batteries after sealing. The secondary battery of 100 MΩ or less was omitted as a poorly insulated battery.
落下試験については、上記の絶縁抵抗試験を行った二次電池を上限電圧4.2V、電流2Aの条件で2時間充電を行った後、1.5mの高さからコンクリート面上に、二次電池の3面に対し各10回落下試験を行い、室温(25℃)にて、10個の二次電池の発熱温度を測定し、10個の平均値を求めた結果を(表1)に示した。また、落下試験後のリチウムイオン二次電池1000個について、内部短絡の有無を確認した結果を(表1)に示した。 For the drop test, the secondary battery subjected to the above insulation resistance test was charged for 2 hours under the conditions of an upper limit voltage of 4.2 V and a current of 2 A, and then the secondary battery was placed on the concrete surface from a height of 1.5 m. A drop test was performed 10 times on each of the three surfaces of the battery, and the exothermic temperature of 10 secondary batteries was measured at room temperature (25 ° C.). Indicated. Moreover, the result of having confirmed the presence or absence of an internal short circuit about 1000 lithium ion secondary batteries after a drop test was shown in (Table 1).
丸棒圧壊試験については、上記の絶縁抵抗試験を行ったリチウムイオン二次電池を、上限電圧4.2V、電流2Aの条件で2時間充電を行った後、リチウムイオン二次電池の長手方向に対し垂直方向に、直径10mmの丸棒で圧壊試験を実施し、室温(25℃)にて、10個の二次電池の発熱温度を測定し、10個の平均値を求めた結果を(表1)に示した。 For the round bar crushing test, the lithium ion secondary battery subjected to the above insulation resistance test was charged for 2 hours under the conditions of an upper limit voltage of 4.2 V and a current of 2 A, and then in the longitudinal direction of the lithium ion secondary battery. On the other hand, in the vertical direction, a crush test was carried out with a round bar having a diameter of 10 mm, the heat generation temperature of 10 secondary batteries was measured at room temperature (25 ° C.), and the average value of 10 cells was obtained (Table Shown in 1).
150℃加熱試験については、上記の絶縁抵抗試験を行ったリチウムイオン二次電池を、上限電圧4.2V、電流2Aの条件で2時間充電を行った後、リチウムイオン二次電池を恒温槽に挿入し、常温から1分間に5℃温度上昇する条件で恒温槽の温度を150℃まで昇温させて、そのときの電池発熱温度を測定し、10個の平均値を求めた結果を(表1)に示した。 For the 150 ° C. heating test, the lithium ion secondary battery subjected to the above insulation resistance test was charged for 2 hours under the conditions of an upper limit voltage of 4.2 V and a current of 2 A, and then the lithium ion secondary battery was placed in a thermostatic bath. The temperature of the thermostatic chamber was raised to 150 ° C. under the condition that the temperature was raised by 5 ° C. per minute from room temperature, and the battery heat generation temperature at that time was measured. Shown in 1).
(表1)に示されるように実施例1〜3で行った負極合剤層5の外表面、正極合剤層2の外表面、正極合剤層2および負極合剤層5の外表面に多孔質絶縁層7を形成したリチウムイオン二次電池18は、外部からの物理的衝撃が与えられても正極合剤層2および負極合剤層5の外表面が多孔質絶縁層7により保護されていることから正極板3と負極板6との接触が発生しないため、内部短絡を起こさず安全性が良好である。
As shown in Table 1, on the outer surface of the negative
一方、多孔質絶縁層7を形成していない比較例1のリチウムイオン二次電池18は、落下、丸棒圧壊、150℃加熱いずれの試験においても電池温度が高いことより、正極板3と負極板6の接触が発生したと考えられ、正極板3と負極板6とが接触しないように多孔質絶縁層7を設けることは、微小短絡や内部短絡の発生を防止する効果が大きいことがわかった。
On the other hand, the lithium ion secondary battery 18 of Comparative Example 1 in which the porous insulating
なお、上記実施例1〜3においては、多孔質絶縁層7用の塗料として正極板3と負極板6に異なる組成のものを用い、多孔質絶縁層7の多孔度は異なるものとしたが、これらに限定されるものではなく、正極板3と負極板6に同じ多孔質絶縁層7用の塗料を用いて多孔質絶縁層7の厚みおよび多孔度を調整することで同様の効果が得られることは言うまでもない。
In Examples 1 to 3, the
本発明に係る非水系二次電池は、正極合剤層または負極合剤層の少なくともいずれか一方の外表面にテトラポット状のウイスカを含有した多孔質絶縁層を形成したことにより、正極合剤層または負極合剤層の脱落を抑止し、外部から物理的衝撃が加えられた場合でも内部短絡を抑制することができ安全性に優れた非水系二次電池を提供することが可能であるため電子機器および通信機器の多機能化に伴って高容量化が望まれている携帯用電源等として有用である。 The nonaqueous secondary battery according to the present invention has a positive electrode mixture by forming a porous insulating layer containing tetrapotted whiskers on the outer surface of at least one of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer. Since it is possible to provide a non-aqueous secondary battery excellent in safety that can prevent the falling of the layer or the negative electrode mixture layer and suppress internal short circuit even when a physical impact is applied from the outside. It is useful as a portable power source or the like for which a high capacity is desired as electronic devices and communication devices become multifunctional.
1 正極集電体
2 正極合剤層
3 正極板
4 負極集電体
5 負極合剤層
6 負極板
7 多孔質絶縁層
8 セパレータ
9 電極群
10 テトラポット状のウイスカ
10a 核部
10b 繊維状部
11 結着材
12 電池ケース
13 絶縁板
14 負極リード
15 正極リード
16 封口板
17 封口ガスケット
18 非水系二次電池
A 電極群の捲回方向
DESCRIPTION OF
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008194477A JP2010033869A (en) | 2008-07-29 | 2008-07-29 | Electrode plate for nonaqueous secondary battery and nonaqueous secondary battery using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008194477A JP2010033869A (en) | 2008-07-29 | 2008-07-29 | Electrode plate for nonaqueous secondary battery and nonaqueous secondary battery using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010033869A true JP2010033869A (en) | 2010-02-12 |
Family
ID=41738105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008194477A Withdrawn JP2010033869A (en) | 2008-07-29 | 2008-07-29 | Electrode plate for nonaqueous secondary battery and nonaqueous secondary battery using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010033869A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150082593A (en) | 2012-11-12 | 2015-07-15 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| JP2015130338A (en) * | 2013-12-31 | 2015-07-16 | 財團法人工業技術研究院Industrial Technology Research Institute | Battery having heat-resistant layer and method for producing heat-resistant layer |
| CN112514129A (en) * | 2018-07-30 | 2021-03-16 | 松下知识产权经营株式会社 | Lithium secondary battery |
| JPWO2023188395A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 |
-
2008
- 2008-07-29 JP JP2008194477A patent/JP2010033869A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150082593A (en) | 2012-11-12 | 2015-07-15 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| US9647261B2 (en) | 2012-11-12 | 2017-05-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
| JP2015130338A (en) * | 2013-12-31 | 2015-07-16 | 財團法人工業技術研究院Industrial Technology Research Institute | Battery having heat-resistant layer and method for producing heat-resistant layer |
| CN112514129A (en) * | 2018-07-30 | 2021-03-16 | 松下知识产权经营株式会社 | Lithium secondary battery |
| JPWO2023188395A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | ||
| WO2023188395A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | ビークルエナジージャパン株式会社 | Lithium-ion secondary battery |
| JP7776620B2 (en) | 2022-03-31 | 2025-11-26 | ビークルエナジージャパン株式会社 | Lithium-ion secondary battery |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4541324B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| CN100472876C (en) | Prismatic lithium secondary battery | |
| US10326166B2 (en) | Gel electrolytes and precursors thereof | |
| CN101320822B (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing positive electrode of nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP5219387B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP4667373B2 (en) | Lithium ion secondary battery and its charge / discharge control system | |
| JP5834940B2 (en) | Separator for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| JP5880956B2 (en) | SECONDARY BATTERY ELECTRODE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY HAVING THE SECONDARY BATTERY ELEMENT | |
| JP4968183B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| CN101558527B (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| WO2013021630A1 (en) | Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP6152825B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| JP2010267475A (en) | Lithium ion secondary battery | |
| JPWO2017038041A1 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| CN101199079A (en) | lithium secondary battery | |
| JP4519796B2 (en) | Square lithium secondary battery | |
| WO2015001411A1 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| CN102473922A (en) | Electrode for battery, battery provided with electrode for battery, and method for manufacturing the electrode for battery | |
| JP2011060481A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP2010049909A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP2014211945A (en) | Electrode plate for nonaqueous secondary battery and nonaqueous secondary battery using the same | |
| JP5702873B2 (en) | Electrochemical element separator, electrochemical element and method for producing the same | |
| JP2011181386A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| KR20160119699A (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| JP2005302382A (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery pack |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110516 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20110614 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20120806 |