JP2010073402A - Method for manufacturing negative electrode for lithium secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce irreversible capacity and improve charge and discharge cycle characteristics in a lithium secondary battery. <P>SOLUTION: The method for manufacturing a negative electrode for the lithium secondary battery includes a process (A) in which an active material film 53 containing silicon is formed on a current collector 51, a process (B) in which lithium 55 is given to the active material film 53 in pressure-reduced state in a chamber, a process (C) in which, after the process (B), carbon dioxide is supplied into the chamber of pressure-reduced state and the pressure in the chamber is increased, and a process (D) in which, after the process (C), the current collector 51 with the active material film 53 formed is held in a prescribed temperature in the atmosphere containing carbon dioxide. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウム二次電池用負極の製造方法に関し、特に集電体上にケイ素薄膜、または、ケイ素を主成分とする薄膜が形成された負極の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a negative electrode for a lithium secondary battery, and more particularly to a method for manufacturing a negative electrode in which a silicon thin film or a thin film containing silicon as a main component is formed on a current collector.

リチウムイオン二次電池は、例えば電子機器の駆動用電源として広く用いられており、さらなる高容量化が望まれている。   Lithium ion secondary batteries are widely used, for example, as a power source for driving electronic devices, and a further increase in capacity is desired.

電池のさらなる高容量化のために、種々の負極活物質が研究されている。容量が高い負極活物質としては、リチウムと金属間化合物を形成する材料であるケイ素や錫などの合金や酸化物が有望である。例えば、ケイ素の理論放電容量は約4199mAh/gであり、現在主として負極に用いられている黒鉛の理論放電容量の11倍である。   Various negative electrode active materials have been studied in order to further increase the capacity of batteries. As a negative electrode active material having a high capacity, an alloy or oxide such as silicon or tin which is a material forming an intermetallic compound with lithium is promising. For example, the theoretical discharge capacity of silicon is about 4199 mAh / g, which is 11 times the theoretical discharge capacity of graphite currently used mainly for negative electrodes.

しかしながら、上記のような負極活物質を用いると、充放電の際の負極活物質に対するリチウムイオンの挿入および脱離の反応によって大きく膨張・収縮する。従って、上記負極活物質を用いてリチウム二次電池用の負極を構成すると、充放電の繰り返しによって、負極活物質が微粉化したり、負極活物質が集電体から脱離し、充放電サイクル特性の低下を引き起こすおそれがある。さらに、初期充電時に充電した容量のうち外部に取り出すことのできない容量、すなわち最初の充電容量と最初の放電容量との差(以下「不可逆容量」という。)が大きいために、負極活物質材料の持つ理論放電容量が高いという利点を十分に活かすことができないという問題もある。   However, when the negative electrode active material as described above is used, it expands and contracts greatly due to the reaction of insertion and desorption of lithium ions with respect to the negative electrode active material during charge and discharge. Therefore, when a negative electrode for a lithium secondary battery is configured using the negative electrode active material, the negative electrode active material is pulverized or the negative electrode active material is desorbed from the current collector due to repeated charge and discharge. May cause degradation. Further, the capacity that cannot be taken out of the capacity charged during the initial charge, that is, the difference between the initial charge capacity and the initial discharge capacity (hereinafter referred to as “irreversible capacity”) is large. There is also a problem that the advantage of having a high theoretical discharge capacity cannot be fully utilized.

これらの問題を解決するために、上記負極活物質を含む活物質膜に予めリチウムを吸蔵させておく手法が提案されている。例えば特許文献1には、ケイ素やスズの化合物からなる活物質膜を形成した後、真空蒸着法などの気相法を用いてリチウムを活物質膜上に堆積させることにより、活物質膜にリチウムを拡散させることが提案されている。特許文献1に記載された実施例では、真空槽内で活物質膜上にリチウムを堆積し、続いて、パージガスとしてアルゴンガスを真空槽に注入した後、得られた負極を真空槽から取り出している。本明細書において、「パージガス」とは、真空槽(チャンバー)内の圧力を例えば大気圧まで上げるために、減圧状態の真空槽内に供給されるガスを意味する。   In order to solve these problems, a method has been proposed in which lithium is occluded in advance in the active material film containing the negative electrode active material. For example, in Patent Document 1, after an active material film made of a compound of silicon or tin is formed, lithium is deposited on the active material film by using a vapor phase method such as a vacuum evaporation method. Has been proposed to diffuse. In the example described in Patent Document 1, lithium is deposited on the active material film in a vacuum chamber, and subsequently argon gas is injected into the vacuum chamber as a purge gas, and then the obtained negative electrode is taken out from the vacuum chamber. Yes. In this specification, “purge gas” means a gas supplied into a vacuum chamber in a reduced pressure state in order to increase the pressure in the vacuum chamber (chamber) to, for example, atmospheric pressure.

活物質膜に予めリチウムを吸蔵させておく手法によると、初回充放電時における不可逆容量を低減することができるだけでなく、充放電に伴う活物質の膨張・収縮による応力を緩和できるので充放電サイクル特性の低下を抑えることができる。また、放電後に負極に電気的に活性なリチウムが残存するようにリチウムの吸蔵量を制御すれば、放電末期によける負極の電位上昇を抑えることができ、充放電サイクル特性を向上できる。   According to the method in which lithium is occluded in advance in the active material film, not only can the irreversible capacity during the initial charge / discharge be reduced, but also the stress due to the expansion / contraction of the active material accompanying charge / discharge can be relieved, so the charge / discharge cycle The deterioration of characteristics can be suppressed. Further, if the amount of occlusion of lithium is controlled so that electrically active lithium remains in the negative electrode after discharge, an increase in the potential of the negative electrode at the end of discharge can be suppressed, and charge / discharge cycle characteristics can be improved.

しかしながら、リチウムを予め吸蔵させる際に、負極は充電状態となるため、活物質膜表面が酸化されて酸化リチウムまたは水酸化リチウムなどの被膜が形成されるおそれがある。このような被膜は電池内部のインピーダンスを上昇させ、電池特性を劣化させる要因となる。また、電池を取り扱う環境や保存条件によって、形成される被膜の厚さが異なるために、個体間で特性にバラツキが生じる可能性がある。   However, when lithium is occluded in advance, the negative electrode is in a charged state, so that the surface of the active material film may be oxidized to form a film such as lithium oxide or lithium hydroxide. Such a coating increases the impedance inside the battery and causes deterioration of battery characteristics. Moreover, since the thickness of the coating film to be formed varies depending on the environment in which the battery is handled and the storage conditions, the characteristics may vary among individuals.

これに対し、特許文献2には、活物質膜に予めリチウムを吸蔵させるとともに、活物質膜表面に炭酸リチウムを含む被膜を形成する手法が提案されている。この手法では、活物質膜(ケイ素膜)上にリチウムを堆積した後、活物質膜に二酸化炭素を含む不活性ガスを接触させることにより、活物質膜の表面に被膜を形成している。被膜の形成は、真空蒸着法により真空槽内でリチウムを堆積させた後、二酸化炭素およびアルゴンを20:80の体積比で混合したガスを真空槽に流入させることによって行われる。
特開2005−85632号公報 特開2005−216601号公報
On the other hand, Patent Document 2 proposes a method in which lithium is stored in the active material film in advance and a film containing lithium carbonate is formed on the active material film surface. In this method, after depositing lithium on an active material film (silicon film), an active gas containing carbon dioxide is brought into contact with the active material film to form a film on the surface of the active material film. The coating is formed by depositing lithium in a vacuum chamber by a vacuum vapor deposition method and then flowing a gas in which carbon dioxide and argon are mixed at a volume ratio of 20:80 into the vacuum chamber.
JP 2005-85632 A JP 2005-216601 A

特許文献2に記載された手法では、真空槽から負極を取り出す際に、パージガスとして、炭酸ガスおよびアルゴンガスを含むガスを真空槽内に流入させており、このパージ工程で炭酸リチウムを含む被膜の形成を行っている。しかしながら、本発明者が検討したところ、特許文献2のパージ工程では、活物質膜の表面酸化を十分に防止できる被膜を形成できない可能性がある。炭酸リチウムを含む被膜は化学反応によって形成されるが、パージ工程では、反応させる温度および時間などの条件を正確に制御して、炭酸リチウムを含む被膜を確実に形成することが困難である。   In the method described in Patent Document 2, when the negative electrode is taken out from the vacuum chamber, a gas containing carbon dioxide and argon gas is allowed to flow into the vacuum chamber as a purge gas, and in this purge step, the coating containing lithium carbonate is formed. Forming. However, as a result of investigation by the inventor, there is a possibility that a film that can sufficiently prevent surface oxidation of the active material film cannot be formed in the purge process of Patent Document 2. A film containing lithium carbonate is formed by a chemical reaction. However, in the purge process, it is difficult to reliably form a film containing lithium carbonate by accurately controlling conditions such as temperature and time for reaction.

また、特許文献2では、ケイ素または錫を活物質として用いているが、代わりにケイ素酸化物などの酸化物を活物質として用いる場合には、特許文献2の手法によって炭酸リチウムを含む被膜を確実に形成することは特に困難となる。この理由は後述する。   Further, in Patent Document 2, silicon or tin is used as an active material, but when an oxide such as silicon oxide is used instead as an active material, a film containing lithium carbonate is reliably obtained by the method of Patent Document 2. It is particularly difficult to form the film. The reason for this will be described later.

このように、従来の手法によると、リチウムを予め吸蔵させる際に生じる活物質膜の表面酸化を十分に抑制できない可能性があり、不可逆容量を低減しつつ、活物質膜の表面酸化に起因する充放電サイクル特性の低下を抑制することは難しかった。   As described above, according to the conventional method, there is a possibility that the surface oxidation of the active material film that occurs when the lithium is occluded in advance may not be sufficiently suppressed, which is caused by the surface oxidation of the active material film while reducing irreversible capacity. It was difficult to suppress the deterioration of charge / discharge cycle characteristics.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、リチウム二次電池において、電池内部のインピーダンスの上昇を抑制しつつ、不可逆容量を低減し、充放電サイクル特性を向上させることにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce irreversible capacity and improve charge / discharge cycle characteristics in a lithium secondary battery while suppressing an increase in impedance inside the battery. It is in.

本発明によるリチウム二次電池用負極の製造方法は、集電体上にケイ素を含む活物質膜を形成する工程(A)と、チャンバー内において、減圧状態で前記活物質膜にリチウムを付与する工程(B)と、前記工程(B)の後、前記減圧状態のチャンバーに炭酸ガスを供給して、前記チャンバー内の圧力を上げる工程(C)と、前記工程(C)の後、炭酸ガスを含む雰囲気中で、前記活物質膜が形成された集電体を所定の温度で保持する工程(D)とを包含する。   The method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery according to the present invention includes a step (A) of forming an active material film containing silicon on a current collector, and applying lithium to the active material film in a reduced pressure state in a chamber. After step (B) and step (B), carbon dioxide gas is supplied to the reduced-pressure chamber to increase the pressure in the chamber, and after step (C), carbon dioxide gas And (D) holding the current collector on which the active material film is formed at a predetermined temperature in an atmosphere including

本発明によると、活物質膜にリチウムを予め吸蔵させておくことができるので、不可逆容量を低減できる。また、工程(C)および工程(D)により、十分な厚さの炭酸リチウムの被膜を活物質膜表面により均質に形成できる。従って、電池内部のインピーダンスの上昇による電池特性の劣化や電池個体間の特性のバラツキを抑制でき、その結果、充放電サイクル特性を大幅に向上できる。   According to the present invention, lithium can be stored in the active material film in advance, so that irreversible capacity can be reduced. Further, the lithium carbonate film having a sufficient thickness can be formed more uniformly on the surface of the active material film by the steps (C) and (D). Therefore, it is possible to suppress deterioration of battery characteristics due to an increase in impedance inside the battery and variations in characteristics among individual batteries, and as a result, charge / discharge cycle characteristics can be greatly improved.

本発明のリチウム二次電池用負極の製造方法によると、活物質膜に予めリチウムを吸蔵させるとともに、活物質膜により均一な表面改質層を確実に形成することができる。従って、不可逆容量を低減でき、かつ、充放電サイクル特性などの電池特性を向上させることができる。また、そのような負極を、製造工程を複雑にすることなく、簡便に製造することができる。   According to the method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention, lithium can be occluded in advance in the active material film, and a uniform surface modification layer can be reliably formed by the active material film. Therefore, irreversible capacity can be reduced and battery characteristics such as charge / discharge cycle characteristics can be improved. Moreover, such a negative electrode can be easily manufactured without complicating the manufacturing process.

本発明を、負極活物質としてケイ素酸化物を用いた負極に適用すると、特に顕著な効果が得られる。   When the present invention is applied to a negative electrode using silicon oxide as a negative electrode active material, a particularly remarkable effect is obtained.

<負極の製造方法>
以下、図面を参照しながら、本発明によるある好ましい実施形態のリチウム二次電池用負極(以下、「負極」)の製造方法を説明する。
<Method for producing negative electrode>
Hereinafter, a method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery (hereinafter, “negative electrode”) according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1(a)〜(c)は、本実施形態の負極の製造方法を説明するための工程断面図である。   FIG. 1A to FIG. 1C are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a negative electrode of the present embodiment.

まず、図1(a)に示すように、銅箔などの集電体51上にケイ素を含む活物質膜53を形成する。   First, as shown in FIG. 1A, an active material film 53 containing silicon is formed on a current collector 51 such as a copper foil.

ケイ素を含む活物質膜53を形成する方法は特に限定しないが、真空蒸着法やスパッタ法などの気相法を用いることが好ましい。気相法で形成された活物質膜53は、塗布など気相法以外の方法によって形成された活物質膜と比べて高い密着性を有し、集電体51から剥離しにくいからである。なお、気相法を用いる代わりに、粒子状の負極材料、導電剤、結着剤などを分散媒中に分散させてスラリーとし、上記スラリーを集電体上に塗布、乾燥することによって活物質膜53を形成してもよい。   A method for forming the active material film 53 containing silicon is not particularly limited, but a vapor phase method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method is preferably used. This is because the active material film 53 formed by the vapor phase method has higher adhesion than an active material film formed by a method other than the vapor phase method such as coating, and is difficult to peel from the current collector 51. Instead of using a vapor phase method, a particulate negative electrode material, a conductive agent, a binder, and the like are dispersed in a dispersion medium to form a slurry, and the slurry is applied on a current collector and dried to obtain an active material. The film 53 may be formed.

活物質膜53は、ケイ素および酸素を含んでいることが好ましく、例えばケイ素酸化物(SiOx、0<x<2)を主成分とする膜であってもよい。より好ましくは、SiOx(0.2≦x≦1.5)で表される組成を有する。一般に、活物質としてケイ素酸化物を用いる場合、ケイ素酸化物における酸素比率が高いほど不可逆容量は大きくなる。従って、活物質膜53におけるケイ素に対する酸素のモル比(以下、単に「酸素比率」ともいう。)xが0.2以上になると、リチウム55を予め吸蔵させることによる不可逆容量の低減効果が大きくなるからである。一方、酸素比率xが1.5より大きいと、リチウム55を予め吸蔵させたとしても、不可逆容量が大きく、電池としての容量が低下してしまう。   The active material film 53 preferably contains silicon and oxygen. For example, the active material film 53 may be a film containing silicon oxide (SiOx, 0 <x <2) as a main component. More preferably, it has a composition represented by SiOx (0.2 ≦ x ≦ 1.5). In general, when silicon oxide is used as the active material, the irreversible capacity increases as the oxygen ratio in the silicon oxide increases. Therefore, when the molar ratio of oxygen to silicon (hereinafter also simply referred to as “oxygen ratio”) x in the active material film 53 is 0.2 or more, the effect of reducing the irreversible capacity by preliminarily occluding lithium 55 increases. Because. On the other hand, if the oxygen ratio x is greater than 1.5, even if the lithium 55 is occluded in advance, the irreversible capacity is large and the capacity as a battery is reduced.

次に、図1(b)に示すように、チャンバー内において、減圧下で、活物質膜53にリチウム55を付与する。例えば真空プロセスによりリチウム55を活物質膜53上に堆積してもよい。このとき、活物質膜53は、堆積されたリチウム55を吸蔵して膨張し、活物質膜53aとなる。   Next, as shown in FIG. 1B, lithium 55 is applied to the active material film 53 in a chamber under reduced pressure. For example, lithium 55 may be deposited on the active material film 53 by a vacuum process. At this time, the active material film 53 absorbs the deposited lithium 55 and expands to become an active material film 53a.

活物質膜53にリチウム55を付与する方法は特に限定しない。リチウム箔を活物質膜53の表面に貼り付けることによってリチウム55を付与することもできるが、蒸着法などの真空プロセスを用いると、本発明の効果をより顕著に得ることができるので好ましい。蒸着法を用いると、リチウム箔を貼り付ける手法よりも均一にリチウム55を付与することができ、リチウム55の堆積量の制御も容易である。   A method for applying lithium 55 to the active material film 53 is not particularly limited. Lithium 55 can also be applied by attaching a lithium foil to the surface of the active material film 53, but it is preferable to use a vacuum process such as a vapor deposition method because the effects of the present invention can be obtained more significantly. When the vapor deposition method is used, lithium 55 can be applied more uniformly than the method of attaching a lithium foil, and the amount of lithium 55 deposited can be easily controlled.

なお、リチウム箔を貼り付ける手法を行なう場合、真空もしくは不活性ガス中でロール等での転写によって貼り付けを行なうことが好ましいと考えられる。   In addition, when performing the method which affixes lithium foil, it is thought that it is preferable to affix by the transcription | transfer with a roll etc. in a vacuum or inert gas.

また、活物質膜53に対するリチウム55の付与量は、付与後の(Li/Li+)に対する電位が0.3V以上0.7V以下となるように調整されることが好ましい。これにより、充放電サイクル特性をより効果的に改善できる。 The amount of lithium 55 applied to the active material film 53 is preferably adjusted so that the potential with respect to (Li / Li + ) after application is 0.3 V or more and 0.7 V or less. Thereby, charging / discharging cycle characteristics can be improved more effectively.

続いて、減圧状態のチャンバー内に、パージガスとして炭酸ガスを供給する。これにより、リチウム55が付与された後の活物質膜53aの表面は、最初にこのパージガスと接触する。この結果、図1(c)に示すように、活物質膜53aの表面においてリチウム55が炭酸ガスと反応し、炭酸リチウムの被膜55aが形成される。なお、この被膜55aは、活物質膜53aに吸蔵されていたリチウム55の一部が放出されて炭酸ガスと反応して形成されたものと考えられる。   Subsequently, carbon dioxide gas is supplied as a purge gas into the vacuum chamber. Thereby, the surface of the active material film 53a after the lithium 55 is applied first comes into contact with the purge gas. As a result, as shown in FIG. 1C, the lithium 55 reacts with the carbon dioxide gas on the surface of the active material film 53a to form a lithium carbonate film 55a. The coating 55a is considered to be formed by releasing a part of the lithium 55 occluded in the active material film 53a and reacting with carbon dioxide gas.

本実施形態におけるパージガスは、炭酸ガスを主成分とするガスであることが好ましい。「炭酸ガスを主成分とする」とは、例えば、炭酸ガスの体積比が80%より大きいことをいう。これにより、リチウム55が付与され、活性が高い状態の活物質膜53aを均一に炭酸ガスで処理することができる。さらに、活性が高い状態の活物質膜53aの表面に炭酸ガス以外のガスが接触すると他の反応が生じる可能性があるが、活物質膜53aを他のガスに曝すことなく炭酸ガスで処理することができるので、炭酸リチウムが生成される反応以外の反応が生じにくい。なお、パージガスとして、実質的に炭酸ガスのみからなるガスを用いると、炭酸リチウムが生成される反応以外の反応をより効果的に抑えることができるので特に好ましい。   The purge gas in the present embodiment is preferably a gas mainly composed of carbon dioxide gas. “Containing carbon dioxide as the main component” means, for example, that the volume ratio of carbon dioxide is greater than 80%. As a result, the active material film 53a provided with lithium 55 and having high activity can be uniformly treated with carbon dioxide gas. Furthermore, when a gas other than carbon dioxide comes into contact with the surface of the active material film 53a in a highly active state, there is a possibility that another reaction occurs. However, the active material film 53a is treated with carbon dioxide without exposing it to other gases. Therefore, reactions other than the reaction that generates lithium carbonate hardly occur. Note that it is particularly preferable to use a gas substantially consisting of only carbon dioxide as the purge gas because reactions other than the reaction that produces lithium carbonate can be more effectively suppressed.

この後、被膜55aおよび活物質膜53aが形成された集電体51を、炭酸ガスを含む雰囲気下で一定時間保持する(「エージング」ともいう)。これにより、 炭酸リチウムを生成する反応を十分に進行させることができ、活物質膜表面全体に、より均質に、十分な厚さの被膜を形成することができる ので、充放電サイクル特性を効果的に向上させることができる。このようにして、被膜55aおよび活物質膜53aからなる活物質層60が形成され、負極100が得られる。   Thereafter, the current collector 51 on which the coating 55a and the active material film 53a are formed is held for a certain period of time in an atmosphere containing carbon dioxide gas (also referred to as “aging”). As a result, the reaction for generating lithium carbonate can be sufficiently advanced, and a coating having a sufficient thickness can be formed more uniformly on the entire surface of the active material film. Can be improved. Thus, the active material layer 60 which consists of the film 55a and the active material film 53a is formed, and the negative electrode 100 is obtained.

エージング工程を行う雰囲気中の炭酸ガスの体積比は20%より大きいことが好ましく、より好ましくは80%以上である。さらに好ましくは、実質的に炭酸ガスのみからなる雰囲気下でエージング工程を行う。これにより、エージング時間を短縮化できる。また、炭酸ガスを含む混合ガス雰囲気下で行ってもよく、その場合には、炭酸ガスとアルゴンやネオンなどの不活性ガスとの混合ガスを用いることが好ましい。不活性ガスとの混合ガスであれば、炭酸ガスの効果のみを発揮できるからである。   The volume ratio of carbon dioxide in the atmosphere in which the aging process is performed is preferably greater than 20%, more preferably 80% or more. More preferably, the aging process is performed in an atmosphere substantially consisting of only carbon dioxide. Thereby, the aging time can be shortened. Moreover, you may carry out in the mixed gas atmosphere containing a carbon dioxide gas, In that case, it is preferable to use the mixed gas of a carbon dioxide gas and inert gas, such as argon and neon. This is because the mixed gas with the inert gas can exert only the effect of carbon dioxide.

本工程において、炭酸ガスを含む雰囲気下で保持する温度(保持温度)は、集電体51の軟化や、活物質膜53aからの酸素の脱離などの目的外の反応が生じない温度域であればよく、適宜選択され得る。ただし、25℃以上200℃以下であることが好ましい。生産性の観点からは、150℃以上(例えば200℃程度)の温度に加熱した状態で保持する(すなわち、熱処理を行う)ことが好ましい。保持温度を高くすると反応速度が大きくなるからである。一方、集電体51として電解銅箔を用いた場合、保持温度が200℃を超えると、集電体51に軟化が生じ始めるという問題があるため、200℃以下に設定することが好ましい。   In this step, the temperature (holding temperature) maintained in an atmosphere containing carbon dioxide gas is a temperature range in which an unintended reaction such as softening of the current collector 51 and desorption of oxygen from the active material film 53a does not occur. What is necessary is just to be selected suitably. However, it is preferable that it is 25 degreeC or more and 200 degrees C or less. From the viewpoint of productivity, it is preferable to hold (i.e., perform heat treatment) in a heated state at a temperature of 150 ° C. or higher (for example, about 200 ° C.). This is because the reaction rate increases when the holding temperature is increased. On the other hand, when an electrolytic copper foil is used as the current collector 51, if the holding temperature exceeds 200 ° C., there is a problem that the current collector 51 begins to soften.

炭酸ガスを含む雰囲気下で保持する時間(保持時間)は、特に限定しないが、5分以上であれば被膜55aによる表面酸化防止効果を顕著に改善できるので好ましい。一方、保持時間が24時間を超えると生産性が大幅に低下するおそれがあるので、24時間以下であることが好ましい。より好ましくは1時間以下である。1時間を超えると、活物質膜53aの特性に対する悪影響は無いが、単位時間に対する上記効果の改善の度合いが急激に低下してくるため、生産性の観点から好ましくないからである。なお、保持温度によっては、保持時間は1分でもよい。   The time (holding time) for holding in an atmosphere containing carbon dioxide gas is not particularly limited, but it is preferably 5 minutes or longer because the surface oxidation preventing effect by the coating 55a can be remarkably improved. On the other hand, if the holding time exceeds 24 hours, the productivity may be significantly lowered, and therefore it is preferably 24 hours or less. More preferably, it is 1 hour or less. If it exceeds 1 hour, there is no adverse effect on the characteristics of the active material film 53a, but the degree of improvement of the above effect per unit time is drastically reduced, which is not preferable from the viewpoint of productivity. Depending on the holding temperature, the holding time may be 1 minute.

本実施形態では、チャンバー内でリチウム55を付与した後、集電体51をチャンバーから取り出すことなくパージ工程行う。これにより、リチウム55が付与された活物質膜53aを、他の雰囲気に曝すことなく、炭酸ガスと接触させることができるので、活物質膜53aの表面をより確実に改質できる。パージ工程後、集電体51をチャンバーから取り出して、加熱炉でエージング工程を行ってもよいし、パージ工程と同じチャンバー内でエージング工程を行ってもよい。チャンバー内でリチウム55を付与した後、集電体51をチャンバーから取り出すことなく、パージ工程およびエージング工程を行うと、活物質膜53aを他の雰囲気に曝すことなく、炭酸ガスと接触させ、続いて炭酸ガスを含む雰囲気で保持できるので、炭酸リチウムを生成する反応以外の反応をより効果的に抑制できる。   In the present embodiment, after the lithium 55 is applied in the chamber, the purge process is performed without removing the current collector 51 from the chamber. Accordingly, the active material film 53a provided with lithium 55 can be brought into contact with the carbon dioxide gas without being exposed to another atmosphere, so that the surface of the active material film 53a can be more reliably modified. After the purge process, the current collector 51 may be taken out of the chamber and the aging process may be performed in a heating furnace, or the aging process may be performed in the same chamber as the purge process. After the lithium 55 is applied in the chamber, if the current collector 51 is removed from the chamber and the purge process and the aging process are performed, the active material film 53a is brought into contact with carbon dioxide gas without being exposed to other atmospheres. Therefore, the reaction other than the reaction that generates lithium carbonate can be more effectively suppressed.

図1(a)の活物質膜53は、集電体51の表面に形成された連続膜であり、例えば、複数の粒子状の活物質が堆積された構造を有していてもよい。あるいは、活物質膜53は、集電体51の表面に間隔を空けて配置された複数の柱状の活物質を有していてもよい。ここでは、粒子状の活物質および柱状の活物質を何れも「活物質体」と称することにする。   The active material film 53 in FIG. 1A is a continuous film formed on the surface of the current collector 51. For example, the active material film 53 may have a structure in which a plurality of particulate active materials are deposited. Alternatively, the active material film 53 may have a plurality of columnar active materials arranged at intervals on the surface of the current collector 51. Here, both the particulate active material and the columnar active material are referred to as “active material bodies”.

次に、活物質体の模式図を参照しながら、本発明による効果をより詳しく説明する。図2(a)は、図1(a)に示す活物質膜53の一部を示す模式的な拡大断面図である。ここでは活物質膜53を構成する1つの活物質体のみを拡大して示している。   Next, the effect by this invention is demonstrated in detail, referring the schematic diagram of an active material body. FIG. 2A is a schematic enlarged sectional view showing a part of the active material film 53 shown in FIG. Here, only one active material body constituting the active material film 53 is shown in an enlarged manner.

図2(a)に示す各活物質体57は、例えばケイ素酸化物からなる。図示しないが、活物質体57の表面には、多くの場合、二酸化ケイ素からなる自然酸化膜が形成されているか、あるいは、活物質体57の内部よりも酸素比率の高い被膜が形成されていると考えられる。   Each active material body 57 shown to Fig.2 (a) consists of silicon oxides, for example. Although not shown, in many cases, a natural oxide film made of silicon dioxide is formed on the surface of the active material body 57 or a film having a higher oxygen ratio than the inside of the active material body 57 is formed. it is conceivable that.

このような活物質体57にリチウムを付与すると、図2(b)に示すように、各活物質体57がリチウムを吸蔵して膨張し、その表面から内部に向かって割れが生じることがある。このとき、活物質体57の割れによって新生面(活物質体57の内部から新たに表面へ現れる面)が生じる。   When lithium is applied to such an active material body 57, as shown in FIG. 2 (b), each active material body 57 may occlude and expand lithium, and may crack from the surface toward the inside. . At this time, a new surface (a surface newly appearing from the inside of the active material body 57 to the surface) is generated by the cracking of the active material body 57.

本発明者が検討したところ、図2(b)に示すような活物質体57aの表面を改質し、上述したような酸化リチウムまたは水酸化リチウムなどの被膜が形成されることを防止するためには、活物質体57aの新生面に炭酸ガスを最初に接触させることが重要であるとの知見を得た。このためには、リチウムの付与後、減圧状態のチャンバー内に炭酸ガスを供給する必要がある。これによって、活物質体57aの表面(新生面を含む)に炭酸ガスが最初に接触し、炭酸リチウムが生成される。   As a result of investigation by the present inventor, in order to modify the surface of the active material body 57a as shown in FIG. 2B and prevent the formation of a film such as lithium oxide or lithium hydroxide as described above. In other words, it has been found that it is important to first contact carbon dioxide with the new surface of the active material member 57a. For this purpose, it is necessary to supply carbon dioxide gas into the decompressed chamber after the application of lithium. As a result, the carbon dioxide gas first contacts the surface (including the new surface) of the active material body 57a, and lithium carbonate is generated.

この結果、図2(c)に示すように、活物質体57aの表面を覆うように炭酸リチウムの被膜55aが形成される。このとき、割れによって生じた新生面上にも炭酸リチウムの被膜55aが形成され得る。ただし、炭酸ガスをパージガスとしてチャンバー内に流入させるのみでは、被膜55aの厚さが十分でなかったり、割れの内表面にまで被膜55aが形成されない可能性もある。   As a result, as shown in FIG. 2C, a lithium carbonate coating 55a is formed so as to cover the surface of the active material member 57a. At this time, the lithium carbonate coating 55a can also be formed on the new surface caused by the crack. However, there is a possibility that the thickness of the coating film 55a is not sufficient or the coating film 55a is not formed even on the inner surface of the crack by simply flowing the carbon dioxide gas into the chamber as a purge gas.

この後、図示しないが、被膜55aが形成された後の負極を、炭酸ガス雰囲気中で所定の温度で保持する。これにより、炭酸ガスとリチウムとの反応をさらに進行させて、活物質体57aの表面(新生面を含む)に十分な厚さの炭酸リチウムの被膜55aを形成することが可能になる。   Thereafter, although not shown, the negative electrode after the coating 55a is formed is held at a predetermined temperature in a carbon dioxide gas atmosphere. Accordingly, the reaction between carbon dioxide gas and lithium can be further advanced to form a lithium carbonate coating 55a having a sufficient thickness on the surface (including the new surface) of the active material body 57a.

このように、本発明によると、活物質体57aに予めリチウムを吸蔵させ、かつ、その表面に炭酸リチウムの被膜55aを確実に形成できるので、不可逆容量を抑えつつ、活物質体57aの表面酸化によるインピーダンスの増大やバラツキを従来よりも効果的に抑制することが可能になる。その結果、充放電サイクル特性を改善できる。   As described above, according to the present invention, the active material body 57a can be preliminarily occluded with lithium, and the lithium carbonate coating 55a can be reliably formed on the surface thereof, so that the surface oxidation of the active material body 57a is suppressed while suppressing the irreversible capacity. It is possible to more effectively suppress the increase in impedance and variations due to the conventional method. As a result, the charge / discharge cycle characteristics can be improved.

活物質体57に含まれる活物質(すなわち図1(a)に示す活物質膜53に含まれる活物質)は、ケイ素(Si)単体であってもよいが、ケイ素酸化物(SiOx)であることが好ましく、これにより、特に顕著な効果を得ることができる。ケイ素酸化物を活物質として用いた電池では、ケイ素単体を活物質として用いた電池よりも不可逆容量が大きいため、ケイ素酸化物を含む活物質体57にはより多くのリチウムを予め吸蔵させておく必要がある。図2(b)に示す工程において、多量のリチウムを吸蔵させると、活物質体57aの体積膨張が大きくなってより多くの割れが生じ得る。例えば特許文献2に開示されているような従来の方法では、活物質膜に多くの割れが生じ、新生面の面積が増大した場合には、炭酸リチウムを含む被膜を活物質膜の新生面に確実に形成することは極めて困難であった。これに対し、本実施形態では、パージ工程およびエージング工程によって新生面に確実に炭酸リチウムの被膜55aを形成できるので、活物質体57aの表面を効果的に改質できる。   The active material contained in the active material body 57 (that is, the active material contained in the active material film 53 shown in FIG. 1A) may be silicon (Si) alone, but is silicon oxide (SiOx). It is preferable that a particularly remarkable effect can be obtained. Since a battery using silicon oxide as an active material has a larger irreversible capacity than a battery using silicon alone as an active material, more lithium is previously stored in the active material body 57 containing silicon oxide. There is a need. In the step shown in FIG. 2B, if a large amount of lithium is occluded, the volume expansion of the active material body 57a increases and more cracks may occur. For example, in the conventional method disclosed in Patent Document 2, when many cracks occur in the active material film and the area of the new surface increases, a film containing lithium carbonate is reliably formed on the new surface of the active material film. It was extremely difficult to form. In contrast, in the present embodiment, the lithium carbonate coating 55a can be reliably formed on the new surface by the purge process and the aging process, so that the surface of the active material body 57a can be effectively modified.

なお、ケイ素酸化物を用いる場合、上述したように、活物質体57により多くの新生面が生じるので、炭酸ガス雰囲気中で保持する際に集電体を加熱し(例えば150℃以上)、リチウムと炭酸ガスとの反応速度を大きくすることが好ましい。   When silicon oxide is used, as described above, many new surfaces are generated by the active material body 57. Therefore, the current collector is heated (for example, 150 ° C. or higher) when held in a carbon dioxide atmosphere, and lithium and It is preferable to increase the reaction rate with carbon dioxide.

<電池の構成および製造方法>
以下、図面を参照しながら、積層型電池を例に、本実施形態の負極100を適用して得られるリチウムイオン二次電池の構成を説明する。
<Battery configuration and manufacturing method>
Hereinafter, the configuration of a lithium ion secondary battery obtained by applying the negative electrode 100 of this embodiment will be described with reference to the drawings, taking a stacked battery as an example.

図3は、本実施形態のリチウム二次電池の模式的な断面図である。リチウムイオン二次電池200は、正極25と、正極25を挟んで配置された2つの負極27と、各負極27および正極25の間に設けられたセパレータ16とを有する極板群、および、極板群を収容するアルミラミネート外装体21を備えている。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the lithium secondary battery of the present embodiment. The lithium ion secondary battery 200 includes a positive electrode 25, an electrode plate group including two negative electrodes 27 arranged with the positive electrode 25 interposed therebetween, and a separator 16 provided between each negative electrode 27 and the positive electrode 25, and an electrode An aluminum laminate exterior body 21 that accommodates the plate group is provided.

正極25は、正極集電体14と、その両面に設けられた正極活物質層15とを有している。負極27は、負極集電体17と、その表面に形成された負極活物質層18とを有している。負極活物質層18は、図1を参照しながら前述した活物質層60と同様の構成を有している。すなわち、リチウムを含む活物質膜と、その表面に形成された炭酸リチウムの被膜とを有する。負極活物質層18は、それぞれ、セパレータ16を介して正極活物質層15と対向するように配置されている。   The positive electrode 25 includes a positive electrode current collector 14 and a positive electrode active material layer 15 provided on both surfaces thereof. The negative electrode 27 includes a negative electrode current collector 17 and a negative electrode active material layer 18 formed on the surface thereof. The negative electrode active material layer 18 has the same configuration as the active material layer 60 described above with reference to FIG. That is, it has an active material film containing lithium and a lithium carbonate film formed on the surface thereof. The negative electrode active material layer 18 is disposed so as to face the positive electrode active material layer 15 with the separator 16 interposed therebetween.

正極集電体14および負極集電体17は、それぞれ正極リード19および負極リード20の一端と接続されており、正極リード19および負極リード20の他端は外装体21の外部に導出されている。セパレータ16には、リチウムイオン伝導性を有する電解質が含浸されている。負極27、正極25およびセパレータ16は、リチウムイオン伝導性を有する電解質とともに、外装体21の内部に収納されて密封されている。なお、負極27と正極25の配置が逆であってもよい。   The positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 17 are respectively connected to one end of the positive electrode lead 19 and the negative electrode lead 20, and the other end of the positive electrode lead 19 and the negative electrode lead 20 is led out of the exterior body 21. . The separator 16 is impregnated with an electrolyte having lithium ion conductivity. The negative electrode 27, the positive electrode 25, and the separator 16 are housed inside the outer package 21 and sealed together with an electrolyte having lithium ion conductivity. The arrangement of the negative electrode 27 and the positive electrode 25 may be reversed.

本発明のリチウム二次電池用負極は、図3に示す積層型電池に限定されず、捲回型の極板群を有する円筒型電池や角型電池などにも適用できる。   The negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention is not limited to the stacked battery shown in FIG. 3, but can be applied to a cylindrical battery or a square battery having a wound electrode group.

本発明は、負極の構成に特徴を有することから、リチウムイオン二次電池200における負極27以外の構成要素は特に限定されない。例えば、正極活物質層15には、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMn24)などのリチウム含有遷移金属酸化物を用いることができるが、これに限定されない。また、正極活物質層15は、正極活物質のみで構成してもよいし、正極活物質と結着剤と導電剤を含む合剤で構成してもよい。なお、正極集電体14には、Al、Al合金、Tiなどを用いることができる。 Since the present invention is characterized by the configuration of the negative electrode, the components other than the negative electrode 27 in the lithium ion secondary battery 200 are not particularly limited. For example, lithium-containing transition metal oxides such as lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), and lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) can be used for the positive electrode active material layer 15. It is not limited to this. Moreover, the positive electrode active material layer 15 may be comprised only with a positive electrode active material, and may be comprised with the mixture containing a positive electrode active material, a binder, and a electrically conductive agent. For the positive electrode current collector 14, Al, an Al alloy, Ti, or the like can be used.

リチウムイオン伝導性の電解質には、様々なリチウムイオン伝導性の固体電解質や非水電解液が用いられる。非水電解液には、非水溶媒にリチウム塩を溶解したものが好ましく用いられる。非水電解液の組成は特に限定されない。   Various lithium ion conductive solid electrolytes and nonaqueous electrolytes are used as the lithium ion conductive electrolyte. As the non-aqueous electrolyte, a solution obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent is preferably used. The composition of the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited.

セパレータ16や外装体21も特に限定されず、様々な形態のリチウム二次電池に用いられている材料を特に限定されることなく用いることができる。   The separator 16 and the outer package 21 are not particularly limited, and materials used in various forms of lithium secondary batteries can be used without particular limitation.

次に、図4を参照しながら、本実施形態の電池の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the battery of this embodiment will be described with reference to FIG.

まず、図1(a)〜(c)を参照しながら前述した方法で、負極集電体上に活物質膜を形成する(S1)。次いで、図1を参照しながら前述した方法により、負極活物質層を形成する(S2)。   First, an active material film is formed on the negative electrode current collector by the method described above with reference to FIGS. 1A to 1C (S1). Next, a negative electrode active material layer is formed by the method described above with reference to FIG. 1 (S2).

続いて、正極集電体上に正極活物質層を形成して正極を得る(S3)。正極の作製方法は特に限定されず、公知の方法を用いてもよい。さらに、電解液を作製する(S4)。   Subsequently, a positive electrode active material layer is formed on the positive electrode current collector to obtain a positive electrode (S3). The method for producing the positive electrode is not particularly limited, and a known method may be used. Further, an electrolytic solution is prepared (S4).

この後、正極活物質層と負極活物質層とがセパレータを介して対向するように、正極、負極およびセパレータを積層し、極板群を得る(S5)。得られた極板群を電解液とともに容器に封入する(S6)。このようにして、電池が製造される。   Then, a positive electrode, a negative electrode, and a separator are laminated | stacked so that a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer may oppose through a separator, and an electrode group is obtained (S5). The obtained electrode plate group is sealed in a container together with the electrolyte (S6). In this way, a battery is manufactured.

(実施例および比較例)
以下、本発明による実施例を説明する。本実施例では、真空プロセスを用いて電極1〜3を作製した。また、比較のため、本発明と異なる条件で比較例の電極A〜Dを作製した。さらに、実施例の電極1〜3および比較例の電極A〜Dを用いて、評価試験用のサンプルセルをそれぞれ作製し、その特性を評価した。
(Examples and Comparative Examples)
Examples according to the present invention will be described below. In this example, electrodes 1 to 3 were produced using a vacuum process. For comparison, electrodes A to D of comparative examples were produced under conditions different from those of the present invention. Furthermore, sample cells for evaluation tests were respectively produced using the electrodes 1 to 3 of the examples and the electrodes A to D of the comparative examples, and the characteristics thereof were evaluated.

(1)実施例の電極1〜3の作製
(1−1)ケイ素を主成分とする活物質膜の形成
本実施例では、集電体の表面に、真空蒸着法を用いてケイ素を主成分とする活物質膜を形成した。
(1) Production of electrodes 1 to 3 of Examples (1-1) Formation of active material film containing silicon as main component In this example, silicon is used as the main component on the surface of the current collector by vacuum deposition. An active material film was formed.

図5は、本実施例で使用した蒸着装置の模式的な断面図である。蒸着装置300は、チャンバー2と、チャンバーを排気する真空排気装置4とを備えている。チャンバー内には、巻き出しキャンローラ7aと、巻き取りキャンローラ7bと、キャン5と、蒸発源1と、チャンバー2内に酸素を導入するためのノズル3とが設けられている。蒸発源1は、蒸着材料を収容するための坩堝と、蒸着材料を加熱して蒸発させるための電子ビーム加熱手段とを有している。集電体6は、巻き出しキャンローラ7aからキャン5に沿って走行し、巻き取りキャンローラ7bによって巻き取られる。蒸発源1はキャン5の下方に配置されており、キャン5上を走行する集電体6の表面に蒸発させた蒸着粒子を供給する。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the vapor deposition apparatus used in this example. The vapor deposition apparatus 300 includes a chamber 2 and a vacuum exhaust apparatus 4 that exhausts the chamber. In the chamber, an unwinding can roller 7a, a winding can roller 7b, a can 5, an evaporation source 1, and a nozzle 3 for introducing oxygen into the chamber 2 are provided. The evaporation source 1 has a crucible for storing the vapor deposition material and an electron beam heating means for heating and evaporating the vapor deposition material. The current collector 6 travels along the can 5 from the unwinding can roller 7a and is wound up by the winding can roller 7b. The evaporation source 1 is disposed below the can 5 and supplies evaporated particles to the surface of the current collector 6 running on the can 5.

まず、集電体6を巻き出しキャンローラ7aに装着した。本実施例では、集電体6として、幅が10cm、厚さが35μm、長さが50mのシート状の電解銅箔(古河サーキットフォイル(株)製)を用いた。また、蒸発源1の坩堝内に、純度99.9999%のケイ素単結晶(信越化学工業(株)製)を設置した。   First, the current collector 6 was unwound and mounted on the can roller 7a. In this example, a sheet-like electrolytic copper foil (manufactured by Furukawa Circuit Foil Co., Ltd.) having a width of 10 cm, a thickness of 35 μm, and a length of 50 m was used as the current collector 6. In addition, a silicon single crystal having a purity of 99.9999% (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was placed in the crucible of the evaporation source 1.

次いで、チャンバー2内の圧力が3×10-6torrになるまで真空引きを行ったあと、ノズル3から酸素ガスをチャンバー2内に導入し、チャンバー2内の真空度が2×10-4torrになるように制御した。ノズル3から供給する酸素ガスとして、純度が99.7%の酸素ガス(日本酸素(株)製)を用いた。 Next, after evacuating until the pressure in the chamber 2 becomes 3 × 10 −6 torr, oxygen gas is introduced into the chamber 2 from the nozzle 3, and the degree of vacuum in the chamber 2 is 2 × 10 −4 torr. It was controlled to become. As the oxygen gas supplied from the nozzle 3, oxygen gas having a purity of 99.7% (manufactured by Nippon Oxygen Co., Ltd.) was used.

この後、集電体6を、巻き出しキャンローラ7aから、キャン5を経由させ、巻き取りキャンローラ7bまで、毎分2cmの速度で走行させた。このとき、蒸着源1のケイ素単結晶に電子ビームを照射してケイ素を蒸発させ、キャン5上の集電体6の表面に入射させた。蒸着材料に照射する電子ビームの加速電圧を10kVとし、エミッションを500mAに設定した。ケイ素の蒸気は、上記のように制御された酸素雰囲気下で集電体6の表面に供給され、その結果、集電体6の表面にケイ素酸化物からなる蒸着膜(活物質膜)が形成された。蒸着レートは毎分2μmに設定した。このようにして、活物質膜が形成された集電体6’を得た。   Thereafter, the current collector 6 was caused to travel at a speed of 2 cm per minute from the unwinding can roller 7a through the can 5 to the winding can roller 7b. At this time, the silicon single crystal of the vapor deposition source 1 was irradiated with an electron beam to evaporate the silicon and enter the surface of the current collector 6 on the can 5. The acceleration voltage of the electron beam applied to the vapor deposition material was set to 10 kV, and the emission was set to 500 mA. The silicon vapor is supplied to the surface of the current collector 6 under the oxygen atmosphere controlled as described above, and as a result, a deposited film (active material film) made of silicon oxide is formed on the surface of the current collector 6. It was done. The deposition rate was set to 2 μm / min. In this way, a current collector 6 'on which an active material film was formed was obtained.

本実施例で形成された活物質膜の厚さは10μmであった。また、ICP発光分析により、活物質膜の組成を測定したところSiO0.5であった。 The thickness of the active material film formed in this example was 10 μm. Further, when the composition of the active material film was measured by ICP emission analysis, it was SiO 0.5 .

この後、活物質膜が形成されたシート状の集電体6’を所定のサイズ(30mm×40mm)に切断し、7個のサンプル電極を得た。これらのうち4個を用いて、以下で説明する方法で実施例の電極1〜3を作製した。なお、残りの3個は比較例の負極A〜Dの作製に用いた。   Thereafter, the sheet-like current collector 6 ′ on which the active material film was formed was cut into a predetermined size (30 mm × 40 mm) to obtain seven sample electrodes. Using four of these, electrodes 1 to 3 of Examples were produced by the method described below. The remaining three were used for producing negative electrodes A to D of comparative examples.

(1−2)活物質膜に対するリチウムの付与
次いで、上記(1−1)で得られたサンプル電極の活物質膜表面に、真空蒸着法によってリチウムを蒸着した。なお、本蒸着工程およびその後の工程は、特に明示されない場合は、露点−40℃のドライ雰囲気で実施した。
(1-2) Lithium Application to Active Material Film Next, lithium was deposited on the surface of the active material film of the sample electrode obtained in (1-1) above by a vacuum deposition method. The main vapor deposition step and the subsequent steps were performed in a dry atmosphere with a dew point of −40 ° C. unless otherwise specified.

図6は、本実施例でリチウムを蒸着するために使用した蒸着装置の模式的な断面図である。蒸着装置400は、チャンバー13と、チャンバー13を排気するための真空排気装置(ロータリーポンプ)11と、チャンバー13内を加熱するためのヒーター(図示せず)と、チャンバー13内に設けられ、活物質膜が形成された集電体(サンプル電極)10を設置するための固定台12とを備えている。また、固定台12の鉛直下方には、抵抗加熱ボート8と、加熱手段(図示せず)とを有する蒸発源が配置されている。ここでは、抵抗加熱ボート8としてはタンタル製のボートを用い、抵抗加熱ボート8内に蒸着材料として純度99.97%のリチウム(本荘ケミカル(株)製)9を収容した。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a vapor deposition apparatus used for vapor deposition of lithium in this example. The vapor deposition device 400 is provided in the chamber 13, a vacuum exhaust device (rotary pump) 11 for exhausting the chamber 13, a heater (not shown) for heating the chamber 13, and the chamber 13. And a fixing base 12 for installing a current collector (sample electrode) 10 on which a material film is formed. Further, an evaporation source having a resistance heating boat 8 and heating means (not shown) is disposed vertically below the fixed base 12. Here, a tantalum boat was used as the resistance heating boat 8, and lithium (manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd.) 9 having a purity of 99.97% was accommodated in the resistance heating boat 8 as a vapor deposition material.

蒸着装置400の固定台12にサンプル電極10を設置した後、チャンバー13内の圧力を2×10-4torrに調整した。 After setting the sample electrode 10 on the fixed base 12 of the vapor deposition apparatus 400, the pressure in the chamber 13 was adjusted to 2 × 10 −4 torr.

続いて、リチウム9を加熱手段(図示せず)によって加熱して蒸発させ、サンプル電極10の活物質膜上に蒸着させた。リチウムの蒸着量は厚さ換算で12μmとした。このリチウムは全ていったん活物質膜に吸蔵された   Subsequently, lithium 9 was heated and evaporated by a heating means (not shown), and was deposited on the active material film of the sample electrode 10. The amount of lithium deposited was 12 μm in terms of thickness. All this lithium was once stored in the active material film.

(1−3)二酸化炭素パージによる炭酸リチウムを含む被膜の形成
前記(1−2)工程によってリチウムを蒸着した後、蒸着装置400のチャンバー13を開放する際のパージガスとして、純度99.995%の高純度炭酸ガス(株式会社ダイオー製)を用いた。炭酸ガスをチャンバー13に流入させる速度は(流入速度)1リットル/分とし、チャンバー13内の圧力が大気圧に達した後も、同様の流量で一分間炭酸ガスのフローを実施した。これにより、活物質膜上のリチウムの一部と炭酸ガスとが反応し、活物質膜表面に炭酸リチウムを含む被膜が形成された。
(1-3) Formation of coating film containing lithium carbonate by carbon dioxide purge After depositing lithium by the step (1-2), as a purge gas when opening the chamber 13 of the vapor deposition apparatus 400, a purity of 99.995% High purity carbon dioxide gas (manufactured by Daio Corporation) was used. The rate at which carbon dioxide gas flows into the chamber 13 was (inflow rate) 1 liter / min. After the pressure in the chamber 13 reached atmospheric pressure, the carbon dioxide gas flow was performed for 1 minute at the same flow rate. Thereby, a part of lithium on the active material film and carbon dioxide gas reacted, and a film containing lithium carbonate was formed on the surface of the active material film.

(1−4)二酸化炭素雰囲気における保持工程
上記(1−3)で被膜を形成したサンプル電極をチャンバー13より取り出し、加熱炉内に静置した状態で、まず、加熱炉の内部圧力をロータリーポンプで5×10-3torrまで減圧した。この後、純度99.995%の炭酸ガスを加熱炉に導入し、加熱炉内の圧力が1.0atmとなるように封入した。
(1-4) Holding Step in Carbon Dioxide Atmosphere The sample electrode on which the film was formed in the above (1-3) was taken out from the chamber 13 and allowed to stand in the heating furnace. The pressure was reduced to 5 × 10 −3 torr. Thereafter, carbon dioxide having a purity of 99.995% was introduced into the heating furnace and sealed so that the pressure in the heating furnace was 1.0 atm.

次に、加熱炉内の温度を10℃/分の昇温速度で所定の温度(保持温度)まで加熱し、その状態で所定の時間保持した。ここでは、表1に示すように、保持時間および温度の異なる3種類の電極1〜3を作製した。   Next, the temperature in the heating furnace was heated to a predetermined temperature (holding temperature) at a rate of temperature increase of 10 ° C./min, and held in that state for a predetermined time. Here, as shown in Table 1, three types of electrodes 1 to 3 having different holding times and temperatures were produced.

電極1を作製した後は、加熱炉のヒーターを停止した直後に加熱炉から電極1を取り出したが、電極2および3を作製した後は、ヒーターを停止し、加熱炉内の温度が100℃以下になるまで自然放冷を行ってから、電極2および3を取り出した。   After the electrode 1 was manufactured, the electrode 1 was taken out from the heating furnace immediately after the heater of the heating furnace was stopped. After the electrodes 2 and 3 were manufactured, the heater was stopped and the temperature in the heating furnace was 100 ° C. After spontaneous cooling, the electrodes 2 and 3 were taken out.

なお、ここでは、加熱炉を用いて保持工程を行っているが、サンプル電極をチャンバー13から取り出さずに、チンバー13内で本保持工程を行ってもよい。その場合には、全工程でチャンバー13内に導入されたパージガス(炭酸ガス)をそのまま雰囲気ガスとして利用できる。   Here, the holding process is performed using a heating furnace, but the main holding process may be performed in the chin bar 13 without taking out the sample electrode from the chamber 13. In that case, the purge gas (carbon dioxide gas) introduced into the chamber 13 in all steps can be used as the atmospheric gas as it is.

(2)比較例の電極A〜Dの作製
パージ工程および保持工程における条件を変えて、比較例の電極A〜Dを作製した。各電極の形成条件を表1に示す。
(2) Preparation of Comparative Example Electrodes A to D Electrodes A to D of Comparative Example were prepared by changing the conditions in the purge process and the holding process. Table 1 shows the conditions for forming each electrode.

電極Aの作製方法を具体的に説明する。まず、実施例と同様の方法で活物質膜にリチウムを付与した後、パージガスとして純度6Nのアルゴン(株式会社ダイオー製)をチャンバー内に流入させた。パージガスの流入速度およびパージガスをフローさせる時間は、上記実施例における炭酸ガスの流入速度およびフロー時間と同様とした。次いで、チャンバー内をドライ雰囲気に保ったままの状態で、パージ後のサンプル電極を25℃の温度で1時間保持した。チャンバー内の圧力は1.0atmとした。このようにして、電極Aを得た。   A method for manufacturing the electrode A will be specifically described. First, after applying lithium to the active material film in the same manner as in the example, argon with a purity of 6N (manufactured by Daio Corporation) was allowed to flow into the chamber as a purge gas. The purge gas inflow rate and the purge gas flow time were the same as the carbon dioxide gas inflow rate and flow time in the above-described embodiment. Next, the purged sample electrode was held at a temperature of 25 ° C. for 1 hour while the chamber was kept in a dry atmosphere. The pressure in the chamber was 1.0 atm. In this way, an electrode A was obtained.

電極Bの作製は、加熱炉内で保持温度を200℃とした点以外は、電極Aと同様の方法で行った。電極Cの作製は、パージガスとしてアルゴンガスを用いた点以外は、電極3と同様の方法で行った。さらに、電極Dの作製は、ドライ雰囲気下で保持工程を行った点以外は、電極1と同様の方法で行った。   The electrode B was produced in the same manner as the electrode A except that the holding temperature was 200 ° C. in the heating furnace. The electrode C was produced in the same manner as the electrode 3 except that argon gas was used as the purge gas. Furthermore, the production of the electrode D was performed in the same manner as the electrode 1 except that the holding step was performed in a dry atmosphere.

(3)正極の作製
平均粒径5μmのコバルト酸リチウム(LiCoO2)100重量部に、導電材としてアセチレンブラックを3重量部混合して、混合物を得た。得られた混合物に、結着剤であるポリフッ化ビニリデン(PVdF)のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液をPVdF重量に換算して4重量部加え練合し、ペースト状正極合材を得た。この正極合材を、アルミニウム箔からなる集電体(厚さ:15μm)の両面に塗着し(厚さ:片面85μm)、乾燥後、圧延して、正極を得た。
(3) Production of positive electrode 3 parts by weight of acetylene black as a conductive material was mixed with 100 parts by weight of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) having an average particle diameter of 5 μm to obtain a mixture. The resulting mixture is kneaded by adding 4 parts by weight of an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution of polyvinylidene fluoride (PVdF), which is a binder, in terms of PVdF weight to obtain a paste-like positive electrode mixture. Obtained. This positive electrode mixture was applied to both surfaces of a current collector (thickness: 15 μm) made of aluminum foil (thickness: 85 μm on one side), dried and rolled to obtain a positive electrode.

(4)サンプルセルの作製
上記(1)および(2)で作製した実施例の電極1〜3および比較例の電極A〜Dと、上記(3)で作製した正極とを用いて、それぞれ、積層型のサンプルセルを作製した。これらのサンプルセルの構成は、図3を参照しながら前述した構成と同様とした。再び図3を参照して、サンプルセルの作製方法を説明する。
(4) Production of sample cell Using the electrodes 1 to 3 of the examples produced in the above (1) and (2) and the electrodes A to D of the comparative examples, and the positive electrode produced in the above (3), A stacked sample cell was produced. The configuration of these sample cells was the same as that described above with reference to FIG. Referring to FIG. 3 again, a method for manufacturing the sample cell will be described.

まず、上記(1)および(2)の方法で作製した保持工程後の各電極を、15mm×15mmのサイズに切り出し、その端部にニッケル製の負極用リード20をスポット溶接で接合してセル用負極27とした。   First, each electrode after the holding step produced by the above methods (1) and (2) is cut out to a size of 15 mm × 15 mm, and a nickel negative electrode lead 20 is joined to the end portion thereof by spot welding. A negative electrode 27 was prepared.

次いで、上記で作製した正極を14.5mm×14.5mサイズ切り出し、さらに集電体端部にアルミニウム製の正極用リード19をスポット溶接にて接合して、セル用正極25とした。   Next, the positive electrode produced as described above was cut out in a size of 14.5 mm × 14.5 m, and a positive electrode lead 19 made of aluminum was joined to the end of the current collector by spot welding to obtain a positive electrode 25 for a cell.

セル用正極25の両面にポリエチレン製の微多孔膜からなるセパレータ16(厚さ:16μm)を配置し、さらにその外側にセル用負極27を配置した。挟み込んだセル用正極25がずれないように、ポリプロピレン製の接着テープで固定し、スタックとした。そのスタックをアルミラミネート外装体(パウチ)21に収容し、電解液を1cm3加えて、熱シールにより封止した。電解液には、エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)およびジメチルカーボネート(DEC)を3:5:2の体積比で混合した混合溶媒に、電解質塩としてLiPF6(三菱化学製)を1M溶解させたものを用いた。アルミラミネート外装体21としては昭和電工パッケージング製(厚さ:95μm)を用いた。このようにして、サンプルセルを得た。 Separator 16 (thickness: 16 μm) made of a polyethylene microporous film was disposed on both surfaces of cell positive electrode 25, and cell negative electrode 27 was further disposed on the outside thereof. It was fixed with a polypropylene adhesive tape so that the sandwiched positive electrode for cells 25 was not displaced, and a stack was obtained. The stack was accommodated in an aluminum laminate outer package (pouch) 21, 1 cm 3 of an electrolytic solution was added, and the stack was sealed with a heat seal. In the electrolyte solution, LiPF 6 (manufactured by Mitsubishi Chemical) was used as an electrolyte salt in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 3: 5: 2. What was dissolved 1M was used. As the aluminum laminate outer package 21, one made by Showa Denko Packaging (thickness: 95 μm) was used. In this way, a sample cell was obtained.

(5)サンプルセルの評価
上記工程(4)によって得られたサンプルセルをドライ雰囲気から取り出し、それぞれに対して、以下の条件で充放電サイクル試験を行った。
(5) Evaluation of sample cell The sample cell obtained by the said process (4) was taken out from dry atmosphere, and the charging / discharging cycle test was done on the following conditions with respect to each.

充電時:定電流定電圧充電、15mA、
終止電圧4.2Vカットオフ、終止電流0.75mAカットオフ
休止時間:10分間
放電時:定電流放電、3mA、終止電圧2.0Vカットオフ
休止時間:10分間
During charging: constant current and constant voltage charging, 15 mA,
End voltage 4.2V cut off, end current 0.75mA cut off Rest time: 10 minutes Discharge: constant current discharge, 3mA, end voltage 2.0V cut off Rest time: 10 minutes

上記条件の充放電を1サイクルとして、充放電サイクルを繰り返し、電池容量が初期容量の60%以下に劣化するまでのサイクル数を求めた。結果を表1に示す。なお、実施例および比較例のサンプルセルの初期の容量は何れも15mAh程度であった。   The charge / discharge cycle under the above conditions was defined as one cycle, and the charge / discharge cycle was repeated, and the number of cycles until the battery capacity deteriorated to 60% or less of the initial capacity was determined. The results are shown in Table 1. Note that the initial capacities of the sample cells of Examples and Comparative Examples were both about 15 mAh.

Figure 2010073402
Figure 2010073402

表1から明らかなように、電池容量が60%に低下するまでのサイクル数を比較すると、エージング処理条件に関わらず、パージガスとしてアルゴンガスを用いて形成された電極A〜Cを有するサンプルセルよりも、パージガスとして炭酸ガスを用いて形成された電極1〜3および電極Dを有するサンプルセルの方が優れた充放電サイクル特性を示した。   As is apparent from Table 1, when comparing the number of cycles until the battery capacity is reduced to 60%, the sample cell having electrodes A to C formed using argon gas as the purge gas, regardless of the aging treatment conditions. In addition, the sample cell having the electrodes 1 to 3 and the electrode D formed using carbon dioxide gas as the purge gas showed better charge / discharge cycle characteristics.

パージガスとして炭酸ガスを用いると充放電サイクル特性を改善できた理由は、次のように考えられる。ケイ素を含む活物質膜にリチウムを付与した後、リチウム付与によって生じた活物質の新生面は最初にパージガスに暴露される。パージガスとして炭酸ガスを用いると、活物質膜に付与されたリチウムが炭酸ガスと接触して炭酸リチウムを生成し、活物質膜表面に炭酸リチウムを含む被膜(表面改質層)が形成される。この結果、活物質膜の表面酸化が生じにくくなり、充放電サイクル特性の劣化を抑制できる。   The reason why the charge / discharge cycle characteristics can be improved by using carbon dioxide as the purge gas is considered as follows. After applying lithium to the active material film containing silicon, the new surface of the active material generated by the application of lithium is first exposed to a purge gas. When carbon dioxide gas is used as the purge gas, lithium applied to the active material film comes into contact with the carbon dioxide gas to generate lithium carbonate, and a film containing lithium carbonate (surface modification layer) is formed on the active material film surface. As a result, surface oxidation of the active material film is less likely to occur, and deterioration of charge / discharge cycle characteristics can be suppressed.

これに対し、電極Cのように、リチウムの付与によって生じた新生面が最初にアルゴンガスと接触すると、その後のエージング処理において炭酸ガスと接触させたとしても、エージング処理工程において、炭酸リチウムの被膜を形成する反応は生じにくい。これは、電極Cを用いたサンプルセルの特性が、ドライ雰囲気でエージング処理を行った電極Bを用いたサンプルセルの特性と略同等であることから明らかである。   On the other hand, when the newly formed surface caused by the application of lithium, like the electrode C, first comes into contact with the argon gas, even if the new surface is brought into contact with the carbon dioxide gas in the subsequent aging treatment, the lithium carbonate coating is formed in the aging treatment step. The reaction that forms is unlikely to occur. This is apparent from the fact that the characteristics of the sample cell using the electrode C are substantially the same as the characteristics of the sample cell using the electrode B subjected to aging treatment in a dry atmosphere.

また、電極1〜3および電極Dを有するサンプルセルの特性を比較することにより、パージガスとして炭酸ガスを用いても、ドライ雰囲気中でエージング処理を行うと(電極D)、炭酸ガス雰囲気中でエージング処理を行った場合(電極1〜3)よりもサイクル特性が大幅に低下することがわかった。   Further, by comparing the characteristics of the sample cells having the electrodes 1 to 3 and the electrode D, even when carbon dioxide is used as the purge gas, when aging treatment is performed in a dry atmosphere (electrode D), aging is performed in the carbon dioxide atmosphere. It has been found that the cycle characteristics are significantly lower than when the treatment is performed (electrodes 1 to 3).

さらに、エージング処理における保持時間が同じ場合、高い保持温度(200℃)でエージング処理を行った電極3の方が、25℃でエージング処理を行った電極1よりも高い充放電サイクル特性を実現できることがわかった。一方、エージング処理における保持温度が同じ場合、1時間の保持を行った電極3の方が、5分間の保持を行った電極2よりも高い充放電サイクル特性を実現できることがわかった。また、特に保持温度を高めることにより、充放電サイクル特性を飛躍的に向上できることがわかった。   Furthermore, when the holding time in the aging treatment is the same, the electrode 3 subjected to the aging treatment at a high holding temperature (200 ° C.) can realize higher charge / discharge cycle characteristics than the electrode 1 subjected to the aging treatment at 25 ° C. I understood. On the other hand, when the holding temperature in the aging treatment is the same, it was found that the electrode 3 that was held for 1 hour can realize higher charge / discharge cycle characteristics than the electrode 2 that was held for 5 minutes. Moreover, it turned out that charging / discharging cycling characteristics can be improved dramatically by raising holding temperature especially.

これらの結果から、高い充放電サイクルを実現するためには、パージガスとして炭酸ガスを用いるだけでなく、炭酸ガス雰囲気中でエージング処理を行うことが重要であることが確認された。   From these results, it was confirmed that in order to realize a high charge / discharge cycle, it is important not only to use carbon dioxide as a purge gas but also to perform an aging treatment in a carbon dioxide atmosphere.

炭酸ガスによるパージ工程後に炭酸ガス雰囲気中でエージングを行うと、活物質膜表面の表面改質層の厚さが増大する。すなわち、活物質膜に対する表面改質層の形成が進行し、より均一で厚い表面改質層が確実に得られるからと考えられる。これにより、パージ工程のみでは十分に得られなかった表面改質効果を得ることができる。なお、エージング処理中に表面改質層の形成が進むことは、保持時間および保持温度によって表面改質による効果が変わることから明らかである。   When aging is performed in a carbon dioxide atmosphere after the purge step with carbon dioxide, the thickness of the surface modification layer on the surface of the active material film increases. That is, it is considered that the formation of the surface modification layer on the active material film proceeds, and a more uniform and thick surface modification layer is surely obtained. Thereby, it is possible to obtain a surface modification effect that was not sufficiently obtained only by the purge process. Note that the progress of the formation of the surface modification layer during the aging treatment is apparent from the fact that the effect of the surface modification varies depending on the retention time and the retention temperature.

本発明は、様々な形態のリチウム二次電池に適用することができる。本発明を適用可能なリチウム二次電池の形状は、特に限定されず、例えばコイン型、ボタン型、シート型、円筒型、偏平型、角型などの何れの形状でもよい。また、正極、負極およびセパレータからなる極板群の形態は、捲回型でも積層型でもよい。また、電池の大きさは、小型携帯機器などに用いる小型でも電気自動車等に用いる大型でもよい。本発明のリチウム二次電池は、例えば携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等の電源に用いることができるが、用途は特に限定されない。   The present invention can be applied to various forms of lithium secondary batteries. The shape of the lithium secondary battery to which the present invention is applicable is not particularly limited, and may be any shape such as a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a flat shape, and a square shape. Further, the form of the electrode plate group including the positive electrode, the negative electrode, and the separator may be a wound type or a laminated type. The size of the battery may be small for a small portable device or large for an electric vehicle. The lithium secondary battery of the present invention can be used for a power source of, for example, a portable information terminal, a portable electronic device, a small electric power storage device for home use, a motorcycle, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, etc., but the application is not particularly limited.

(a)〜(c)は、本発明による実施形態の負極の製造方法を説明するための模式的な工程断面図である。(A)-(c) is typical process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the negative electrode of embodiment by this invention. (a)〜(c)は、本発明による実施形態の負極の製造方法を説明するための模式的な工程断面図であり、活物質膜の一部を示す模式的な拡大図である。(A)-(c) is typical process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the negative electrode of embodiment by this invention, and is a typical enlarged view which shows a part of active material film | membrane. 本発明の実施形態のリチウムイオン二次電池の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the lithium ion secondary battery of embodiment of this invention. 本発明による実施形態の電池を製造する方法のフローチャートである。3 is a flowchart of a method for manufacturing a battery according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例において、活物質膜を形成するために使用した蒸着装置の模式的な断面図である。In the Example of this invention, it is typical sectional drawing of the vapor deposition apparatus used in order to form an active material film. 本発明の実施例において、活物質膜にリチウムを付与するために使用した蒸着装置の模式的な断面図である。In the Example of this invention, it is typical sectional drawing of the vapor deposition apparatus used in order to provide lithium to an active material film.

符号の説明Explanation of symbols

1 蒸発源
2 チャンバー(真空槽)
3 ガス導入ノズル
4 真空排気装置
5 キャン
6、6’ 集電体
7a 巻き出しキャンローラ
7b 巻き取りキャンローラ
8 抵抗加熱ボート
9 蒸着材料(リチウム)
10 活物質膜が形成された集電体
11 真空排気装置(ロータリーポンプ)
12 固定台(支持板)
13 チャンバー(真空槽)
51 集電体
53 活物質膜
53a リチウムが付与された活物質膜
55 リチウム
55a 炭酸リチウムを含む被膜
57 活物質体
60 活物質層
14 正極集電体
15 正極活物質層
16 セパレータ
17 負極集電体
18 負極活物質層
19 正極用リード
20 負極用リード
21 アルミラミネート
25 正極
27 負極
100 負極
200 電池
300、400 蒸着装置
1 Evaporation source 2 Chamber (vacuum tank)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Gas introduction nozzle 4 Vacuum exhaust apparatus 5 Can 6, 6 'Current collector 7a Unwinding can roller 7b Winding can roller 8 Resistance heating boat 9 Vapor deposition material (lithium)
10 Current collector with active material film 11 Vacuum exhaust system (rotary pump)
12 Fixing base (support plate)
13 Chamber (vacuum tank)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 51 Current collector 53 Active material film 53a Active material film | membrane to which lithium was provided 55 Lithium 55a Coating containing lithium carbonate 57 Active material body 60 Active material layer 14 Positive electrode current collector 15 Positive electrode active material layer 16 Separator 17 Negative electrode current collector 18 Negative electrode active material layer 19 Lead for positive electrode 20 Lead for negative electrode 21 Aluminum laminate 25 Positive electrode 27 Negative electrode 100 Negative electrode 200 Battery 300, 400 Deposition device

Claims (9)

集電体上にケイ素を含む活物質膜を形成する工程(A)と、
チャンバー内において、減圧状態で前記活物質膜にリチウムを付与する工程(B)と、
前記工程(B)の後、前記減圧状態のチャンバーに炭酸ガスを供給して、前記チャンバー内の圧力を上げる工程(C)と、
前記工程(C)の後、炭酸ガスを含む雰囲気中で、前記活物質膜が形成された集電体を所定の温度で保持する工程(D)と
を包含するリチウム二次電池用負極の製造方法。
Forming an active material film containing silicon on the current collector (A);
In the chamber, applying lithium to the active material film in a reduced pressure state (B);
After the step (B), supplying a carbon dioxide gas to the decompressed chamber to increase the pressure in the chamber (C);
After the step (C), producing a negative electrode for a lithium secondary battery comprising the step (D) of holding the current collector on which the active material film is formed at a predetermined temperature in an atmosphere containing carbon dioxide gas Method.
前記工程(D)において、前記活物質膜が形成された集電体を保持する時間は5分以上24時間以内である請求項1に記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。   2. The method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein in the step (D), the time for holding the current collector on which the active material film is formed is 5 minutes or more and 24 hours or less. 前記工程(D)において、前記所定の温度は25℃以上200℃以下である請求項1に記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。   In the said process (D), the said predetermined temperature is 25 degreeC or more and 200 degrees C or less, The manufacturing method of the negative electrode for lithium secondary batteries of Claim 1. 前記工程(C)は、前記減圧状態のチャンバーに、実質的に炭酸ガスのみを供給して、前記チャンバー内の圧力を上げる工程である請求項1に記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。   2. The method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the step (C) is a step of increasing substantially the pressure in the chamber by substantially supplying only carbon dioxide gas to the decompressed chamber. . 前記工程(D)において、前記雰囲気に含まれる炭酸ガス濃度は20%よりも高い請求項1に記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。   2. The method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein in the step (D), the concentration of carbon dioxide contained in the atmosphere is higher than 20%. 前記活物質膜はSiOx(0.2≦x≦1.5)で表される組成を有する請求項1に記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。   The method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the active material film has a composition represented by SiOx (0.2 ≦ x ≦ 1.5). 前記工程(B)は、真空蒸着法を用いて前記活物質膜の上にリチウムを堆積させる工程である請求項1に記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。   The method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the step (B) is a step of depositing lithium on the active material film using a vacuum deposition method. 前記リチウムが付与された後、(Li/Li+)に対する電位が0.3V以上0.7V以下である請求項1に記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。 2. The method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the potential with respect to (Li / Li + ) is 0.3 V or more and 0.7 V or less after the lithium is applied. リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極と、
請求項1から8のいずれかの方法で製造されたリチウム二次電池用負極と、
前記正極と前記リチウム二次電池用負極との間に配置されたセパレータと、
リチウムイオン伝導性を有する電解質と
を含むリチウムイオン二次電池。
A positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions;
A negative electrode for a lithium secondary battery produced by the method according to any one of claims 1 to 8,
A separator disposed between the positive electrode and the negative electrode for a lithium secondary battery;
A lithium ion secondary battery comprising an electrolyte having lithium ion conductivity.
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