JP2018022573A - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
【課題】良好なイオン透過性を維持しつつ高い接着性を実現する多孔質絶縁層を提供すること、ならびに該多孔質絶縁層をセパレータとして備える二次電池を提供すること。【解決手段】ここで開示される二次電池では、正極活物質層と負極活物質層との間を絶縁する多孔質絶縁層が、ポリオレフィン樹脂からなるポリマー粒子であって、少なくともカルボキシル基が存在するカルボキシル化表面を有するポリマー粒子を含んでおり、且つ、XPS(X線光電子分光法)によるC1sスペクトルをカーブフィッティングして得られる各ピークの面積比において、O=C−O−のピーク面積(A)と、sp3(C−CおよびC−H)のピーク面積(B)との比であるA/B比(%表示)が、5%以上13%以下であることを特徴とする。【選択図】図3An object of the present invention is to provide a porous insulating layer that realizes high adhesiveness while maintaining good ion permeability, and to provide a secondary battery including the porous insulating layer as a separator. In the secondary battery disclosed herein, the porous insulating layer that insulates between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is a polymer particle made of a polyolefin resin, and at least a carboxyl group is present. In the area ratio of each peak obtained by curve-fitting a C1s spectrum by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), the peak area of O = C—O— A / B ratio (% display) which is a ratio of A) to the peak area (B) of sp3 (C—C and C—H) is 5% or more and 13% or less. [Selection] Figure 3
Description
本発明は、二次電池に関する。詳しくは、二次電池に備えられるセパレータの構造に関する。 The present invention relates to a secondary battery. In detail, it is related with the structure of the separator with which a secondary battery is equipped.
リチウムイオン二次電池等の二次電池は、軽量で高いエネルギー密度が得られることから、ポータブル電源や車両搭載用の高出力電源等として好ましく用いられている。例えば、リチウムイオン二次電池を構成する電極体は、リチウム遷移金属複合酸化物等の正極活物質を含む正極と、黒鉛材料等の負極活物質を含む負極と、これら正負極を離隔するセパレータとを備えている。
ところで、この種の二次電池に用いられるセパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂やポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂から形成された多孔質ポリマーフィルム状のセパレータ(セパレータシート)があり、該シートを正極と負極との間に配置して使用することが一般的であった。
例えば、下記の特許文献1には、親水化されたテトラフルオロエチレン延伸膜と、該延伸膜の表面に担持された側鎖を有するエチレン共重合体粒子とからなる多孔質シート状セパレータが開示されている。また、特許文献2には、ポリオレフィン樹脂等からなる多孔性基材の少なくとも片面に、オレフィン成分と不飽和カルボン酸成分とを共重合体成分として含有するポリオレフィン樹脂を含むセパレータ形成用水性スラリーを塗布してなる多孔質層を有するセパレータが開示されている。
A secondary battery such as a lithium ion secondary battery is preferably used as a portable power source, a high output power source for mounting on a vehicle, and the like because it is lightweight and can obtain a high energy density. For example, an electrode body constituting a lithium ion secondary battery includes a positive electrode including a positive electrode active material such as a lithium transition metal composite oxide, a negative electrode including a negative electrode active material such as a graphite material, and a separator separating the positive and negative electrodes. It has.
By the way, as a separator used for this type of secondary battery, there is a porous polymer film separator (separator sheet) formed from a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, or a fluororesin such as polytetrafluoroethylene, It has been common to use a sheet placed between a positive electrode and a negative electrode.
For example, Patent Document 1 below discloses a porous sheet-like separator comprising a hydrophilic tetrafluoroethylene stretched membrane and ethylene copolymer particles having side chains supported on the surface of the stretched membrane. ing. In Patent Document 2, a separator-forming aqueous slurry containing a polyolefin resin containing an olefin component and an unsaturated carboxylic acid component as a copolymer component is applied to at least one surface of a porous substrate made of a polyolefin resin or the like. A separator having a porous layer is disclosed.
ところで、車載用電源として用いられるリチウムイオン二次電池等の二次電池では、いっそうの高容量化、大型化が求められてきており、その要求に応える電池の一形態として、シート状の正極と負極とを交互に多数積層して比較的高容量で大サイズの電極体(以下「積層型電極体」という。)を備えるものがある。かかる積層型電極体は、積層された正負極シート間にそれぞれセパレータシートを配置する必要があるが、積層される正負極シートの枚数が増大するに従って、使用されるセパレータシートの数量も増すため、部品数増加による製造工程の煩雑化やコスト高につながる構成といえる。 By the way, in secondary batteries such as lithium ion secondary batteries used as in-vehicle power supplies, there has been a demand for higher capacity and larger size. As one form of battery that meets the demand, a sheet-like positive electrode and Some of them have a relatively large capacity and large size electrode body (hereinafter referred to as “laminated electrode body”) by laminating a plurality of negative electrodes alternately. In such a laminated electrode body, it is necessary to dispose separator sheets between the laminated positive and negative electrode sheets, but the number of separator sheets used increases as the number of positive and negative electrode sheets to be laminated increases. It can be said that the manufacturing process is complicated due to an increase in the number of parts and the cost is increased.
近年、かかる多孔質シート状のセパレータの代替として、正極または負極の表面に、セパレータとして機能する多孔質絶縁層を直接的に形成することが提案されている。このような正極または負極(以下、正極または負極のいずれでもよいとき、単に「電極」という。)の表面に形成された多孔質絶縁層(以下、「電極一体型セパレータ」ともいう。)を採用することにより、二次電池の高容量化、大型化に伴う電極体の部品数の増大を防ぎ(即ち、独立した多孔質シート状セパレータが不要となる。)、コスト増を抑えることが期待できる。 In recent years, as an alternative to such a porous sheet-like separator, it has been proposed to directly form a porous insulating layer functioning as a separator on the surface of a positive electrode or a negative electrode. A porous insulating layer (hereinafter also referred to as “electrode-integrated separator”) formed on the surface of such a positive electrode or negative electrode (hereinafter simply referred to as “electrode” when either positive electrode or negative electrode may be used) is employed. By doing so, it is possible to prevent an increase in the number of parts of the electrode body accompanying an increase in capacity and size of the secondary battery (that is, an independent porous sheet-like separator is unnecessary), and an increase in cost can be expected. .
上記のような電極一体型セパレータとして機能する多孔質絶縁層は、セパレータシートのような多孔質基材を有しておらず、ポリオレフィン系樹脂等の絶縁性ポリマー粒子を電極の表面に付着させることによって形成される。かかるポリマー粒子の集合体からなる多孔質絶縁層では、良好なイオン透過性(例えばリチウムイオン透過性)を実現する多孔率の確保とともに、電極表面(典型的には電極集電体上に形成された電極活物質層)から多孔質絶縁層を構成しているポリマー粒子が剥離することを防ぐために高い接着性が要求される。これに関し、結着材(バインダ)を加える(或いは結着材の含有率を高める)ことによって多孔質絶縁層の接着性を向上させることができるが、結着材が多量に存在すると電池の内部抵抗増大の要因となり得、また、多孔率が低下してイオン透過性に影響することも考えられるため、あまり好ましいことではない。
従って、従来のポリマー粒子からなる多孔質絶縁層(電極一体型セパレータ)の接着性能に関してはまだ改良の余地があり、さらに高い接着性が望まれている。
本発明は、電極一体型セパレータとしても機能し得る多孔質絶縁層に関する上記改良をめざして創出されたものであり、良好なイオン透過性を維持しつつ高い接着性を実現する多孔質絶縁層を提供し、あわせて、当該多孔質絶縁層をセパレータ(好ましくは電極一体型セパレータ)として備えた二次電池の提供を目的とする。
The porous insulating layer functioning as an electrode-integrated separator as described above does not have a porous substrate such as a separator sheet, and adheres insulating polymer particles such as polyolefin resin to the surface of the electrode. Formed by. A porous insulating layer made of an aggregate of such polymer particles is formed on the electrode surface (typically on the electrode current collector) while ensuring the porosity to achieve good ion permeability (for example, lithium ion permeability). In order to prevent the polymer particles constituting the porous insulating layer from being separated from the electrode active material layer), high adhesion is required. In this regard, the adhesion of the porous insulating layer can be improved by adding a binder (or increasing the binder content), but if there is a large amount of binder, the inside of the battery This is not preferable because it can cause an increase in resistance, and it can also be considered that the porosity decreases and affects the ion permeability.
Therefore, there is still room for improvement with respect to the adhesive performance of the porous insulating layer (electrode-integrated separator) made of conventional polymer particles, and higher adhesiveness is desired.
The present invention was created with the aim of improving the above-described porous insulating layer that can also function as an electrode-integrated separator, and provides a porous insulating layer that achieves high adhesion while maintaining good ion permeability. Another object is to provide a secondary battery provided with the porous insulating layer as a separator (preferably an electrode-integrated separator).
本発明者は、従来の電極一体型セパレータを構成する多孔質絶縁層の接着特性を検討し、カルボキシル基の存在量を制御することにより、良好なイオン透過性(例えばリチウムイオン透過性)を維持しつつ、電極表面(典型的には電極集電体上に形成された電極活物質層)に対する接着性能を向上させ得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、ここで開示される二次電池は、
正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、該正負極間に存在して前記正極活物質層と前記負極活物質層との間を絶縁する多孔質絶縁層とを備える。
そして、ここで開示される二次電池では、
前記多孔質絶縁層がポリオレフィン樹脂からなるポリマー粒子であって、少なくともカルボキシル基が存在するカルボキシル化表面を有するポリマー粒子を含んでおり、且つ、
前記多孔質絶縁層は、XPS(X線光電子分光法)によるC1sスペクトルをカーブフィッティングして得られる各ピークの面積比において、O=C−O−のピーク面積(A)と、sp3(C−CおよびC−H)のピーク面積(B)との比であるA/B比(%表示)が、5%以上13%以下であることを特徴とする。
The present inventor has examined the adhesion characteristics of the porous insulating layer constituting the conventional electrode-integrated separator, and maintains good ion permeability (for example, lithium ion permeability) by controlling the abundance of carboxyl groups. However, it has been found that the adhesion performance to the electrode surface (typically an electrode active material layer formed on the electrode current collector) can be improved, and the present invention has been completed.
That is, the secondary battery disclosed here is
A positive electrode having a positive electrode active material layer; a negative electrode having a negative electrode active material layer; and a porous insulating layer that exists between the positive and negative electrodes and insulates between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. .
And in the secondary battery disclosed here,
The porous insulating layer is a polymer particle made of a polyolefin resin, and includes a polymer particle having a carboxylated surface in which at least a carboxyl group is present; and
The porous insulating layer has an O = C—O— peak area (A) and sp 3 (C) in an area ratio of each peak obtained by curve fitting a C1s spectrum by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). The A / B ratio (in%), which is the ratio to the peak area (B) of -C and C-H), is from 5% to 13%.
上記のとおり、ここで開示される二次電池は、正負極間に存在して正極活物質層と負極活物質層との間を絶縁するいわゆるセパレータとして機能する多孔質絶縁層が、ポリオレフィン樹脂からなるポリマー粒子を主体に構成されており、該ポリマー粒子として、表面に少なくともカルボキシル基が存在するカルボキシル化表面を有するポリマー粒子を含む。
そして、多孔質絶縁層は、XPS(X線光電子分光法)によるC1sスペクトルをカーブフィッティング(典型的には非線形最小二乗法に基づくフィッティング)により波形分離して得られる各ピークの面積比において、O=C−O−のピーク面積(A)と、sp3(C−CおよびC−H)のピーク面積(B)との比であるA/B比(%表示で示す。以下同じ。)が、5%以上13%以下であることを特徴とする。
かかる構成の結果、イオン透過性を良好に維持しつつ高い接着性能を有する多孔質絶縁層を実現することができる。従って、ここで開示される二次電池では、接着強度に優れる多孔質絶縁層からなるセパレータ(典型的には電極一体型セパレータ)が備えられることにより、正負極からなる電極体(特に上述の積層型電極体)の物理的(構造的)な安定性が向上し、高い信頼性や耐久性を実現することができる。
また、上記構成の多孔質絶縁層を、特に電極一体型セパレータとして機能させることにより、多孔質シート状セパレータを別途用意することが不要となり、電極体を構築するための部品数の増大やコスト増を抑えることができる。
As described above, the secondary battery disclosed herein has a porous insulating layer that functions as a so-called separator that exists between the positive and negative electrodes and insulates between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, from a polyolefin resin. The polymer particles mainly include polymer particles having a carboxylated surface in which at least a carboxyl group is present on the surface.
The porous insulating layer has an area ratio of each peak obtained by waveform separation of the C1s spectrum by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) by curve fitting (typically fitting based on nonlinear least squares method). = A / B ratio (shown in%. The same applies hereinafter) which is the ratio of the peak area (A) of C—O— to the peak area (B) of sp 3 (C—C and C—H). It is 5% or more and 13% or less.
As a result of this configuration, a porous insulating layer having high adhesion performance while maintaining good ion permeability can be realized. Therefore, in the secondary battery disclosed herein, a separator (typically an electrode-integrated separator) made of a porous insulating layer having excellent adhesive strength is provided, so that an electrode body made of positive and negative electrodes (especially the above-described laminate). The physical (structural) stability of the mold electrode body is improved, and high reliability and durability can be realized.
Further, by making the porous insulating layer having the above structure function as an electrode-integrated separator in particular, it becomes unnecessary to separately prepare a porous sheet-like separator, increasing the number of parts for constructing the electrode body and increasing the cost. Can be suppressed.
以下、ここで開示される二次電池の典型例であるリチウムイオン二次電池についての好適な一実施形態を説明する。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここで開示される二次電池の製造や使用に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。
なお、本明細書において「二次電池」とは、所定の電気エネルギーを繰り返し取り出し得る蓄電装置をいう。例えば、電解質中のアルカリ金属イオンが電荷の移動を担うリチウムイオン二次電池、ナトリウムイオン二次電池等、或いは、電気二重層キャパシタ(例えばリチウムイオンキャパシタ)は、ここでいう二次電池に包含される典型例である。「電極体」とは、正極、負極、およびセパレータとして機能する多孔質絶縁層を含む電池の主体を成す構造体をいう。「正極活物質」または「負極活物質」(これらを総称して「電極活物質」という。)は、電荷担体となる化学種(例えば、リチウムイオン二次電池においてはリチウムイオン、ナトリウムイオン二次電池においてはナトリウムイオン)を可逆的に吸蔵および放出可能な化合物(正極活物質または負極活物質)をいう。
また、本明細書において「カルボキシル基」は、ヒドロキシ基部分にプロトンが存在する−COOHと、プロトンが遊離した−COO−(塩の形態であり得る)とを包含する用語である。「カルボキシル化表面」とは、特に限定されない種々の手法によってカルボキシル基が導入された(カルボキシル基リッチとなった)ポリマー粒子の表面をいう。
Hereinafter, a preferred embodiment of a lithium ion secondary battery which is a typical example of the secondary battery disclosed herein will be described. Matters necessary for the manufacture and use of the secondary battery disclosed herein, other than the matters specifically mentioned in the present specification, are understood as design matters by those skilled in the art based on the prior art in this field. obtain.
Note that in this specification, a “secondary battery” refers to a power storage device that can repeatedly extract predetermined electrical energy. For example, a lithium ion secondary battery, a sodium ion secondary battery, or the like, or an electric double layer capacitor (for example, a lithium ion capacitor) in which an alkali metal ion in an electrolyte is responsible for charge transfer is included in the secondary battery here. This is a typical example. The “electrode body” refers to a structure constituting the main body of a battery including a positive electrode, a negative electrode, and a porous insulating layer that functions as a separator. “Positive electrode active material” or “negative electrode active material” (collectively referred to as “electrode active material”) is a chemical species serving as a charge carrier (for example, lithium ion, sodium ion secondary in a lithium ion secondary battery). A compound (positive electrode active material or negative electrode active material) capable of reversibly occluding and releasing (sodium ion in a battery).
In the present specification, the “carboxyl group” is a term including —COOH in which a proton is present in the hydroxy group portion and —COO − (which may be in the form of a salt) in which the proton is liberated. “Carboxylated surface” refers to the surface of polymer particles into which carboxyl groups have been introduced (become rich in carboxyl groups) by various techniques that are not particularly limited.
図1に示すように、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100は、金属製のケース50を備える。このケース(外容器)50は、上面部が開放された開口部である扁平な直方体状の角型ケース本体52と、その開口部を塞ぐ蓋体54とを備えている。かかるケース(外容器)の形状から本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100は、角型リチウムイオン二次電池ともいわれる密閉形状の非水電解質電池である。なお、電池のケース自体は、金属製である必要はなく、樹脂製ケース又はラミネートフィルム製ケースであってもよい。
蓋体54には、一方の集電端子であって本実施形態に係る電極体(積層型電極体)80の正極10の一端(集電体露出部)16と接続するアルミニウムやアルミニウム合金製である正極集電端子70、および、他方の集電端子であって電極体80の負極20の一端(集電体露出部)26と接続する銅や銅合金製である負極集電端子72が設けられている。
ケース50の内部には、ケース50の幅広面の形状に対応する矩形シート状の正極(正極シート)10および同様の矩形シート状の負極(負極シート)20が、交互に積層されて形成された積層型電極体80が非水電解質(ここでは非水電解液)とともに収容されている。ケース50の一部には、従来のこの種のリチウムイオン二次電池と同様、ケース50内部で発生したガスをケース50の外部に排出するための安全弁等のガス排出機構が設けられているが、本発明を特徴付けるものではないため、詳細な説明を省略する。
As shown in FIG. 1, the lithium ion
The
In the
次に本実施形態に係る電極体80について説明する。
各負極シート20は、銅箔等からなる負極集電体22と、その両面に形成された負極活物質を主成分とする負極活物質層(図示せず)とを有する。但し、負極活物質層は負極シート20の幅方向の一方の側縁(即ち、電池の蓋体54と平行する横方向の一方の端部)には形成されておらず、負極集電体22を一定の幅にて露出させた負極集電体露出部26が形成されている。
一方、各正極シート10は、アルミニウム箔等からなる正極集電体12と、その両面に形成された正極活物質を主成分とする正極活物質層14とを有する。但し、正極活物質層14は、正極シート10の幅方向の一方の側縁(負極集電体露出部26とは反対側の端部)には設けられておらず、正極集電体12を一定の幅にて露出させた正極集電体露出部16が形成されている。
Next, the
Each
On the other hand, each
本実施形態において正極活物質および負極活物質は特に限定されず、この種の従来の電池で用いられるものであればよい。リチウムイオン二次電池の正極活物質として、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な材料であって、リチウム元素と一種または二種以上の遷移金属元素とを含むリチウム含有化合物(リチウム遷移金属複合酸化物)を好適に用いることができる。正極活物質粒子(二次粒子)の平均粒子径は、概ね1μm以上25μm以下であることが好ましい。正極活物質粒子の粒子径(ならびに平均粒子径:D50)は当該分野で公知の方法、例えばレーザー回折・光散乱法やコールカウンター法に基づく測定によって求めることができる。
一方、リチウムイオン二次電池の負極活物質の好適例として、黒鉛(グラファイト)等の炭素材料が挙げられる。特に黒鉛材料の使用が好ましい。
負極活物質として使用する黒鉛材料の形態としては、特に限定はなく、いわゆる鱗片状(フレーク形状)であっても、球形状であってもよい。また、黒鉛粒子の平均粒子径は、特に制限はないが、概ね5μm以上50μm以下であるものを好適に用いることができる。負極活物質粒子の粒子径(ならびに平均粒子径:D50)についても上記正極活物質粒子と同様の方法(レーザー回折・光散乱法、コールカウンター法、等)で測定することができる。
In the present embodiment, the positive electrode active material and the negative electrode active material are not particularly limited as long as they are used in this type of conventional battery. Lithium-containing compound (lithium transition metal composite oxide) that is a material capable of occluding and releasing lithium ions as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery and containing lithium element and one or more transition metal elements Can be suitably used. The average particle diameter of the positive electrode active material particles (secondary particles) is preferably about 1 μm or more and 25 μm or less. The particle diameter (and average particle diameter: D50) of the positive electrode active material particles can be determined by a method known in the art, for example, measurement based on a laser diffraction / light scattering method or a call counter method.
On the other hand, as a suitable example of the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery, a carbon material such as graphite can be cited. In particular, the use of a graphite material is preferable.
The form of the graphite material used as the negative electrode active material is not particularly limited, and may be a so-called scaly shape (flake shape) or a spherical shape. Moreover, the average particle diameter of the graphite particles is not particularly limited, but those having a particle size of about 5 μm to 50 μm can be preferably used. The particle diameter (and average particle diameter: D50) of the negative electrode active material particles can also be measured by the same method (laser diffraction / light scattering method, call counter method, etc.) as the positive electrode active material particles.
正極活物質層および負極活物質層は、それぞれ、正極活物質(または負極活物質)を種々の添加材とともに混合して調製した組成物(例えば、溶媒を加えて調製したペースト状(スラリー状)供給材料、あるいは、活物質を添加材とともに造粒して得た造粒物)を正極集電体12(または負極集電体22)上に所定の厚みに付着させ、必要に応じて乾燥、プレス処理等を行うことにより形成することができる。添加材としては、正極活物質層には導電材やバインダが挙げられ、負極活物質層にはバインダが挙げられるが、これら添加材の種類は、従来この種のリチウムイオン二次電池で用いられているものであればよく、特に制限はない。 Each of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is a composition prepared by mixing a positive electrode active material (or a negative electrode active material) with various additives (for example, a paste (slurry) prepared by adding a solvent) A supply material or a granulated product obtained by granulating an active material together with an additive) is attached to the positive electrode current collector 12 (or the negative electrode current collector 22) to a predetermined thickness, and is dried if necessary. It can be formed by performing a press treatment or the like. Examples of the additive include a conductive material and a binder in the positive electrode active material layer, and a binder in the negative electrode active material layer. These additive types are conventionally used in this type of lithium ion secondary battery. There is no particular limitation as long as it is.
また、電極体80の耐熱性を向上させるため、正極または負極のいずれかまたは両方において、多孔質の耐熱層(Heat Resistance Layer:HRL)を活物質層上に形成してもよい。耐熱層は、典型的には、平均粒子径が3μm以下のアルミナ、ベーマイト、シリカ、チタニア等の無機フィラー(粒子)を主体とし、典型的にはさらにバインダを含む。バインダとしては、活物質層を形成するのに用いられるものと同様のものが好的に使用できる。耐熱層の形成自体は従来公知の工法で行えばよく、特別な手法を要しない。
In addition, in order to improve the heat resistance of the
本実施形態に係る積層型電極体80は、一般的なポリマーフィルムからなるシート状セパレータに代えて、電極一体型セパレータを備えている。以下、詳細に説明する。
図1中の破断部分に示すように、本実施形態において、電極一体型セパレータを構成する多孔質絶縁層40が、負極活物質層上に形成されている。具体的には、多孔質絶縁層40は、ポリオレフィン樹脂からなるポリマー粒子(以下、単に「ポリマー粒子」という。)によって構成されている。多孔質絶縁層40には、二次電池におけるセパレータとしての機能を失わない限りにおいて、種々の添加成分を含み得る。例えば、ポリマー粒子をリンクさせるためのリンカー(例えばセルロースナノファイバーのような繊維材)、或いは、カルボキシメチルセルロース(CMC)のような増粘剤等を、適量添加することができる。
The
As shown in the broken portion in FIG. 1, in this embodiment, the porous insulating
多孔質絶縁層40は、主成分たるポリマー粒子と、所望により添加される種々の添加成分とを、適当な溶媒(例えば、蒸留水等の水系溶媒)中に分散させて多孔質絶縁層形成用懸濁液を調製し、当該懸濁液をダイノズル方式、ブレード方式、グラビアロール方式等、種々の塗工方式によって負極活物質層上に塗布し、さらに乾燥により溶媒を蒸発させることにより形成することができる。
なお、ここで開示される二次電池に備えられる多孔質絶縁層40は、負極活物質層上に形成されることは必須要件ではなく、正極活物質層上に形成されていてもよい。或いは、両方の活物質層上に形成されていてもセパレータとして機能すればよい。或いはまた、電極一体型セパレータとせず、他のシート状多孔質基材の表面に多孔質絶縁層40を形成して正負極とは別体のセパレータとして提供してもよい。
The porous insulating
Note that the porous insulating
多孔質絶縁層40を構成するポリマー粒子としては、ポリオレフィン樹脂からなるポリマー粒子であればよく、特に制限はないが、ポリエチレン樹脂もしくはポリプロピレン樹脂からなるものが、良好な絶縁性および化学的安定性の観点から好ましい素材である。
また、使用するポリマー粒子の粒径は、セパレータとして機能する限り特に制限はないが、コールカウンター法に基づく平均粒子径(メジアン径(D50)をいう。)が、1μm以上であり、10μm以下であることが好ましく、2μm以上であり、5μm以下であることが特に好ましい。
The polymer particles constituting the porous insulating
The particle size of the polymer particles used is not particularly limited as long as it functions as a separator, but the average particle size based on the Cole counter method (referred to as the median diameter (D50)) is 1 μm or more and 10 μm or less. It is preferably 2 μm or more and particularly preferably 5 μm or less.
ここで開示される多孔質絶縁層は、以下の特徴:
(1)ポリオレフィン樹脂からなるポリマー粒子であって、少なくともカルボキシル基が存在するカルボキシル化表面を有するポリマー粒子を含む;且つ、
(2)XPS(X線光電子分光法)によるC1sスペクトルをカーブフィッティングして得られる各ピークの面積比において、O=C−O−のピーク面積(A)と、sp3(C−CおよびC−H)のピーク面積(B)との比であるA/B比(%表示)が、5%以上13%以下である;
を有することを特徴とする。
このようなカルボキシル基リッチな表面特性を有するポリマー粒子を備え、カルボキシル基の存在量が所定範囲にある多孔質絶縁層は、電極活物質層との接着性能を向上させることができる。このため、電極活物質層(本実施形態では負極活物質層)から当該多孔質絶縁層が剥離し難くなり、積層型電極体の構造安定性をより向上させることができる。
The porous insulating layer disclosed herein has the following characteristics:
(1) polymer particles comprising a polyolefin resin, including polymer particles having a carboxylated surface in which at least a carboxyl group is present; and
(2) In the area ratio of each peak obtained by curve fitting the C1s spectrum by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), O = C—O— peak area (A) and sp 3 (C—C and C A / B ratio (in%) which is a ratio of -H) to the peak area (B) is 5% or more and 13% or less;
It is characterized by having.
A porous insulating layer including polymer particles having such carboxyl group-rich surface characteristics and having an abundance of carboxyl groups in a predetermined range can improve the adhesion performance with the electrode active material layer. For this reason, the said porous insulating layer becomes difficult to peel from an electrode active material layer (this embodiment negative electrode active material layer), and the structural stability of a laminated electrode body can be improved more.
このようなカルボキシル基リッチな表面特性(カルボキシル化表面)を有するポリマー粒子は、基材たるポリオレフィン樹脂からなるポリマー粒子の表面を、従来公知の種々の手法によりカルボキシル化することによって製造することができる。
例えば、プラズマ処理、オゾン処理、等の物理的手段、カルボキシル基を有するモノマーを反応させてポリマー粒子の表面にカルボキシル基を導入する種々の化学的手段を採用することができる。なお、ポリマー粒子の表面に所望の量のカルボキシル基を導入する手法自体は、従来技術の範疇であり、本発明を特徴付けるものではないため、詳細な説明は省略する。
Such polymer particles having carboxyl group-rich surface properties (carboxylated surface) can be produced by carboxylating the surface of polymer particles made of a polyolefin resin as a base material by various conventionally known methods. .
For example, physical means such as plasma treatment and ozone treatment, and various chemical means for introducing a carboxyl group onto the surface of polymer particles by reacting a monomer having a carboxyl group can be employed. Note that the technique itself for introducing a desired amount of carboxyl groups on the surface of the polymer particles is within the scope of the prior art and does not characterize the present invention, and therefore will not be described in detail.
ここで開示される上記(2)の特徴は、市販されるXPS装置を用いた表面分析によって決定することができる。換言すれば、XPS装置を用いた表面分析を指標としつつ、多孔質絶縁層(ひいてはポリマー粒子の表面)におけるカルボキシル基の存在量を所定レベルに調整することができる。
特に限定するものではないが、例えば市販のXPS装置(μ−XPS装置)を使用し、多孔質絶縁層の試料(例えば、負極活物質層上に多孔質絶縁層を形成した負極の切片)に対して、X線:単色化AlKa線、検出領域:50μm〜200μm(例えば100μm)、検出深さ:4nm〜5nm(取出し角45°)の条件で、表面分析を行う。
具体的には、ナロースキャン(典型的には280eV〜295eVの結合エネルギー範囲を含む、0.1eVステップのナロースキャン)で得られたC1sスペクトルについて、SP3のC−C(C−H)ピークがおおよそ284.8eVの位置になるよう補正を行った後、O=C−O−ピークが288〜289eV付近(例えば288.9eV)の条件で波形分離、カーブフィッティング(典型的には非線形最小二乗法に基づくフィッティング)を行い、得られた各ピークの面積比において、O=C−O−のピーク面積(A)と、sp3(C−CおよびC−H)のピーク面積(B)との比であるA/B比(%表示)を求めることができる。
ここで開示される技術では、多孔質絶縁層についての上記A/B比が、5%以上13%以下(より好ましくは11%以上13%以下)となるように、当該多孔質絶縁層に含まれるポリマー粒子のカルボキシル化の程度を調整したり、或いは、カルボキシル化の程度の異なる複数種のポリマー粒子を混合させて多孔質絶縁層を形成するとよい。
The feature of the above (2) disclosed here can be determined by surface analysis using a commercially available XPS apparatus. In other words, the amount of carboxyl groups in the porous insulating layer (and thus the surface of the polymer particles) can be adjusted to a predetermined level while using surface analysis using an XPS apparatus as an index.
Although not particularly limited, for example, a commercially available XPS device (μ-XPS device) is used, and a sample of a porous insulating layer (for example, a negative electrode slice in which a porous insulating layer is formed on a negative electrode active material layer). On the other hand, surface analysis is performed under the conditions of X-ray: monochromatic AlKa line, detection region: 50 μm to 200 μm (for example, 100 μm), detection depth: 4 nm to 5 nm (extraction angle 45 °).
Specifically, for a C1s spectrum obtained with a narrow scan (typically 0.1 eV step narrow scan including a binding energy range of 280 eV to 295 eV), the CC (C—H) peak of SP 3 Is corrected to a position of approximately 284.8 eV, and then waveform separation and curve fitting (typically nonlinear minimum two) is performed under the condition that the O = C-O-peak is around 288 to 289 eV (for example, 288.9 eV). (Fitting based on multiplicative method), and in the area ratio of each peak obtained, the peak area (A) of O = C—O— and the peak area (B) of sp 3 (C—C and C—H) A / B ratio (in%) can be obtained.
In the technique disclosed herein, the porous insulating layer includes the porous insulating layer so that the A / B ratio is 5% or more and 13% or less (more preferably 11% or more and 13% or less). The porous insulating layer may be formed by adjusting the degree of carboxylation of the polymer particles, or by mixing a plurality of types of polymer particles having different degrees of carboxylation.
そして、上記のようにして作製した正極シート10および上記多孔質絶縁層(電極一体型セパレータ)を備える負極シート20を、上記横方向の両側から集電体露出部16,26がそれぞれはみ出すように、正極シート10と負極シート20とを幅方向にややずらして重ね合わせる。このとき、各負極シート20に形成された多孔質絶縁層(電極一体型セパレータ)の接着機能によって積層された正負極シート10,20が相互に接着され、位置ズレを防止して、積層型電極体80の構造安定性を向上させることができる。
こうして構築された積層型電極体80では、正極シート10および負極シート20それぞれの集電体露出部16,26が横方向の両端にそれぞれはみ出ている。かかる正極側はみ出し部分および負極側はみ出し部分に、溶接等の接合手段によって正極集電端子70および負極集電端子72の一部分が接合される。
Then, the current collector exposed
In the
ケース50に収容する非水電解質(典型的には液状若しくはポリマー状(ゲル状)の非水電解質)としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられるものと同様のものを特に限定なく使用することができる。典型的な液状の非水電解質(非水電解液)として、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成のものが挙げられる。例えば、エチレンカーボネート等のカーボネート系溶媒を用いることができる。支持塩としては、LiPF6等のリチウム塩を用いることができる。一例として、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との混合溶媒(例えば体積比3:4:3)にLiPF6を約1mol/Lの濃度で含有させた非水電解液が挙げられる。
As the non-aqueous electrolyte (typically liquid or polymer (gel) non-aqueous electrolyte) accommodated in the
そして、蓋体54、電極体80および正負極集電端子70,72が一体となったものを、ケース本体52の上面部に設けられた開口部から該本体52内に電極体80を収容するようにして配置し、非水電解液を蓋体54に設けられた注液孔(図示せず)からケース本体52内に供給(注液)する。その後、注液孔を封止するとともに、上記開口部を蓋体54との溶接等によって封止することにより、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100の電池組立体の構築が完成する。なお、ケース50の封止プロセスや電解液の配置(注液)プロセスは、従来のリチウムイオン二次電池の製造で行われている手法と同様でよく、本発明を特徴付けるものではない。
Then, the
上述のようにして構築したリチウムイオン二次電池100を構成する電池組立体に対して、次に初期充電処理を行う。典型的には、該電池組立体の正極(正極集電端子70)と負極(負極集電端子72)との間に外部電源を接続し、常温(典型的には25℃±5℃程度)で、端子間の電圧が所定値となるまで充電する。
初期充電処理は、例えば上記リチウムイオン二次電池100における正極集電端子70と負極集電端子72との間に電圧計を接続し、この電圧計により測定電圧値をモニタリングし、予め設定された所定の電圧値に到達した時点で終了すればよい。また、かかる初期充電工程の終了後、コンディショニング処理として、上記定電流充電時の充電レートと同程度の電流値で放電処理を実施してもよく、次いでさらに上記電流値と同程度のレートで充放電サイクルを数回繰り返してもよい。あるいは、該充放電サイクルの充放電レートとは異なるレートで充放電サイクルを数回繰り返してもよい。
このようなコンディショニング処理を施すことによって、好適に使用可能な状態のリチウムイオン二次電池100が提供される。
Next, an initial charging process is performed on the battery assembly constituting the lithium ion
In the initial charging process, for example, a voltmeter is connected between the positive electrode
By performing such a conditioning process, the lithium ion
以下、ここで開示される多孔質絶縁層に関するいくつかの試験例を説明するが、本発明の範囲を試験例に示すものに限定することを意図したものではない。 Hereinafter, some test examples relating to the porous insulating layer disclosed herein will be described, but the scope of the present invention is not intended to be limited to those shown in the test examples.
<多孔質絶縁層(電極一体型セパレータ)を備えたリチウムイオン二次電池用負極の作製例:実施例1>
負極活物質として平均粒子径が約8μmの黒鉛を用い、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)と、バインダとしてのスチレンブタジエンゴム(SBR)とを、これらの材料の質量比が98:1:1となるようにイオン交換水で混合して、ペースト状の負極活物質層形成用材料を調製した。この材料を銅箔(負極集電体:厚み10μm)の両面に均一に塗付し、乾燥した後、ロールプレスによる圧縮処理を施すことによって、負極シートを作製した。
上記作製した負極シートの負極活物質層上に、市販のカルボキシル化された表面を有するポリエチレン粒子(コールカウンター法に基づく平均粒子径(以下同じ):3μm)を含むエマルジョン(三井化学(株)製品:ケミパール(登録商標)Wタイプ)を水系溶媒で適宜希釈し、さらに適量の増粘剤を添加して粘度を適当レベルに調整しつつ多孔質絶縁層形成用懸濁液を調製した。次いで、上記調製した懸濁液を、リバースマイクログラビア塗工によって上記作製した負極シートの負極活物質層上に塗布した。
その後、乾燥することにより、膜厚12μmの多孔質絶縁層が負極活物質層上に形成された実施例1に係る負極シートを作製した。
<Example of production of a negative electrode for a lithium ion secondary battery provided with a porous insulating layer (electrode-integrated separator): Example 1>
Graphite having an average particle diameter of about 8 μm is used as the negative electrode active material, and carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener and styrene butadiene rubber (SBR) as a binder have a mass ratio of 98: 1: 1 was mixed with ion-exchanged water to prepare a paste-like negative electrode active material layer forming material. This material was uniformly applied on both sides of a copper foil (negative electrode current collector:
An emulsion (Mitsui Chemicals Co., Ltd. product) containing polyethylene particles having a carboxylated surface on the negative electrode active material layer of the prepared negative electrode sheet (average particle diameter based on the coal counter method (hereinafter the same): 3 μm) : Chemipearl (registered trademark) W type) was appropriately diluted with an aqueous solvent, and a suspension for forming a porous insulating layer was prepared while adding an appropriate amount of a thickener to adjust the viscosity to an appropriate level. Next, the prepared suspension was applied on the negative electrode active material layer of the negative electrode sheet prepared by reverse microgravure coating.
Then, the negative electrode sheet which concerns on Example 1 with which the 12-micrometer-thick porous insulating layer was formed on the negative electrode active material layer was produced by drying.
<実施例2>
上記エマルジョンに含まれるカルボキシル化された表面を有するポリエチレン粒子に対して質量比1:1となるように、等量のカルボキシル化されていない市販のポリエチレン粒子(平均粒子径:3μm)を配合して多孔質絶縁層形成用懸濁液を調製した以外は、実施例1と同様のプロセスによって、実施例2に係る負極シートを作製した。
<Example 2>
An equal amount of commercially available non-carboxylated polyethylene particles (average particle size: 3 μm) were blended so that the mass ratio was 1: 1 with respect to the polyethylene particles having a carboxylated surface contained in the emulsion. A negative electrode sheet according to Example 2 was produced by the same process as in Example 1 except that the suspension for forming the porous insulating layer was prepared.
<実施例3>
上記エマルジョンに含まれるカルボキシル化された表面を有するポリエチレン粒子に対して質量比1:2となるように、2倍量のカルボキシル化されていない市販のポリエチレン粒子(平均粒子径:3μm)を配合して多孔質絶縁層形成用懸濁液を調製した以外は、実施例1、2と同様のプロセスによって、実施例3に係る負極シートを作製した。
<Example 3>
Two times the amount of non-carboxylated commercially available polyethylene particles (average particle size: 3 μm) was blended so that the mass ratio was 1: 2 with respect to the polyethylene particles having a carboxylated surface contained in the emulsion. A negative electrode sheet according to Example 3 was produced by the same process as in Examples 1 and 2 except that the suspension for forming a porous insulating layer was prepared.
<実施例4>
上記エマルジョンに含まれるカルボキシル化された表面を有するポリエチレン粒子に対して質量比1:3となるように、3倍量のカルボキシル化されていない市販のポリエチレン粒子(平均粒子径:3μm)を配合して多孔質絶縁層形成用懸濁液を調製した以外は、実施例1〜3と同様のプロセスによって、実施例4に係る負極シートを作製した。
<Example 4>
Three times the amount of non-carboxylated commercially available polyethylene particles (average particle diameter: 3 μm) was blended so that the mass ratio was 1: 3 with respect to the polyethylene particles having a carboxylated surface contained in the emulsion. A negative electrode sheet according to Example 4 was produced by the same process as in Examples 1 to 3 except that the suspension for forming a porous insulating layer was prepared.
<比較例1>
市販のセパレータシート(膜厚20μmのPP/PE/PPからなる三層シート)の一方の表面に、無機フィラー(アルミナおよびベーマイト)とバインダとから構成される耐熱層(厚み4μm)が形成されたセパレータシートを比較例1とした。
<Comparative Example 1>
A heat-resistant layer (thickness 4 μm) composed of an inorganic filler (alumina and boehmite) and a binder was formed on one surface of a commercially available separator sheet (three-layer sheet made of PP / PE / PP having a thickness of 20 μm). The separator sheet was Comparative Example 1.
<XPSによる表面分析>
次に、上記実施例1〜4の負極(多孔質絶縁層)と比較例1のセパレータシートについて、XPSによる表面分析を行った。
具体的には、分析対象である負極またはセパレータシートを、1辺が約5mmの正方形に切り出し、XPS装置のサンプルホルダに配置した。XPS装置として、Physical Electronics社製の「QuanteraSXM」(商標)を使用し、X線:単色化AlKa線、検出領域:100μm、検出深さ:4nm〜5nm(取出し角45°)の条件で、表面分析を行った。
ナロースキャンで得られたC1sスペクトルを図2に示す。さらに、SP3のC−C(C−H)ピークが284.8eVの位置になるよう帯電補正を行った後、O=C−O−ピークが288〜289eV付近(例えば288.9eV)の条件で波形分離(カーブフィッティング)を行った。結果を図3に示す。図3に示すC2、C3、C4、C5の分離ピークが、それぞれ、C−C(&C−H)、C−O、C=O、O=C−O−を示している。
そして、かかるフィッティングの結果から、O=C−O−のピーク面積(A)と、sp3(C−CおよびC−H)のピーク面積(B)との比であるA/B比(%表示)を求めた。結果を表1の該当欄に示す。
表1に示すように、実施例1〜4は、カルボキシル化された表面を有するポリマー粒子の含有率が高いものほど(実施例1>2>3>4)、高いA/B比を示した。比較例1のセパレータシートについては、カルボキシル基の導入が意図的に行われていない結果、A/B比は、各実施例よりもかなり低い値を示した。
<Surface analysis by XPS>
Next, the surface analysis by XPS was performed on the negative electrode (porous insulating layer) of Examples 1 to 4 and the separator sheet of Comparative Example 1.
Specifically, the negative electrode or separator sheet to be analyzed was cut into a square having a side of about 5 mm and placed in a sample holder of an XPS apparatus. As the XPS device, “QuanteraSXM” (trademark) manufactured by Physical Electronics Co., Ltd. is used, and the surface is X-ray: monochromatic AlKa line, detection region: 100 μm, detection depth: 4 nm to 5 nm (extraction angle 45 °). Analysis was carried out.
The C1s spectrum obtained by narrow scan is shown in FIG. Furthermore, after performing the charge correction so that the C—C (C—H) peak of SP 3 is positioned at 284.8 eV, the condition that the O═C—O— peak is around 288 to 289 eV (for example, 288.9 eV). Waveform separation (curve fitting) was performed. The results are shown in FIG. The separation peaks of C2, C3, C4, and C5 shown in FIG. 3 indicate C—C (& C—H), C—O, C═O, and O═C—O—, respectively.
From the result of such fitting, the A / B ratio (%), which is the ratio between the peak area (A) of O = C—O— and the peak area (B) of sp 3 (C—C and C—H). Display). The results are shown in the corresponding column of Table 1.
As shown in Table 1, Examples 1-4 showed a higher A / B ratio as the content of polymer particles having a carboxylated surface was higher (Example 1>2>3> 4). . About the separator sheet of the comparative example 1, as a result of not having introduce | transduced the carboxyl group intentionally, A / B ratio showed the value considerably lower than each Example.
<透気度の測定>
上記実施例1〜4のそれぞれで使用した多孔質絶縁層形成用懸濁液を、透気度:2秒/100ccの所定サイズの金網に含浸させ、当該金網上に相互に同じ厚みの多孔質絶縁層をそれぞれ形成した(実施例1〜4)。また、上記比較例1で使用したセパレータシートについても上記金網に貼り付け、透気度の測定に供した。
透気度の測定は、(株)東洋精機製作所製のガーレ式デンソメータ(透気度試験機)を使用して行った。具体的には、上記作製した実施例1〜4および比較例1の多孔質絶縁層(セパレータ)付き金網を、それぞれ、デンソメータにセットし、100mlの空気が透過する時間を透気度としてカウントした。結果を表1の該当欄に示す。
ポリオレフィン樹脂からなる基材を有さない実施例1〜4については、いずれも良好な透気度を示した。
<Measurement of air permeability>
The suspension for forming a porous insulating layer used in each of the above Examples 1 to 4 was impregnated into a wire mesh of a predetermined size having an air permeability of 2 seconds / 100 cc, and the porous materials having the same thickness on the wire mesh. Insulating layers were formed (Examples 1 to 4). In addition, the separator sheet used in Comparative Example 1 was also attached to the wire mesh and subjected to air permeability measurement.
The air permeability was measured using a Gurley type densometer (air permeability tester) manufactured by Toyo Seiki Seisakusho. Specifically, the metal mesh with the porous insulating layer (separator) of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 prepared above was set in a densometer, and the time required for 100 ml of air to pass through was counted as the air permeability. . The results are shown in the corresponding column of Table 1.
About Examples 1-4 which do not have the base material which consists of polyolefin resins, all showed favorable air permeability.
<剥離強度の測定>
上記実施例1〜4に係る負極シートを、耐熱層付き正極シートと貼り合わせ、剥離強度を調べた。具体的には以下の通りである。
正極活物質として平均粒子径が約15μmの三元系リチウム含有複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)を用い、導電材としてのアセチレンブラックと、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを、これらの材料の質量比が94:3:3となるようにN−メチルピロリドン(NMP)で混合して、ペースト状の正極活物質層形成用材料を調製した。この材料をアルミニウム箔(正極集電体:厚み15μm)の両面に均一に塗付し、乾燥した後、ロールプレスによる圧縮処理を施すことによって、正極シートを作製した。次に正極活物質層の一方の面に無機フィラー(アルミナおよびベーマイト)とバインダとから構成される耐熱層(厚み4μm)を形成した。
<Measurement of peel strength>
The negative electrode sheet which concerns on the said Examples 1-4 was bonded together with the positive electrode sheet with a heat-resistant layer, and peeling strength was investigated. Specifically, it is as follows.
A ternary lithium-containing composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) having an average particle size of about 15 μm is used as the positive electrode active material, and acetylene black as a conductive material and polyfluoride as a binder. Vinylidene chloride (PVdF) was mixed with N-methylpyrrolidone (NMP) so that the mass ratio of these materials was 94: 3: 3 to prepare a paste-form positive electrode active material layer forming material. This material was uniformly applied to both surfaces of an aluminum foil (positive electrode current collector: thickness 15 μm), dried, and then subjected to compression treatment by a roll press to prepare a positive electrode sheet. Next, a heat-resistant layer (thickness 4 μm) composed of an inorganic filler (alumina and boehmite) and a binder was formed on one surface of the positive electrode active material layer.
そして、上記実施例1〜4に係る負極シートのいずれかと、上記作製した正極シートとを、それぞれ幅が20mm、長さが約300mmに切断し、ロールプレスで適度な荷重をかけつつ、負極側の多孔質絶縁層と、正極側の耐熱層とが対面するようにして貼り合わせて試験片(実施例1〜4)を作製した。
こうして得られた試験片の負極側を両面テープにて固定治具に固定し、正極側をオートグラフで鉛直に引っ張る90°剥離試験を行った。その際、横軸を引張距離、縦軸を引張強度(剥離強度)として最大剥離強度を求めた。結果を表1の該当欄に示す。
実施例1〜4は、いずれも高い剥離強度を示した。特にA/B比が11%以上の実施例1および実施例2については、剥離強度が10mN/cmを上回る高い剥離強度を示した。このことは、セパレータとして機能する多孔質絶縁層(換言すれば該多孔質絶縁層に含まれるポリマー粒子)にカルボキシル基の存在量が多いほど、剥離強度が高くなることを示すものである。
Then, any one of the negative electrode sheets according to Examples 1 to 4 and the produced positive electrode sheet were cut into a width of 20 mm and a length of about 300 mm, respectively, and an appropriate load was applied with a roll press while the negative electrode side was applied. Test pieces (Examples 1 to 4) were prepared by bonding the porous insulating layer and the heat-resistant layer on the positive electrode side so as to face each other.
A 90 ° peel test was performed in which the negative electrode side of the test piece thus obtained was fixed to a fixing jig with a double-sided tape, and the positive electrode side was pulled vertically by an autograph. At that time, the maximum peel strength was determined with the horizontal axis as the tensile distance and the vertical axis as the tensile strength (peel strength). The results are shown in the corresponding column of Table 1.
Examples 1 to 4 all exhibited high peel strength. In particular, Example 1 and Example 2 having an A / B ratio of 11% or more showed high peel strength with a peel strength exceeding 10 mN / cm. This indicates that the greater the amount of carboxyl groups in the porous insulating layer functioning as a separator (in other words, the polymer particles contained in the porous insulating layer), the higher the peel strength.
以上、本発明を詳細に説明したが、上記の好適な実施形態ならびに実施例はあくまでも例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば上記実施形態および試験例は、負極シート側に多孔質絶縁層を形成しているが、この形態に限られず、上述したのと同様の作用効果は、正極シート側に多孔質絶縁層を形成した場合にも奏することができる。
また、本発明を具現化する二次電池の形態は、リチウムイオン二次電池に限られず、ナトリウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタその他の種々のタイプの二次電池に適用できる。
As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, said preferred embodiment and an Example are only illustrations to the last, Comprising: The above-mentioned specific example is variously modified and changed in the invention disclosed here. .
For example, in the above embodiment and test example, the porous insulating layer is formed on the negative electrode sheet side. However, the present invention is not limited to this form, and the same effect as described above forms the porous insulating layer on the positive electrode sheet side. You can also play it.
The form of the secondary battery embodying the present invention is not limited to the lithium ion secondary battery, and can be applied to various types of secondary batteries such as a sodium ion secondary battery, an electric double layer capacitor, and the like.
10 正極シート
12 正極集電体
14 正極活物質層
16 正極集電体露出部
20 負極シート
22 負極集電体
26 負極集電体露出部
40 多孔質絶縁層(電極一体型セパレータ)
50 電池ケース
52 ケース本体
54 蓋体
70 集電端子(正極集電端子)
72 集電端子(負極集電端子)
80 積層型電極体
100 リチウムイオン二次電池
DESCRIPTION OF
50
72 Current collector terminal (Negative electrode current collector terminal)
80
Claims (1)
負極活物質層を有する負極と、
前記正負極間に存在し、前記正極活物質層と前記負極活物質層との間を絶縁する多孔質絶縁層と、
を備える二次電池であって、
前記多孔質絶縁層は、
ポリオレフィン樹脂からなるポリマー粒子であって、少なくともカルボキシル基が存在するカルボキシル化表面を有するポリマー粒子を含んでおり、且つ、
XPS(X線光電子分光法)によるC1sスペクトルをカーブフィッティングして得られる各ピークの面積比において、O=C−O−のピーク面積(A)と、sp3(C−CおよびC−H)のピーク面積(B)との比であるA/B比(%表示)が、5%以上13%以下である、
ことを特徴とする、二次電池。
A positive electrode having a positive electrode active material layer;
A negative electrode having a negative electrode active material layer;
A porous insulating layer that exists between the positive and negative electrodes and insulates between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer;
A secondary battery comprising:
The porous insulating layer is
Polymer particles comprising a polyolefin resin, comprising polymer particles having a carboxylated surface in which at least a carboxyl group is present, and
In the area ratio of each peak obtained by curve fitting the C1s spectrum by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), O = C—O— peak area (A) and sp 3 (C—C and C—H) A / B ratio (in%) which is a ratio to the peak area (B) of 5% or more and 13% or less,
A secondary battery characterized by that.
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