JP2013030410A - Collector, electrode structure, nonaqueous electrolyte battery, and capacitor component - Google Patents
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Abstract
【課題】非水電解質電池の内部抵抗を低減でき、リチウムイオン二次電池等の非水電解質電池や電気二重層用キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等の蓄電部品に好適に用いることができ、ハイレート特性を向上させることができる集電体を提供する。
【解決手段】導電性基材3の少なくとも片面に導電性を有する凹凸形状を有する樹脂層5を形成した集電体1、及び該集電体を具備した電極構造体、非水電解質電池、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ。
【選択図】図2[PROBLEMS] To reduce the internal resistance of a non-aqueous electrolyte battery, and can be suitably used for a non-aqueous electrolyte battery such as a lithium ion secondary battery, a power storage component such as an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor, and has a high rate characteristic. A current collector that can be improved is provided.
A current collector in which a conductive layer having a conductive concavo-convex shape is formed on at least one surface of a conductive substrate, an electrode structure including the current collector, a non-aqueous electrolyte battery, and an electricity Double layer capacitor or lithium ion capacitor.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、大電流密度での充放電に適した集電体、電極構造体、非水電解質電池、及び蓄電部品(電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等)に関する。 The present invention relates to a current collector, an electrode structure, a nonaqueous electrolyte battery, and a power storage component (such as an electric double layer capacitor and a lithium ion capacitor) suitable for charging and discharging at a large current density.
従来、リチウムイオン電池に代表される非水電解質電池に対しては充電時間の短縮の要求があり、そのためには大電流密度で充電できる必要がある。また、自動車用の非水電解質電池に対しては十分な加速性能を得るために、大電流密度の高出力放電ができることが要求されている。このように大電流密度で充放電する場合においても電池容量が低下しない特性(ハイレート特性)を向上させるためには電池の内部抵抗の低減が重要である。電気二重層・リチウムイオンキャパシタについても全く同様なことがいえる。 Conventionally, a non-aqueous electrolyte battery represented by a lithium ion battery has been required to be shortened in charging time. For this purpose, it is necessary to be able to be charged with a large current density. In addition, in order to obtain sufficient acceleration performance for non-aqueous electrolyte batteries for automobiles, it is required that high output discharge with a large current density can be performed. Thus, in order to improve the characteristic (high rate characteristic) in which the battery capacity does not decrease even when charging / discharging at a large current density, it is important to reduce the internal resistance of the battery. The same can be said for the electric double layer / lithium ion capacitor.
内部抵抗としては、構成材料の電気抵抗、構成要素間の界面抵抗、電解液中の荷電粒子であるイオンの伝導抵抗、電極反応抵抗等があり、それぞれを低減する必要がある。この中で重要な内部抵抗のひとつがアルミニウム箔や銅箔等の金属箔からなる集電体と活物質層との間に生じる界面抵抗であり、この界面抵抗を低減させる方法のひとつとしてこの界面の密着性を向上させることが効果的である。 The internal resistance includes the electrical resistance of the constituent material, the interfacial resistance between the constituent elements, the conduction resistance of ions that are charged particles in the electrolytic solution, the electrode reaction resistance, and the like, and each needs to be reduced. One of the important internal resistances is the interfacial resistance generated between the current collector made of metal foil such as aluminum foil and copper foil and the active material layer. One of the methods for reducing this interfacial resistance is this interface resistance. It is effective to improve the adhesion.
集電体と活物質層の密着性を向上させる方法として、導電性樹脂で集電体を被覆し、その上に活物質層を塗工することが従来提案されている。特許文献1には導電性フィラーと結着剤としてビニルブチラールと可塑剤としてフタル酸ジブチルを含む導電性塗料を正極集電体に塗布して導電性塗膜を形成させる技術が開示されている。特許文献2には正極集電体の上にポリアクリル酸またはアクリル酸とアクリル酸エステルとの共重合体を主結着剤とし、炭素粉を導電フィラーとして含む導電性塗膜を形成する技術が開示されている。 As a method for improving the adhesion between the current collector and the active material layer, it has been conventionally proposed to coat the current collector with a conductive resin and apply the active material layer thereon. Patent Document 1 discloses a technique for forming a conductive coating film by applying a conductive paint containing a conductive filler, vinyl butyral as a binder, and dibutyl phthalate as a plasticizer to a positive electrode current collector. Patent Document 2 discloses a technique for forming a conductive coating film containing polyacrylic acid or a copolymer of acrylic acid and an acrylate ester as a main binder and carbon powder as a conductive filler on a positive electrode current collector. It is disclosed.
このように従来、集電体と活物質層の密着性を向上させる方法が種々検討されてきたが、さらに密着性を向上させることが望まれている。
本発明の目的は、非水電解質電池の内部抵抗を低減でき、リチウムイオン二次電池等の非水電解質電池や電気二重層用キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等の蓄電部品に好適に用いることができ、ハイレート特性を向上させることができる集電体を提供することである。本発明の集電体は活物質層又は電極材層を形成することにより、活物質層又は電極材層との界面抵抗が低い電極構造体を提供することができる。また、本発明の集電体に活物質層を形成した電極構造体を用いた非水電解質電池は、上記特性を有する集電体を有する内部抵抗を低減して、ハイレート特性を向上させた非水電解質電池を提供することができる。更に、本発明はコピー機や自動車などに用いられる大電流の充放電が必要な電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等の蓄電部品を提供する。
As described above, various methods for improving the adhesion between the current collector and the active material layer have been conventionally studied. However, it is desired to further improve the adhesion.
The object of the present invention is to reduce the internal resistance of the nonaqueous electrolyte battery, and can be suitably used for nonaqueous electrolyte batteries such as lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors and lithium ion capacitors and other power storage components, An object of the present invention is to provide a current collector capable of improving high rate characteristics. The current collector of the present invention can provide an electrode structure having a low interface resistance with the active material layer or the electrode material layer by forming the active material layer or the electrode material layer. In addition, a nonaqueous electrolyte battery using an electrode structure in which an active material layer is formed on a current collector of the present invention is a non-aqueous electrolyte battery that has a current collector having the above characteristics and has reduced internal resistance and improved high rate characteristics. A water electrolyte battery can be provided. Furthermore, the present invention provides a power storage component such as an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor that is required for charging and discharging with a large current used in a copying machine or an automobile.
本発明者は上記事情に鑑み、鋭意検討を行った結果、以下のような集電体を用いることにより、ハイレート特性向上や電極寿命向上に優れる非水電解質電池や蓄電部品を得ることができることを知見し、本発明をなすに至ったものである。 As a result of intensive studies in view of the above circumstances, the present inventor has obtained a non-aqueous electrolyte battery and a power storage component that are excellent in improving high rate characteristics and improving electrode life by using a current collector as described below. It has been found and the present invention has been made.
すなわち、本発明によれば、導電性基材の少なくとも片面に導電性を有する樹脂層を形成した集電体であって、該樹脂層の表面は、凹凸形状を有する集電体、および、この集電体を具備した電極構造体、非水電解質電池、蓄電部品(例:電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ)が提供される。 That is, according to the present invention, a current collector in which a conductive resin layer is formed on at least one surface of a conductive substrate, and the surface of the resin layer has a concavo-convex shape, and this An electrode structure including a current collector, a nonaqueous electrolyte battery, and a power storage component (eg, an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor) are provided.
本発明によれば、樹脂層の表面が凹凸形状になっているので、樹脂層上に活物質層又は電極材層(以下、「活物質層等」と称する。)を形成すると、樹脂層と活物質層等との接触面積が増大し、かつ活物質層等が樹脂層内に食い込むので、樹脂層と活物質層等との密着性が向上する。従って、本発明の集電体を用いれば、非水電解質電池や蓄電部品のハイレート特性向上や寿命を向上させることができる。 According to the present invention, since the surface of the resin layer is uneven, when an active material layer or an electrode material layer (hereinafter referred to as “active material layer or the like”) is formed on the resin layer, Since the contact area with the active material layer or the like increases and the active material layer or the like bites into the resin layer, the adhesion between the resin layer and the active material layer or the like is improved. Therefore, by using the current collector of the present invention, it is possible to improve the high-rate characteristics and the life of non-aqueous electrolyte batteries and power storage components.
本発明の集電体は、大電流密度での充放電に適し長寿命化が図れ、また本発明の集電体を具備してなる電極構造体、リチウムイオン電池等の非水電解液電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ及び蓄電部品は、大電流密度での充放電特性に優れ、長寿命化が達成されたものである。更に本発明の集電体によれば、樹脂層の表面の凹凸形状が制御されているので、様々なバリエーションを持った集電体として活用でき、集電体を使用する電極構造、非水電解質電池等の用途・性状に応じて凹凸計上を変化させることで活物質層の量調整等に柔軟に対応させることができる。 The current collector of the present invention is suitable for charging / discharging at a large current density and can have a long life. An electrode structure comprising the current collector of the present invention, a non-aqueous electrolyte battery such as a lithium ion battery, The electric double layer capacitor, the lithium ion capacitor, and the power storage component are excellent in charge / discharge characteristics at a large current density and have a long life. Furthermore, according to the current collector of the present invention, since the uneven shape on the surface of the resin layer is controlled, it can be used as a current collector having various variations, and an electrode structure using the current collector, a non-aqueous electrolyte It is possible to flexibly cope with the adjustment of the amount of the active material layer, etc., by changing the unevenness count according to the use and properties of the battery.
以下、図1を用いて、本発明の一実施形態の集電体について説明する。
図1に示すように、本発明の集電体1は、導電性基材3の少なくとも片面に導電性を有する樹脂層(集電体用樹脂層)5を形成した集電体1であり、樹脂層5は、凹凸形状6を有している。また、図2に示すように、集電体1の樹脂層5上に活物質層等9を形成することによって、非水電解質電池用、電気二重層キャパシタ用、又はリチウムイオンキャパシタ用として好適な電極構造体7を形成することができる。
以下、各構成要素について詳細に説明する。
Hereinafter, the current collector of one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the current collector 1 of the present invention is a current collector 1 in which a conductive resin layer (current collector resin layer) 5 is formed on at least one surface of a conductive substrate 3. The resin layer 5 has an uneven shape 6. Further, as shown in FIG. 2, by forming an active material layer 9 or the like on the resin layer 5 of the current collector 1, it is suitable for a non-aqueous electrolyte battery, an electric double layer capacitor, or a lithium ion capacitor. The electrode structure 7 can be formed.
Hereinafter, each component will be described in detail.
(1)導電性基材
本発明の導電性基材としては、各種金属箔が使用可能である。金属箔としては正極又は負極用としてアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔などが使用可能である。その中でも導電性の高さとコストのバランスからアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔が好ましい。正極としてアルミニウム箔を用いる場合、3000系や1000系等の公知のアルミニウム箔を用いることができるが、本発明はハイレート特性の向上を目的としていることから、導電性の高いJIS A1085などの純アルミニウム系を用いることが好ましい。箔の厚さとしては5μm以上50μm以下であることが好ましく、10μm以上20μm以下がさらに好ましい。厚さが5μmより薄いと箔の強度が不足して樹脂層等の形成が困難になる場合がある。一方、50μmを超えるとその分、その他の構成要素、特に活物質層あるいは電極材層を薄くせざるを得ず、特に非水電解質電池や、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ等の蓄電部品とした場合、十分な容量が得られなくなる場合がある。
(1) Conductive base material As the conductive base material of the present invention, various metal foils can be used. As the metal foil, aluminum foil, aluminum alloy foil, copper foil, stainless steel foil, nickel foil or the like can be used for the positive electrode or the negative electrode. Among these, aluminum foil, aluminum alloy foil, and copper foil are preferable from the viewpoint of balance between high conductivity and cost. In the case of using an aluminum foil as the positive electrode, a known aluminum foil such as 3000 series or 1000 series can be used, but since the present invention aims at improving high rate characteristics, pure aluminum such as JIS A1085 having high conductivity is used. It is preferable to use a system. The thickness of the foil is preferably 5 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 20 μm or less. If the thickness is less than 5 μm, the strength of the foil is insufficient and it may be difficult to form a resin layer or the like. On the other hand, if it exceeds 50 μm, other components, particularly the active material layer or the electrode material layer, must be thinned. Especially, non-aqueous electrolyte batteries, electric double layer capacitors, lithium ion capacitors and other power storage components In such a case, a sufficient capacity may not be obtained.
(2)樹脂層
本発明では導電性基材の上に導電材を添加した樹脂層を形成する。樹脂層の形成方法は特に限定されないが、樹脂と導電材を含む溶液や分散液、ペースト等を導電性基材上に塗工し、導電性基材の到達温度90〜230℃、焼付時間10〜60秒で焼付処理を行うことによって形成することができる。本発明に用いる樹脂は、特に限定されず、アクリル系樹脂、硝化綿系樹脂、又はキトサン系樹脂など種々の樹脂が使用可能である。以下の説明において、数平均分子量又は重量平均分子量は、GPC(ゲル排除クロマトグラフ)によって測定したものを意味する。
(2) Resin layer In this invention, the resin layer which added the electrically conductive material on the electroconductive base material is formed. The method for forming the resin layer is not particularly limited, but a solution, dispersion, paste, or the like containing a resin and a conductive material is applied onto the conductive substrate, and the temperature reached by the conductive substrate is 90 to 230 ° C., and the baking time is 10 It can be formed by performing a baking treatment in ˜60 seconds. The resin used in the present invention is not particularly limited, and various resins such as an acrylic resin, a nitrified cotton resin, or a chitosan resin can be used. In the following description, the number average molecular weight or the weight average molecular weight means that measured by GPC (gel exclusion chromatograph).
<アクリル系樹脂>
本発明で用いるアクリル系樹脂は、アクリル酸若しくはメタクリル酸、又はこれらの誘導体を主成分とするモノマから形成された樹脂である。アクリル系樹脂のモノマ中のアクリル成分の割合は、例えば50質量%以上であり、好ましくは、80質量%以上である。上限は、特に規定されず、アクリル系樹脂のモノマが実質的にアクリル成分のみで構成されてもよい。また、アクリル系樹脂のモノマは、アクリル成分一種を単独で又は二種以上含んでいてもよい。
アクリル系樹脂の中でもメタクリル酸又はその誘導体と極性基含有アクリル系化合物の中から少なくともひとつをモノマとして含むアクリル共重合体が好ましい。これらのモノマを含むアクリル共重合体を用いることにより、ハイレート特性がさらに向上するからである。メタクリル酸又はその誘導体としては、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピルなどが挙げられる。極性基含有アクリル系化合物としてはアクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミドなどがある。さらに極性基含有アクリル系化合物の中でもアミド基を有するアクリル化合物が好ましい。アミド基を有するアクリル化合物としてアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドなどがある。
アクリル系樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、例えば、3万〜100万であり、具体的には例えば3万,4万,5万,6万,7万,8万,9万,10万,15万,20万,30万,40万,50万,60万,70万,80万,90万,100万であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。分子量が小さすぎると、樹脂層の柔軟性が低く、小さい曲率半径で集電体を捲回すると樹脂層にクラックが発生して電池等の容量が低下する場合があり、分子量が大きすぎると、密着性が低くなる傾向があるからである。
<Acrylic resin>
The acrylic resin used in the present invention is a resin formed from a monomer mainly composed of acrylic acid or methacrylic acid, or a derivative thereof. The ratio of the acrylic component in the monomer of the acrylic resin is, for example, 50% by mass or more, and preferably 80% by mass or more. The upper limit is not particularly defined, and the monomer of the acrylic resin may be substantially composed of only the acrylic component. In addition, the acrylic resin monomer may contain one or more acrylic components alone.
Among acrylic resins, an acrylic copolymer containing at least one of methacrylic acid or a derivative thereof and a polar group-containing acrylic compound as a monomer is preferable. This is because the high rate characteristics are further improved by using an acrylic copolymer containing these monomers. Examples of methacrylic acid or derivatives thereof include methacrylic acid, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate and the like. Examples of the polar group-containing acrylic compound include acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylamide, and methacrylamide. Further, among the polar group-containing acrylic compounds, an acrylic compound having an amide group is preferable. Examples of the acrylic compound having an amide group include acrylamide, N-methylol acrylamide, and diacetone acrylamide.
The weight average molecular weight of the acrylic resin is not particularly limited, but is, for example, 30,000 to 1,000,000. Specifically, for example, 30,000, 40,000, 60,000, 70,000, 80,000, 90,000, 100,000, 150,000, 200,000, 300,000, 400,000, 500,000, 700,000, 800,000, 900,000, 1 million, and within the range between any two of the numerical values exemplified here There may be. If the molecular weight is too small, the flexibility of the resin layer is low, and if the current collector is wound with a small radius of curvature, the resin layer may crack and the capacity of the battery may decrease, and if the molecular weight is too large, This is because the adhesion tends to be low.
<硝化綿系樹脂>
本発明において、硝化綿系樹脂は、樹脂成分として硝化綿を含む樹脂であり、硝化綿のみからなるものであってもよく、硝化綿と別の樹脂とを含有するものであってもよい。硝化綿はセルロースの1種であるが、ニトロ基を有する点に特徴がある。硝化綿はニトロ基を有するセルロースであるが、カルボキシメチルセルロース(CMC)等の他のセルロースと比較して、電極に使用する用途としては知られておらず、従来、樹脂フィルムや塗料の原料として用いられている。
<Nitrated cotton-based resin>
In the present invention, the nitrified cotton-based resin is a resin containing nitrified cotton as a resin component, and may be composed only of nitrified cotton or may contain nitrified cotton and another resin. Nitrified cotton is a kind of cellulose, but is characterized by having a nitro group. Nitrified cotton is a cellulose having a nitro group, but it is not known as a use for electrodes compared to other celluloses such as carboxymethylcellulose (CMC), and has been used as a raw material for resin films and paints. It has been.
本発明に用いる硝化綿の窒素濃度は10〜13%、特に10.5〜12.5%が好ましい。窒素濃度が低すぎると、導電材の種類によっては十分分散できない場合があり、窒素濃度が高すぎると、硝化綿が化学的に不安定になり、電池に用いるには危険だからである。窒素濃度はニトロ基の数に依存するため、窒素濃度の調整はニトロ基数を調整することによって行うことができる。また、上記硝化綿の粘度は、JIS K−6703に基づく測定値が、通常1〜6.5秒、特に1.0〜6秒、酸分は0.006%以下、特に0.005%以下であることが推奨される。これらの範囲を逸脱すると、導電材の分散性、電池特性が低下する場合がある。 The nitrogen concentration of the nitrified cotton used in the present invention is preferably 10 to 13%, particularly preferably 10.5 to 12.5%. If the nitrogen concentration is too low, it may not be sufficiently dispersed depending on the type of conductive material. If the nitrogen concentration is too high, the nitrified cotton becomes chemically unstable and dangerous for use in batteries. Since the nitrogen concentration depends on the number of nitro groups, the nitrogen concentration can be adjusted by adjusting the number of nitro groups. The viscosity of the nitrified cotton is usually 1 to 6.5 seconds, particularly 1.0 to 6 seconds, and the acid content is 0.006% or less, particularly 0.005% or less, as measured according to JIS K-6703. It is recommended that When deviating from these ranges, the dispersibility of the conductive material and the battery characteristics may deteriorate.
本発明の硝化綿系樹脂は、樹脂成分(固形分、以下同様)として硝化綿のみを使用することはできるが、他の樹脂成分と併用して使用することもでき、併用する場合には少なくとも硝化綿を全樹脂成分に対して50質量部以上、特に80質量部以上含むことが好ましい。種々の樹脂に導電材を添加して樹脂層の抵抗を調査した結果、硝化綿を50質量部以上含むと樹脂層の抵抗が飛躍的に低減化でき、十分なハイレート特性が得られることがわかった。これは硝化綿の配合量が少なすぎると導電材の分散に対する硝化綿配合による改善効果が得られず、50質量部以上の硝化綿を添加することにより、樹脂層の抵抗を十分低くできることが一因と推定される。また上記配合により、本発明の所望の凹凸形状を形成することができるという優位性も得られる。 The nitrified cotton-based resin of the present invention can use only nitrified cotton as a resin component (solid content, the same applies hereinafter), but can also be used in combination with other resin components. It is preferable to contain nitrified cotton in an amount of 50 parts by mass or more, particularly 80 parts by mass or more based on the total resin components. As a result of investigating the resistance of the resin layer by adding a conductive material to various resins, it was found that the resistance of the resin layer can be drastically reduced and sufficient high-rate characteristics can be obtained when containing 50 parts by mass or more of nitrified cotton. It was. This is because if the amount of nitrified cotton is too small, the improvement effect of nitrified cotton blending on the dispersion of the conductive material cannot be obtained, and the addition of 50 parts by mass or more of nitrified cotton can sufficiently reduce the resistance of the resin layer. It is estimated that Moreover, the predominance that the desired uneven | corrugated shape of this invention can be formed by the said mixing | blending is also acquired.
このように、硝化綿系樹脂は、メラミン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、エポキシ系樹脂のうちの少なくとも一種と、硝化綿とを含むことが好ましい。
メラミン系樹脂の数平均分子量は、例えば、500〜5万であり、具体的には例えば500,1000,2000,2500,3000,4000,5000,1万,2万,5万であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
アクリル系樹脂の重量平均分子量は、例えば、3万〜100万であり、具体的には例えば3万,4万,5万,6万,7万,8万,9万,10万,15万,20万,30万,40万,50万,60万,70万,80万,90万,100万であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
ポリアセタール系樹脂の重量平均分子量は、例えば、1万〜50万であり、具体的には例えば1万,2万,3万,4万,5万,6万,7万,8万,9万,10万,15万,20万,50万であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
エポキシ系樹脂の重量平均分子量は、例えば、300〜5万であり、具体的には例えば300,500,1000,2000,3000,4000,5000,1万,2万,5万であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
Thus, the nitrified cotton-based resin preferably includes at least one of melamine-based resin, acrylic resin, polyacetal-based resin, and epoxy-based resin, and nitrified cotton.
The number average molecular weight of the melamine resin is, for example, 500 to 50,000, specifically, for example, 500, 1000, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000, 10,000, 20,000, and 50,000, It may be within a range between any two of the exemplified numerical values.
The weight average molecular weight of the acrylic resin is, for example, 30,000 to 1,000,000, specifically, for example, 30,000, 40,000, 50,000, 60,000, 80,000, 90,000, 100,000, 150,000. , 200,000, 300,000, 400,000, 500,000, 700,000, 800,000, 900,000, 1 million, and may be in the range between any two of the numerical values exemplified here.
The weight average molecular weight of the polyacetal resin is, for example, 10,000 to 500,000. Specifically, for example, 10,000, 20,000, 30,000, 40,000, 50,000, 60,000, 70,000, 90,000, 90,000 , 100,000, 150,000, 200,000, 500,000, and may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
The weight average molecular weight of the epoxy resin is, for example, 300 to 50,000, specifically, for example, 300,500,1000,2000,3000,4000,5000,10,000,20,000,50,000, It may be within a range between any two of the exemplified numerical values.
また、硝化綿系樹脂は、アクリル系樹脂とポリアセタール系樹脂のうちの少なくとも一種と、メラミン系樹脂と、硝化綿とを含むことがさらに好ましい。このような組み合わせの場合に、放電レート特性が特に良好になる上、凹凸形状を優位に形成できるからである。
また、アクリル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、メラミン系樹脂、及び硝化綿の合計を100質量%としたとき、メラミン系樹脂が5〜55質量%であり、硝化綿が40〜90質量%であることがさらに好ましい。この場合に、放電レート特性がさらに良好になるからである。メラミン系樹脂の含有量は、具体的には例えば5,10,15,20,25,30,35,40、45,50,55質量%であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。硝化綿の含有量は、40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90質量%であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
The nitrified cotton-based resin further preferably includes at least one of an acrylic resin and a polyacetal-based resin, a melamine-based resin, and nitrified cotton. This is because, in such a combination, the discharge rate characteristics are particularly good and the uneven shape can be formed predominantly.
Moreover, when the total of acrylic resin, polyacetal resin, melamine resin, and nitrified cotton is 100% by mass, the melamine resin is 5 to 55% by mass and the nitrified cotton is 40 to 90% by mass. Is more preferable. This is because the discharge rate characteristics are further improved in this case. Specifically, the content of the melamine resin is, for example, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55% by mass, and between any two of the numerical values exemplified here. It may be within the range. The content of nitrified cotton is 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90% by mass, and is within the range between any two of the numerical values exemplified here. Also good.
<キトサン系樹脂>
本発明において、キトサン系樹脂は、樹脂成分としてキトサン誘導体を含む樹脂である。キトサン系樹脂は、キトサン誘導体が100質量部であるものを使用できるが、他の樹脂成分と併用して使用することもでき、併用する場合には少なくともキトサン誘導体を全樹脂成分に対して50質量部以上、特に80質量部以上含むことが好ましい。キトサン誘導体は、例えばヒドロキシアルキルキトサンであり、具体的には、ヒドロキシエチルキトサン、ヒドロキシプロピルキトサン、ヒドロキシブチルキトサン、グリセリル化キトサン等が挙げられる。キトサン系誘導体の重量平均分子量は、例えば、3万〜50万であり、具体的には例えば3万,4万,5万,6万,7万,8万,9万,10万,15万,20万,50万であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。重量平均分子量は、GPC(ゲル排除クロマトグラフ)によって測定したものを意味する。
キトサン系樹脂は、好ましくは、有機酸を含む。有機酸としては、ピロメリット酸、テレフタル酸などが挙げられる。有機酸の添加量は、キトサン誘導体100質量%に対して20〜300質量%が好ましく、50〜150質量%がさらに好ましい。有機酸の添加量が少なすぎても多すぎても所望の凹凸形状を得ることが困難になる。
<Chitosan resin>
In the present invention, the chitosan resin is a resin containing a chitosan derivative as a resin component. As the chitosan-based resin, one having 100 parts by mass of the chitosan derivative can be used, but it can also be used in combination with other resin components. It is preferable to contain at least 80 parts by mass, particularly 80 parts by mass. The chitosan derivative is, for example, hydroxyalkyl chitosan, and specific examples include hydroxyethyl chitosan, hydroxypropyl chitosan, hydroxybutyl chitosan, glycerylated chitosan and the like. The weight average molecular weight of the chitosan derivative is, for example, 30,000 to 500,000, specifically, for example, 30,000, 40,000, 50,000, 60,000, 80,000, 90,000, 100,000, 150,000. , 200,000, 500,000, and may be within a range between any two of the numerical values exemplified here. The weight average molecular weight means that measured by GPC (gel exclusion chromatograph).
The chitosan resin preferably contains an organic acid. Examples of organic acids include pyromellitic acid and terephthalic acid. The addition amount of the organic acid is preferably 20 to 300% by mass and more preferably 50 to 150% by mass with respect to 100% by mass of the chitosan derivative. If the amount of the organic acid added is too small or too large, it becomes difficult to obtain a desired uneven shape.
<導電材>
本発明の樹脂層は、導電性を有するものであるが、樹脂は通常、絶縁性を有するので、導電性を付与するために導電材を配合することが推奨される。本発明に用いる導電材としては公知の炭素粉末、金属粉末などが使用可能であるが、その中でも炭素粉末が好ましい。炭素粉末としてはアセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、カーボンナノチューブなどが使用可能である。導電材の添加量は、樹脂層の樹脂成分100質量%に対して40〜100質量%が好ましく、40〜80質量%がさらに好ましい。40質量%未満では樹脂層の体積固有抵抗が高くなり、100質量%を超えると導電性基材との密着性が低下するからである。導電材を硝化綿系樹脂の樹脂成分液に分散するには公知の方法を用いることができ、例えば、プラネタリミキサ、ボールミル、ホモジナイザ等を用いることによって分散することが可能である。
<Conductive material>
The resin layer of the present invention has conductivity, but since the resin usually has insulating properties, it is recommended that a conductive material be blended in order to impart conductivity. As the conductive material used in the present invention, known carbon powder, metal powder, and the like can be used. Among them, carbon powder is preferable. As the carbon powder, acetylene black, ketjen black, furnace black, carbon nanotubes and the like can be used. 40-100 mass% is preferable with respect to 100 mass% of resin components of a resin layer, and, as for the addition amount of a electrically conductive material, 40-80 mass% is more preferable. If the amount is less than 40% by mass, the volume resistivity of the resin layer is increased, and if it exceeds 100% by mass, the adhesion to the conductive substrate is lowered. A known method can be used to disperse the conductive material in the resin component liquid of the nitrified cotton-based resin. For example, the conductive material can be dispersed by using a planetary mixer, a ball mill, a homogenizer, or the like.
<凹凸形状>
図1に示すように、本発明の集電体1の樹脂層5は、凹凸形状6を有している。この凹凸形状6を有する樹脂層5上に活物質層等9を形成すると、樹脂層5と活物質層等9の接触面積が増大し、かつ活物質層等9が樹脂層5内に入り込むので、樹脂層5と活物質層等9の間の密着性が向上する。
凹凸形状6の、JIS B 0601(2001)で規定される十点平均粗さRzは、特に限定されないが、好ましくは0.1〜5μmである。Rzが小さすぎる場合には凹凸形状を設けた効果が十分に得られず、Rzが大きすぎる場合には、樹脂層5の厚さも大きくなりすぎてしまうからである。Rzは、具体的には、0.1,0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5,5μmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
<Uneven shape>
As shown in FIG. 1, the resin layer 5 of the current collector 1 of the present invention has an uneven shape 6. When the active material layer 9 or the like is formed on the resin layer 5 having the uneven shape 6, the contact area between the resin layer 5 and the active material layer 9 increases and the active material layer 9 enters the resin layer 5. The adhesion between the resin layer 5 and the active material layer 9 is improved.
The ten-point average roughness Rz defined by JIS B 0601 (2001) of the concavo-convex shape 6 is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5 μm. This is because if Rz is too small, the effect of providing the concavo-convex shape cannot be obtained sufficiently, and if Rz is too large, the thickness of the resin layer 5 becomes too large. Specifically, Rz is 0.1, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5 μm. It may be within a range between any two.
樹脂層5は、一例では、図3に示すように、導電性基材3上に平坦な第1樹脂層5aを形成し、第1樹脂層5a上に凹凸形状6を有する第2樹脂層5bを形成することによって、形成可能である。なお、本発明でいう「平坦」とは、凹凸形状に設計される部分以外の表面状態をいい、例えば、グラビア印刷であれば、5aの表面形状になるように凹凸形成の設定がないように設計されたセル内に配備された樹脂によって形成された表面であればよく、実際の樹脂層をミクロ単位で詳しく見た状態をいうものではない。
第1樹脂層5aは、例えば、グラビア印刷法やシルクスクリーン印刷法を用いて、ロール・ツー・ロール方式で基材3の全面に樹脂を塗布することによって形成する。第1樹脂層5aの厚さは、例えば、0〜3μmであり、好ましくは、0〜2.0μmである。第1樹脂層5aの厚さは、具体的には例えば、0,0.5,1,1.5,2,2.5,3μmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
第2樹脂層5bは、例えば、グラビア印刷法やシルクスクリーン印刷法を用いて、ロール・ツー・ロール方式で第1樹脂層5a上に凹凸形状に樹脂を塗布することによって形成する。第2樹脂層5bの厚さは、例えば、0.1〜3μmであり、好ましくは、0.35〜1.5μmである。第2樹脂層5bの厚さは、具体的には例えば、0.1,0.5,1,1.5,2,2.5,3μmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
樹脂層の厚さは、フィルム厚み測定機 計太郎G(セイコーem製)を用いて、樹脂層形成部と未形成部(アルミ箔のみの部分)の厚みの差から算出可能である。
第1樹脂層5aと第2樹脂層5bの材料は同じであっても、互いに異なっていてもよい。例えば、活物質ペーストがアルカリ性水性活物質ペーストである場合、このペーストとAl基材を直接接触させると基材を腐食させる場合があるので、Al基材を保護すべく第1樹脂層5aは、アルカリ性水性活物質ペーストへのバリア機能を有する樹脂で形成することが好ましい。
For example, as shown in FIG. 3, the resin layer 5 is formed by forming a flat first resin layer 5 a on the conductive substrate 3, and a second resin layer 5 b having a concavo-convex shape 6 on the first resin layer 5 a. Can be formed. The term “flat” as used in the present invention refers to the surface state other than the portion designed to have a concavo-convex shape. Any surface may be used as long as it is a surface formed by a resin provided in the designed cell, and it does not mean a state in which an actual resin layer is viewed in detail in micro units.
The 1st resin layer 5a is formed by apply | coating resin to the whole surface of the base material 3 by a roll-to-roll system, for example using a gravure printing method or a silk screen printing method. The thickness of the 1st resin layer 5a is 0-3 micrometers, for example, Preferably, it is 0-2.0 micrometers. Specifically, the thickness of the first resin layer 5a is, for example, 0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, or 3 μm, and is between any two of the numerical values exemplified here. It may be within the range.
The second resin layer 5b is formed, for example, by applying a resin in a concavo-convex shape on the first resin layer 5a by a roll-to-roll method using a gravure printing method or a silk screen printing method. The thickness of the 2nd resin layer 5b is 0.1-3 micrometers, for example, Preferably, it is 0.35-1.5 micrometers. Specifically, the thickness of the second resin layer 5b is, for example, 0.1, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 μm, and any two of the numerical values exemplified here are used. It may be within the range between.
The thickness of the resin layer can be calculated from the difference in thickness between the resin layer forming part and the non-formed part (part only of the aluminum foil) using a film thickness measuring instrument Keitaro G (manufactured by Seiko em).
The materials of the first resin layer 5a and the second resin layer 5b may be the same or different from each other. For example, when the active material paste is an alkaline aqueous active material paste, since the base material may be corroded when the paste and the Al base material are brought into direct contact, the first resin layer 5a is to protect the Al base material. It is preferably formed of a resin having a barrier function to the alkaline aqueous active material paste.
また、凹凸形状6を有する樹脂層5の別の形成方法は、図4(a)に示すように、比較的低粘度の樹脂液を用いて高アスペクト比の凹凸形状を有する樹脂液層11を形成し、その後、放置することによって樹脂液層11が流動して凹凸形状の谷部に入り込んで図4(b)に示すような形状になり、この状態で加熱処理をすることによって凹凸形状を有する樹脂層5が形成される。この方法によれば、1回の印刷で、凹凸形状を有する樹脂層5を形成することができるので、製造工程数を減らすことができる。凹凸形状の谷部に入り込む樹脂の量は、樹脂の粘度や、放置する時間を変えることによって適宜調整することができる。 As another method for forming the resin layer 5 having the concavo-convex shape 6, as shown in FIG. After forming, the resin liquid layer 11 flows and enters the concave and convex valleys to form a shape as shown in FIG. 4B. By performing heat treatment in this state, the concave and convex shape is obtained. The resin layer 5 is formed. According to this method, since the resin layer 5 having an uneven shape can be formed by one printing, the number of manufacturing steps can be reduced. The amount of the resin that enters the concave and convex valleys can be adjusted as appropriate by changing the viscosity of the resin and the time for leaving it.
凹凸形状6は、凹凸が一定のパターンを以って形成される規則性パターンと凹凸が規則性のないパターンを以って形成される不規則パターンのどちらでもよいが、凹凸形状6が規則的パターンである場合には、適切な形状にすることによって集電体に加わる応力を均一に分散させることが可能になり、導電性基材等の割れやゆがみを抑制することができるので、耐久性のよい集電体として好適に採用することができる。
以下、図5〜図9を用いて、種々の規則性パターンについて説明する。図5〜図9は、集電体1を樹脂層5の側から見た平面図である。図5〜図9において、第2樹脂層5bのパターンをハッチング部で示している。白い部分は、第1樹脂層5a又は露出した導電性基材3である。なお、露出した場合とは、例えば、図3の状態において、5aの第1樹脂層が形成されない状態であり、以下説明には、第1樹脂層が形成されない場合を含む。この場合、樹脂層は第2樹脂層5bだけであるので、導電性基材の表面が部分的に露出する。従って、この露出構造の集電体を使って活物質層を更に形成すれば、露出部分にも活物質層が形成されるので、活物質量を多く確保でき、電気特性を向上させることができる。ここでは、第2樹脂層という用語を用いて説明を進めるが、規則性パターンは、図4(a)〜(b)を用いて説明した方法で形成してもよい。
The irregular shape 6 may be either a regular pattern in which irregularities are formed with a constant pattern or an irregular pattern in which irregularities are formed with a pattern having no irregularities, but the irregular shape 6 is regular. If it is a pattern, the stress applied to the current collector can be uniformly dispersed by making it an appropriate shape, and it is possible to suppress cracking and distortion of the conductive substrate, etc., so durability It can be suitably employed as a good current collector.
Hereinafter, various regularity patterns will be described with reference to FIGS. 5 to 9 are plan views of the current collector 1 as viewed from the resin layer 5 side. 5-9, the pattern of the 2nd resin layer 5b is shown by the hatching part. The white portion is the first resin layer 5a or the exposed conductive substrate 3. The exposed case is, for example, a state where the first resin layer 5a is not formed in the state of FIG. 3, and the following description includes a case where the first resin layer is not formed. In this case, since the resin layer is only the second resin layer 5b, the surface of the conductive substrate is partially exposed. Therefore, if an active material layer is further formed using the current collector of this exposed structure, an active material layer is also formed in the exposed portion, so that a large amount of active material can be secured and electrical characteristics can be improved. . Here, the description proceeds using the term “second resin layer”, but the regular pattern may be formed by the method described with reference to FIGS.
図5では、凹凸形状6は、90度で交差するグリッド状である。左右の図は、ネガ/ポジの関係にあり、規則性パターンとしてどちらを採用してもよい。一例では、ラインLの幅は、0.05〜3mmであり、スペースSの幅は、0.05〜3mmであり、ピッチは、0.1〜6mmである。 In FIG. 5, the uneven shape 6 is a grid shape that intersects at 90 degrees. The left and right figures have a negative / positive relationship, and either may be adopted as the regularity pattern. In one example, the width of the line L is 0.05 to 3 mm, the width of the space S is 0.05 to 3 mm, and the pitch is 0.1 to 6 mm.
図6では、凹凸形状6は、45度で交差するグリッド状である。左右の図は、ネガ/ポジの関係にあり、規則性パターンとしてどちらを採用してもよい。一例では、ラインLの幅は、0.05〜1mmであり、スペースSの幅は、0.05〜1mmであり、ピッチは、0.1〜2mmである。 In FIG. 6, the uneven shape 6 is a grid shape that intersects at 45 degrees. The left and right figures have a negative / positive relationship, and either may be adopted as the regularity pattern. In one example, the width of the line L is 0.05 to 1 mm, the width of the space S is 0.05 to 1 mm, and the pitch is 0.1 to 2 mm.
図7では、凹凸形状6は、ハニカム状である。左右の図は、ネガ/ポジの関係にあり、規則性パターンとしてどちらを採用してもよい。一例では、ラインLの幅は、0.05〜3mmであり、スペースSの幅は、Lの2倍であり、ピッチは、Lの3倍である。 In FIG. 7, the uneven shape 6 is a honeycomb shape. The left and right figures have a negative / positive relationship, and either may be adopted as the regularity pattern. In one example, the width of the line L is 0.05 to 3 mm, the width of the space S is twice that of L, and the pitch is three times that of L.
図8では、凹凸形状6は、ドット状である。左右の図は、ネガ/ポジの関係にあり、規則性パターンとしてどちらを採用してもよい。ドットの配置方法として、一辺の長さがa(mm)の正六角形を六分割した際に得られる各正三角形の重心に一つずつ円形ドットを配置する方法が挙げられる。各ドットの直径Lは、内接円縮小率をθとすると、L=(a/√3)*θとなる。内接円縮小率は、例えば0.5〜1である。一例では、aは、1〜6mmであり、直径Lは、0.3〜3.5mmである。 In FIG. 8, the uneven shape 6 is a dot shape. The left and right figures have a negative / positive relationship, and either may be adopted as the regularity pattern. As a dot arrangement method, there is a method of arranging circular dots one by one at the center of gravity of each equilateral triangle obtained when a regular hexagon having a side length of a (mm) is divided into six. The diameter L of each dot is L = (a / √3) * θ where the inscribed circle reduction rate is θ. The inscribed circle reduction rate is, for example, 0.5 to 1. In one example, a is 1 to 6 mm and the diameter L is 0.3 to 3.5 mm.
図9では、凹凸形状6は、ドット状である。左右の図は、ネガ/ポジの関係にあり、規則性パターンとしてどちらを採用してもよい。ドットの配置方法として、一辺の長さがa(mm)の正三角形の頂点に直径Lの円形ドットを配置する方法が挙げられる。各ドットの直径Lは、縮小率をθとすると、L=a*θとなる。縮小率は、例えば0.5〜1である。一例では、aは、1〜6mmであり、直径Lは、0.5〜6mmである。 In FIG. 9, the uneven shape 6 is a dot shape. The left and right figures have a negative / positive relationship, and either may be adopted as the regularity pattern. An example of the dot arrangement method is a method of arranging a circular dot having a diameter L at the apex of an equilateral triangle having a side length of a (mm). The diameter L of each dot is L = a * θ where θ is the reduction ratio. The reduction rate is, for example, 0.5-1. In one example, a is 1 to 6 mm and the diameter L is 0.5 to 6 mm.
本発明の集電体の製造方法は、特に制限されるものではないが、導電性基材に樹脂層を形成する際、導電性基材表面の密着性が向上するように導電性基材に公知の前処理を実施することも効果的である。特に圧延にて製造した金属箔を用いる場合、圧延油や磨耗粉が残留している場合があり、脱脂などによって除去することにより、密着性を向上させることができる。また、コロナ放電処理のような乾式活性化処理によっても密着性を向上させることができる。 Although the manufacturing method of the current collector of the present invention is not particularly limited, when the resin layer is formed on the conductive substrate, the conductive substrate is improved so that the adhesion of the surface of the conductive substrate is improved. It is also effective to perform a known pretreatment. In particular, when a metal foil produced by rolling is used, rolling oil or wear powder may remain, and adhesion can be improved by removing it by degreasing or the like. The adhesion can also be improved by a dry activation treatment such as a corona discharge treatment.
電極構造体
本発明の集電体の少なくとも片面に活物質層又は電極材層を形成することによって、本発明の電極構造体を得ることができる。電極材層を形成した蓄電部品用の電極構造体については後述する。まず、活物質層を形成した電極構造体の場合、この電極構造体とセパレータ、非水電解質溶液等を用いて非水電解質電池用、例えばリチウムイオン二次電池用の電極構造体(電池用部品を含む)を製造することができる。本発明の非水電解質電池用電極構造体および非水電解質電池において集電体以外の部材は、公知の非水電池用部材を用いることが可能である。ここで、本発明において電極構造体として形成される活物質層は、従来、非水電解質電池用として提案されているものでよい。例えば、正極としてはアルミニウムを用いた本発明の集電体に、活物質としてLiCoO2、LiMnO2、LiNiO2等を用い、導電材としてアセチレンブラック等のカーボンブラックを用い、これらをバインダであるPVDFに分散したペーストを塗工・乾燥させることにより、本発明の正極構造体を得ることができる。負極の電極構造体とする場合には、導電性基材として銅を用いた本発明の集電体に活物質として例えば黒鉛、グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ等を用い、これらを増粘剤であるCMCに分散後、バインダであるSBRと混合したペーストを活物質層形成用材料として塗工・乾燥させることにより、本発明の負極構造体を得ることができる。
Electrode Structure The electrode structure of the present invention can be obtained by forming an active material layer or an electrode material layer on at least one surface of the current collector of the present invention. The electrode structure for an electrical storage component in which the electrode material layer is formed will be described later. First, in the case of an electrode structure in which an active material layer is formed, an electrode structure (battery component) for a non-aqueous electrolyte battery, for example, a lithium ion secondary battery, using the electrode structure, a separator, a non-aqueous electrolyte solution, etc. Can be manufactured). In the electrode structure for a nonaqueous electrolyte battery and the nonaqueous electrolyte battery of the present invention, a member other than the current collector can be a known nonaqueous battery member. Here, the active material layer formed as an electrode structure in the present invention may be conventionally proposed for non-aqueous electrolyte batteries. For example, the current collector of the present invention using aluminum as the positive electrode, LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 or the like as the active material, carbon black such as acetylene black as the conductive material, and PVDF as a binder The positive electrode structure of the present invention can be obtained by applying and drying the paste dispersed in the powder. In the case of a negative electrode structure, for example, graphite, graphite, mesocarbon microbeads or the like are used as the active material for the current collector of the present invention using copper as the conductive substrate, and these are thickeners. After dispersion in CMC, the negative electrode structure of the present invention can be obtained by applying and drying a paste mixed with SBR as a binder as an active material layer forming material.
非水電解質電池
本発明は非水電解質電池であってもよい。この場合、本発明の集電体を使用する以外には特に制限されるものではない。例えば、本発明の集電体を構成要素とする前記正極構造体と負極構造体の間に非水電解質を有する非水電解質電池用電解液を含浸させたセパレータで挟むことにより、本発明の非水電解質電池を構成することができる。非水電解質およびセパレータは公知の非水電解質電池用として用いられているものを使用可能である。電解液は溶媒として、カーボネート類やラクトン類等を用いることができ、例えば、EC(エチレンカーボネイト)とEMC(エチルメチルカーボネイト)の混合液に電解質としてLiPF6やLiBF4を溶解したものを用いることができる。セパレータとしては例えばポリオレフィン製のマイクロポーラスを有する膜を用いることができる。
Nonaqueous electrolyte battery The present invention may be a nonaqueous electrolyte battery. In this case, there is no particular limitation other than using the current collector of the present invention. For example, the non-aqueous electrolyte battery of the present invention is sandwiched between separators impregnated with an electrolyte for a non-aqueous electrolyte battery having a non-aqueous electrolyte between the positive electrode structure and the negative electrode structure having the current collector of the present invention as a constituent element. A water electrolyte battery can be constructed. As the nonaqueous electrolyte and the separator, those used for known nonaqueous electrolyte batteries can be used. As the electrolytic solution, carbonates or lactones can be used as a solvent. For example, a solution obtained by dissolving LiPF 6 or LiBF 4 as an electrolyte in a mixed solution of EC (ethylene carbonate) and EMC (ethyl methyl carbonate) is used. Can do. As the separator, for example, a film having a microporous made of polyolefin can be used.
蓄電部品(電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等)
本発明の電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等は、本発明の集電体を大電流密度での高速の充放電が必要な電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等の蓄電部品にも適応可能である。本発明の蓄電部品用電極構造体は本発明の集電体に電極材層を形成することによって得られ、この電極構造体とセパレータ、電解液等によって、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等の蓄電部品を製造することができる。本発明の電極構造体および蓄電部品において集電体以外の部材は、公知の電気二重層キャパシタ用やリチウムイオンキャパシタ用の部材を用いることが可能である。
Power storage components (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors, etc.)
The electric double layer capacitor, lithium ion capacitor, etc. of the present invention can also be applied to power storage components such as electric double layer capacitors and lithium ion capacitors that require high-speed charge / discharge at a large current density. is there. The electrode structure for a power storage component of the present invention is obtained by forming an electrode material layer on the current collector of the present invention. By using this electrode structure and a separator, an electrolytic solution, etc., an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, etc. A power storage component can be manufactured. In the electrode structure and power storage component of the present invention, members other than the current collector can be members for known electric double layer capacitors or lithium ion capacitors.
電極材層は正極、負極共、電極材、導電材、バインダよりなるものとすることができる。本発明においては、本発明の集電体の少なくとも片側に前記電極材層を形成することによって電極構造体とした後、蓄電部品を得ることができる。ここで、電極材には従来、電気二重層キャパシタ用、リチウムイオンキャパシタ用電極材料として用いられているものが使用可能である。例えば、活性炭、黒鉛などの炭素粉末や炭素繊維を用いることができる。導電材としてはアセチレンブラック等のカーボンブラックを用いることができる。バインダとしては、例えば、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)やSBR(スチレンブタジエンゴム)を用いることができる。また、本発明の蓄電部品は、本発明の電極構造体にセパレータを挟んで固定し、セパレータに電解液を浸透させることによって、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタを構成することができる。セパレータとしては例えばポリオレフィン製のマイクロポーラスを有する膜や電気二重層キャパシタ用不織布等を用いることができる。電解液は溶媒として例えばカーボネート類やラクトン類を用いることができ、電解質は陽イオンとしてはテトラエチルアンモニウム塩、トリエチルメチルアンモニウム塩等、陰イオンとしては六フッ化りん酸塩、四フッ化ほう酸塩等を用いることができる。リチウムイオンキャパシタはリチウムイオン電池の負極、電気二重層キャパシタの正極を組み合わせたものである。これらの製造方法は本発明の集電体を用いる以外は、公知の方法に従って行うことができ、特に制限されるものではない。 The electrode material layer can be made of an electrode material, a conductive material, and a binder for both the positive electrode and the negative electrode. In the present invention, an electricity storage component can be obtained after forming the electrode material layer on at least one side of the current collector of the present invention to form an electrode structure. Here, as the electrode material, those conventionally used as electrode materials for electric double layer capacitors and lithium ion capacitors can be used. For example, carbon powder or carbon fiber such as activated carbon or graphite can be used. As the conductive material, carbon black such as acetylene black can be used. As the binder, for example, PVDF (polyvinylidene fluoride) or SBR (styrene butadiene rubber) can be used. In addition, the electric storage component of the present invention can constitute an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor by fixing the electrode structure of the present invention with a separator interposed therebetween and allowing the electrolyte to penetrate into the separator. As the separator, for example, a polyolefin microporous film, an electric double layer capacitor nonwoven fabric, or the like can be used. For example, carbonates and lactones can be used as the solvent in the electrolyte, and the electrolyte includes tetraethylammonium salt and triethylmethylammonium salt as the cation, and hexafluorophosphate and tetrafluoroborate as the anion. Can be used. A lithium ion capacitor is a combination of a negative electrode of a lithium ion battery and a positive electrode of an electric double layer capacitor. These production methods can be carried out according to known methods, except that the current collector of the present invention is used, and are not particularly limited.
1:集電体
3:導電性基材
5:樹脂層(集電体用樹脂層)
5a:第1樹脂層
5b:第2樹脂層
7:電極構造体
9:活物質層又は電極材層
11:樹脂液層
1: Current collector
3: Conductive substrate 5: Resin layer (resin layer for current collector)
5a: first resin layer 5b: second resin layer 7: electrode structure 9: active material layer or electrode material layer 11: resin liquid layer
Claims (9)
該樹脂層の表面は、凹凸形状を有する、集電体。 A current collector having a conductive resin layer formed on at least one side of a conductive substrate,
The surface of the resin layer is a current collector having an uneven shape.
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