CN103515647A - 非水电解质二次电池组及其生产方法 - Google Patents

非水电解质二次电池组及其生产方法 Download PDF

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Abstract

非水电解质二次电池组(1)包含阴极(9)的混合物层。混合物层含有羧甲基纤维素(3)。阴极中所含阴极活性材料(2a)的中值粒径(μm)和吸附于阴极活性材料上的羧甲基纤维素的重量(重量%)与阴极活性材料的重量之比的乘积为不小于2.2且不大于4.2。

Description

非水电解质二次电池组及其生产方法
发明背景
1.发明领域
本发明涉及非水电解质二次电池组及其生产方法的技术。
2.相关技术描述
用于混合动力汽车中的非水电解质二次电池组如锂离子二次电池组需要具有高输出特征和循环特征。因此，为改进输出特征和循环特征，研究了确定在其原料相中形成非水电解质二次电池组的阴极的阴极活性材料的物理性能的各种技术。例如，下文所述日本专利申请公开No.2011-238622(JP2011-238622A)公开了这种技术。
JP2011-238622A中公开的相关技术描述了形成阴极的材料—石墨颗粒的中值粒径、堆积密度、比表面、平均圆形度。另外，相关技术描述了在由石墨颗粒构成的电极板的X射线衍射下电极板上的石墨的晶体取向比。此外，公开了JP2011-238622A所述相关技术可提供具有高快速充电和放电特征和循环特征的非水电解质二次电池组。
然而，尽管如在JP2011-238622A所述相关技术中，阴极活性材料的物理性能以其原料相描述，但当材料经受各生产步骤以形成非水电解质二次电池组的最终产物时，物理性能变化多样。因此，对阴极活性材料以其原料相的物理性能的描述可能不确保对非水电解质二次电池组作为最终产物的特征的描述。
在非水电解质二次电池组中，阴极(更具体而言阴极的混合物层)包含阴极活性材料。存在过度提高混合物层的反应面积产生低初始电阻(换言之，改进输出特征)，但产生受损耐久性(换言之，循环特征)的问题。另一方面，过度降低混合物层的反应面积产生高初始电阻。
已知阴极的混合物层的反应面积通过混合物层中所含阴极活性材料本身的比表面和阴极活性材料上羧甲基纤维素(CMC)的吸附量(下文中称为CMC吸附量)确定，且当阴极活性材料的粒度分布中的中值粒径(也称为D50)变得较小时，比表面变得较大。另外，当CMC吸附量变得较大时，阴极的混合物层的反应面积变得较小。
换言之，当阴极的混合物层中阴极活性材料的中值粒径和CMC吸附量平衡以使非水电解质二次电池组中混合物层的反应面积最佳时，可建立输出特征与循环特征之间的相容性。
发明概述
本发明提供非水电解质二次电池组及其生产方法，其中使阴极的混合物层中阴极活性材料的中值粒径和羧甲基纤维素吸附量平衡并建立输出特征与循环特征之间的相容性。
本发明的第一方面提供在阴极的混合物层中含有羧甲基纤维素的非水电解质二次电池组。在非水电解质二次电池组中，阴极所含阴极活性材料的中值粒径(μm)和吸附于阴极活性材料上的羧甲基纤维素的重量(重量%)与阴极活性材料的重量之比的乘积为不小于2.2且不大于4.2。
在本发明的第一方面中，当阴极活性材料的粘度特征显示出为当将亚麻子油滴定在用作阴极活性材料的原料的活性原料中时产生的最大扭矩的70%扭矩时，活性原料对亚麻子油的油吸附量可以为不低于50ml且不高于60ml每100g活性原料。此外，阴极活性材料的中值粒径可以为不小于8μm且不大于13μm。
在本发明的第一方面中，在相应于活性原料的中值粒径选择的阴极压实密度下，阴极活性材料的中值粒径可设置为不小于8μm且不大于13μm的值。
本发明的第二方面包括：将活性原料、羧甲基纤维素和水捏合以产生初级捏合体；通过加入水而稀释初级捏合体以产生阴极糊；将阴极糊涂覆在金属箔上并干燥阴极糊；压制干燥的阴极糊以形成阴极；指定在生产初级捏合体中活性原料对亚麻子油的油吸附量为不低于50ml且不高于60ml每100g活性原料，其中油吸附量为在活性原料的粘度特征显示出为当将亚麻子油滴定在活性原料中时产生的最大扭矩的70%扭矩时的量；形成阴极使得所形成的阴极中所含阴极活性材料的中值粒径设置为不小于8μm且不大于13μm；和指定阴极活性材料的中值粒径(μm)和吸附于阴极活性材料上的羧甲基纤维素的重量(重量%)与阴极活性材料的重量之比的乘积为不小于2.2且不大于4.2的值。
附图简述
下面参考附图描述本发明典型实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性，其中类似的数字表示类似的元件，且其中：
图1为阐述根据本发明一个实施方案的生产锂离子二次电池组的方法流程的示意图；
图2为表示D50×CMC吸附量与电阻之间的关系以及D50×CMC吸附量与循环后容量保持率之间的关系的图；和
图3为显示根据D50×CMC吸附量的变化，锂离子二次电池组的特征变化的实验结果的表。
实施方案详述
接着描述本发明实施方案。首先参考图1描述生产根据本发明一个实施方案的为非水电解质二次电池组的锂离子二次电池组的方法流程。如图1所示，在生产根据本发明一个实施方案的为非水电解质二次电池组的锂离子二次电池组的方法中，制备用于生产阴极9的阴极糊8。当制备阴极糊8时，将作为阴极活性材料的石墨2、作为增稠剂的羧甲基纤维素(CMC)3和作为溶剂的水4混合并捏合。该捏合为也称为初级捏合的步骤。初级捏合可通过使用例如双轴挤压捏合机进行。
在生产根据本发明一个实施方案的锂离子二次电池组1的方法中，用于生产阴极9的原料状态的阴极活性材料称为活性原料并区别于所生产阴极9中所含的阴极活性材料。在本发明的一个实施方案中，具有10.2-10.3μm的中值粒径(下文表示为D50)的石墨2用作活性原料。
另外，在生产根据本发明一个实施方案的锂离子二次电池组1的方法中，油(亚麻子油)吸附于捏合中所用的石墨2上。待吸附于石墨2上的油的量(下文称为油吸附量)如下文所述指定。此处所述“油吸附量”为当最大扭矩(100%扭矩)设置为参比时，在70%扭矩产生时石墨2上的油吸附量，所述最大扭矩在将亚麻子油以恒定速率滴定在作为活性原料的石墨2中时产生并用扭矩检测器记录和测量粘度特征的变化。该扭矩在下文中可简称为“70%扭矩”。在本文中，该油吸附量称为70%扭矩下的油吸附量。另外，在本文中，70%扭矩下的油吸附量可简称为“油吸附量”。
具体而言，生产根据本发明一个实施方案的锂离子二次电池组的方法中所用活性原料(石墨2)的油吸附量设置为不小于50ml/100g且不大于60ml/100g的值。
在生产根据本发明一个实施方案的锂离子二次电池组1的方法中，指定作为活性原料的石墨2的油吸附量，由此调整石墨2(包括稍后所述阴极活性材料2a)对CMC3的吸附量(下文中称为CMC吸附量)。
在该实施方案中，CMC吸附量通过下文所述方法得到。将试样用蒸馏水稀释10倍并离心(以30,000rpm离心30分钟)并收集上清液。然后将收集的上清液进一步离心(以30,000rpm离心30分钟)并收集所得上清液。接着，将如上所述收集的一部分上清液燃烧。CO2量通过非色散红外线气体分析测量，由此得到总碳量A。接着，将盐酸加入其余上清液中，并通过非色散红外线气体分析测量CO2，由此得到无机碳量B。悬浮的CMC量由A-B的值计算。另外，CMC吸附量(%)通过由加入的CMC量减去悬浮的CMC量产生的值除以加入的CMC量，然后将所得值乘以100而计算。
在生产根据本发明一个实施方案的锂离子二次电池组1的方法中，接着将溶剂(水4)进一步加入通过捏合产生的材料(下文称为初级捏合体5)中以稀释初级捏合体5，由此产生淤浆6，其中石墨2的颗粒分散于溶剂(水4)、CMC3等形成的介质中。然后在分散以后将SBR7(粘合剂)加入淤浆6中，并进行消泡处理等，由此产生阴极糊8。石墨2、CMC3、SBR7为阴极糊8中所含的固体组分。
在该实施方案中，假设固体组分的总重量为100，则石墨2的重量为98.6，CMC3的重量为0.7，且SBR7的重量为0.7。换言之，在该实施方案中，产生阴极糊8，使得CMC3相对于固体组分总重量的重量百分数为0.7。
接着，将在这种条件下产生的阴极糊8涂覆于铜箔上，并进行干燥、压制、切割等步骤，由此生产阴极9(阴极板)。
在生产根据本发明一个实施方案的锂离子二次电池组1的方法中，设置压制条件使得所生产的阴极9(更具体而言阴极9的混合物层)的压实密度为1.13g/cm3。
另外，在生产根据本发明一个实施方案的锂离子二次电池组1的方法中，如上所述调整生产条件，由此将所生产的阴极9的混合物层中所含石墨2的D50设置为不小于8μm且不大于13μm的值。在下文中，所生产的阴极9的混合物层中所含石墨2称为阴极活性材料2a。
此外，在生产根据本发明一个实施方案的锂离子二次电池组1的方法中，指定上述条件，由此将阴极活性材料2a的D50值和吸附于阴极活性材料2a上的CMC3与阴极活性材料2a的重量之比的乘积(换言之，CMC吸附量)设置为不小于2.2且不大于4.2的值。此处，阴极活性材料2a的D50的单位为μm，CMC吸附量的单位为重量百分数(也表示为重量%)。
另外，在生产根据本发明一个实施方案的锂离子二次电池组的方法中，将如上所述生产的阴极9与阳极(未显示)和隔膜(未显示)一起缠绕以产生缠绕体(未显示)。将缠绕体放在外壳(未显示)中，将电解质溶液(未显示)倒入其中，并将外壳密封，由此生产具有4Ah电容的锂离子二次电池组1。
接着，参考图2描述通过生产根据本发明一个实施方案的锂离子二次电池组的方法生产的锂离子二次电池组1的特征。图2表示锂离子二次电池组1的电阻与锂离子二次电池组1的阴极活性材料2a的D50和阴极活性材料2a的CMC吸附量的乘积(下文简称为D50×CMC吸附量)之间的关系以及锂离子二次电池组1的循环后容量保持率与D50×CMC吸附量之间的关系。
根据图2，指定D50×CMC吸附量值的下限值(换言之，2.2)以电阻标准值作为参比指定。另外，指定D50×CMC吸附量的上限值(换言之，4.2)以循环后容量保持率标准值作为参比指定。因此，在2.2-4.2范围内的D50×CMC吸附量满足锂离子电池组1的电阻标准值(不高于4.5mΩ)并满足锂离子二次电池组1的循环后容量保持率标准值(不低于90%)。
另外，如图2所示，应当理解D50×CMC吸附量值落入2.2-4.2的范围指定为良好产品范围，并生产阴极9使得D50×CMC吸附量值落入良好产品范围内，由此容许锂离子二次电池组1中输出特征与循环特征之间的相容性。
参考图1和3更具体地描述通过生产根据本发明一个实施方案的非水电解质二次电池组的方法生产的锂离子二次电池组1的特征。图3显示下文所述实验(1)、(2)和(3)的实验结果。
在实验(1)中，在活性原料(石墨2)的D50和阴极9(混合物层)的压实密度设置为基本恒定且活性原料(石墨2)的油吸附量变化的情况下，检查锂离子二次电池组1的性能变化。此处选择电阻和循环后容量保持率作为表示锂离子二次电池组的性能变化的指数。可以理解电阻反映出输出特征的质量，且较低的电阻对应于较高的输出特征。可以理解循环后容量保持率反映出循环特征的质量，且较高的循环后容量保持率对应于较高的循环特征。
在实验(2)中，在活性原料(石墨2)的油吸附量和活性原料(石墨2)的D50设置为基本恒定且阴极9的压实密度变化的情况下，检查锂离子二次电池组1的性能变化。在实验(3)中，在活性原料(石墨2)的油吸附量和阴极9的压实密度设置为基本恒定且活性原料(石墨2)的D50变化的情况下检查锂离子二次电池组1的性能变化。
实验(1)-(3)中的电阻由在25℃、3.7V和20A的条件下放电10秒中的电压降量计算。
实验(1)-(3)中的循环后容量保持率由在-10℃、3.0-4.1V和4A的条件下进行1000个充电和放电循环的情况下在循环以前与以后的电容之比计算。
首先讨论实验(1)的实验结果。在实验(1)中，在活性原料(石墨2)的D50和阴极9的压实密度设置为基本恒定且活性原料(石墨2)的油吸附量变化的情况下检查锂离子二次电池组的性能变化。
图3所示实施例1-3代表的锂离子二次电池组为根据本发明一个实施方案的锂离子二次电池组1。换言之，实施例1-3代表的锂离子二次电池组满足石墨2的指定油吸附量值(不低于50ml/100g且不高于60ml/100g)。因此，实施例1-3代表的锂离子二次电池组满足阴极活性材料2a的指定D50值(不小于8μm且不大于13μm)并进一步满足阴极活性材料2a的指定D50×CMC吸附量值(不小于2.2且不大于4.2)。
另一方面，对应于图3所示对比例1和2的锂离子二次电池组具有不属于指定值的阴极活性材料的油吸附量(石墨2)。因此，对应于对比例1和2的锂离子二次电池组不满足阴极活性材料2a的指定D50×CMC吸附量值(不小于2.2且不大于4.2)，因此不对应于根据本发明一个实施方案的锂离子二次电池组1。对应于对比例1和2的锂离子二次电池组满足阴极活性材料2a的指定D50值(不小于8μm且不大于13μm)。
另外，实施例1-3代表的锂离子二次电池组1具有3.8-4.36mΩ的电阻，因此满足电阻标准值(不高于4.5mΩ)。此外，实施例1-3代表的锂离子二次电池组1具有91-93%的循环后容量保持率，因此满足循环后容量保持率标准值(不低于90%)。
另一方面，对比例1代表的锂离子二次电池组具有3.21mΩ的电阻，并满足电阻标准值(不高于4.5mΩ)。然而，由于循环后容量保持率为82%，该电池组不满足循环后容量保持率标准值(不低于90%)。根据对比例1的结果，认为由于当活性原料(石墨2)的油吸附量低时，石墨2对CMC3的吸附量变低，阴极9中混合物层的剥离强度降低，且Li在循环期间沉积，由此导致循环后容量保持率降低。
另外，对比例2代表的锂离子二次电池组具有95%的循环后容量保持率，并满足循环后容量保持率标准值(不低于90%)。然而，由于电阻为4.64mΩ，该电池组不满足电阻标准值(不高于4.5mΩ)。根据对比例2的结果，认为由于当作为活性原料的石墨2的油吸附量高时，石墨2对CMC的吸附量大，阴极9的混合物层的反应面积降低，由此导致电阻提高。
换言之，从实验(1)的结果观察到将阴极活性材料2a的指定D50×CMC吸附量值设置为不小于2.2且不大于4.2的值容许输出特征与循环特征之间的相容性。更具体而言，优选将石墨2的油吸附量设置为不低于50ml/100g且不高于60ml/100g的值，并优选将阴极9的阴极活性材料2a的D50设置为不小于8μm且不大于13μm的值。
如上所述，根据本发明一个实施方案的非水电解质二次电池组为锂离子二次电池组1。锂离子二次电池组1在阴极9的混合物层中含有CMC3。另外，存在于阴极9中的阴极活性材料2a的D50(μm)和吸附于阴极活性材料2a上的CMC3的重量与阴极活性材料2a的重量之比(%)的乘积指定为不小于2.2且不大于4.2的值。生产根据本发明一个实施方案的为非水电解质二次电池组的锂离子二次电池组1的方法包括至少如下步骤：将作为活性原料的石墨2、CMC3和水4捏合以产生初级捏合体5；通过加入水4而稀释初级捏合体5以产生用于生产阴极9的阴极糊8；将阴极糊8涂覆于金属箔上并干燥阴极糊；和压制干燥的阴极糊8以形成阴极9。在生产初级捏合体5的步骤中在70%扭矩下石墨2对亚麻子油的油吸附量指定为不低于50ml且不高于60ml每100g石墨的值。另外，形成阴极9，使得作为石墨2存在于阴极9中的阴极活性材料2a的D50为不小于8μm且不大于13μm。阴极活性材料2a的D50(μm)和吸附于阴极活性材料2a上的CMC3的重量与阴极活性材料2a的重量之比(%)的乘积指定为不小于2.2且不大于4.2。这种构型能够提供为非水电解质二次电池组并容许输出特征与循环特征之间的相容性的锂离子二次电池组1。
另外，在根据本发明一个实施方案的为非水电解质二次电池组的锂离子二次电池组1中，在70%扭矩下作为活性原料的石墨2对亚麻子油的油吸附量指定为不低于50ml且不高于60ml每100g石墨的值。此外，阴极活性材料2a的D50指定为不小于8μm且不大于13μm的值。根据这种构型，阴极9的阴极活性材料2a的D50(μm)和吸附于阴极活性材料2a上的CMC3的重量与阴极活性材料2a的重量之比(%)的乘积指定为不小于2.2且不大于4.2的值。
接着讨论实验(2)的实验结果。在实验(2)中，实验(1)中实施例2的锂离子二次电池组1用作参比，并在活性原料(石墨2)的油吸附量和活性原料(石墨2)的D50设置为基本恒定且阴极9的压实密度变化的情况下检查锂离子二次电池组的性能变化。
更具体而言，在实验(2)中选择作为活性原料的石墨2的D50与实验(1)中实施例2的石墨2的D50(10.2μm)相同。另一方面，对比例3和4具有在不同压实密度下压制的阴极9。在对比例3中，压实密度与实施例2相比是低的。在对比例4中，压实密度与实施例2相比是高的。
图3所示对应于对比例3的锂离子二次电池组满足阴极活性材料(石墨2)的指定油吸附量值(不低于50ml/100g且不高于60ml/100g)。
然而，对比例3代表的锂离子二次电池组不满足阴极活性材料2a的指定D50×CMC吸附量值(不小于2.2且不大于4.2)。
对比例3代表的锂离子二次电池组具有94%的循环后容量保持率，因此满足循环后容量保持率的标准值(不低于90%)。另一方面，该电池组具有4.59mΩ的电阻，因此不满足电阻标准值(不高于4.5mΩ)。认为由于阴极活性材料2a由于低压实密度而未充分压制，阴极9的阴极活性材料2a的反应面积变小，因此电阻变高。
另外，图3所示对应于对比例4的锂离子二次电池组满足阴极活性材料(石墨2)的指定油吸附量值(不低于50ml/100g且不高于60ml/100g)，但不满足阴极活性材料2a的指定D50值(不小于8μm且不大于13μm)。
此外，作为在上述条件下形成阴极9的结果，对比例4代表的锂离子二次电池组不满足阴极活性材料2a的指定D50×CMC吸附量值(不小于2.2且不大于4.2)。
另外，对比例4代表的锂离子二次电池组具有3.14mΩ的电阻并满足电阻标准值(不高于4.5mΩ)。然而，由于循环后容量保持率为86%，该电池组不满足循环后容量保持率标准值(不低于90%)。认为由于阴极9的高压实密度而将阴极活性材料2a过度压制，阴极活性材料2a的反应面积变大，因此循环后容量保持率变低。
换言之，从实验(2)的结果观察到即使适当地选择作为活性原料的石墨2且石墨2的油吸附量也合适，如果不适当地设置随后压制中的压制压力且电极9的阴极活性材料2a的D50不属于指定值内，则D50×CMC吸附量也不属于标准值，因此不容许输出特征与循环特征之间的相容性。另外，从实验(2)的结果，应当理解为得到非水电解质二次电池组中输出特征与循环特征之间的相容性，需要适当地设置形成阴极9中的压制条件。
接着讨论实验(3)的实验结果。在实验(3)中，实验(1)中实施例2的锂离子二次电池组1用作参比，并在活性原料(石墨2)的油吸附量和阴极9的压实密度设置为基本恒定且活性原料(石墨2)的D50变化的情况下检查锂离子二次电池组的性能变化。
更具体而言，在实验(3)中用于生产阴极9的压实密度(1.13g/cm3)与实验(1)中实施例2的情况中相同。然而，所选择的活性原料(石墨2)的D50不同。在对比例5中，石墨2的D50与实施例2的相比是小的。在对比例6中，石墨2的D50与实施例2相比是大的。
另外，图3所示对应于对比例5的锂离子二次电池组满足阴极活性材料(石墨2)的指定油吸附量值(不低于50ml/100g且不高于60ml/100g)，但不满足阴极活性材料2a的指定D50值(不小于8μm且不大于13μm)。
此外，作为在以上条件下形成阴极混合物层的结果，对比例5代表的锂离子二次电池组不满足阴极活性材料2a的指定D50×CMC吸附量值(不小于2.2且不大于4.2)。
另外，对比例5代表的锂离子二次电池组具有3.22mΩ的电阻并满足电阻标准值(不高于4.5mΩ)。然而，由于循环后容量保持率为78%，该电池组不满足循环后容量保持率标准值(不低于90%)。认为阴极活性材料2a的D50由于作为活性原料的石墨2的小D50而变小，这产生更大的反应面积和适当的电阻，但循环后容量保持率受损。
另一方面，图3所示对应于对比例6的锂离子二次电池组满足阴极活性材料(石墨2)的指定油吸附量值(不低于50ml/100g且不高于60ml/100g)，但不满足阴极活性材料2a的指定D50值(不小于8μm且不大于13μm)。
另外，作为在以上条件下形成阴极混合物层的结果，对比例6代表的锂离子二次电池组不满足阴极活性材料2a的指定D50×CMC吸附量值(不小于2.2且不大于4.2)。
此外，对比例6代表的锂离子二次电池组具有97%的循环后容量保持率并满足循环后容量保持率标准值(不低于90%)。然而，由于电阻为5.51mΩ，该电池组不满足电阻标准值(不高于4.5mΩ)。认为阴极活性材料2a的D50由于作为活性原料的石墨2的大D50而变大，且这产生较小的反应面积和适当的循环后容量保持率，但初始电阻受损。
换言之，从实验(3)的结果观察到即使作为活性原料的石墨2的油吸附量是合适的并适当地设置生产阴极9中的压制压力，如果不适当地选择作为活性原料的石墨2且阴极9的阴极活性材料2a的D50不属于指定值，则D50×CMC吸附量也不属于标准值，因此不容许输出特征与循环特征之间的相容性。另外，从实验(3)的结果，应当理解为得到非水电解质二次电池组中输出特征与循环特征之间的相容性，需要适当地选择作为用于形成阴极9的活性原料的石墨2的D50。
如上所述，在根据本发明一个实施方案的为非水电解质二次电池组的锂离子二次电池组1中，相应于作为活性原料的石墨2的D50，选择阴极9的压实密度，并将阴极活性材料2a的D50指定为不小于8μm且不大于13μm的值。这种构型容许阴极9的阴极活性材料2a的D50(μm)属于不小于8μm且不大于13μm的值。
本发明一个实施方案能够提供容许输出特征与循环特征之间的相容性的非水电解质二次电池组。

Claims (4)

1.一种非水电解质二次电池组(1)，其特征在于包含：
阴极(9)的混合物层，其中混合物层含有羧甲基纤维素(3)，
其中阴极所含阴极活性材料(2a)的中值粒径(μm)和吸附于阴极活性材料上的羧甲基纤维素的重量(重量%)与阴极活性材料的重量之比的乘积为不小于2.2且不大于4.2。
2.根据权利要求1的非水电解质二次电池组，
其中当阴极活性材料的粘度特征显示出为当将亚麻子油滴定在用作阴极活性材料的原料的活性原料(2)中时产生的最大扭矩的70%扭矩时，活性原料对亚麻子油的油吸附量不低于50ml且不高于60ml每100g活性原料，且阴极活性材料的中值粒径为不小于8μm且不大于13μm。
3.根据权利要求2的非水电解质二次电池组，
其中在相应于活性原料的中值粒径选择的阴极压实密度下，阴极活性材料的中值粒径设置为不小于8μm且不大于13μm的值。
4.一种生产非水电解质二次电池组(1)的方法，所述方法包括：
将活性原料(2)、羧甲基纤维素(3)和水(4)捏合以产生初级捏合体(5)；
通过加入水而稀释初级捏合体以产生阴极糊(8)；
将阴极糊涂覆在金属箔上并干燥阴极糊；
压制干燥的阴极糊以形成阴极(9)；
指定在生产初级捏合体中活性原料对亚麻子油的油吸附量不低于50ml且不高于60ml每100g活性原料，其中油吸附量为在活性原料的粘度特征显示出为当将亚麻子油滴定在活性原料中时产生的最大扭矩的70%扭矩时的量；
形成阴极使得所形成的阴极中所含阴极活性材料(2a)的中值粒径设置为不小于8μm且不大于13μm；和
指定阴极活性材料的中值粒径(μm)和吸附于阴极活性材料上的羧甲基纤维素的重量(重量%)与阴极活性材料的重量之比的乘积为不小于2.2且不大于4.2的值。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2947524C (en) * 2014-04-30 2018-04-03 Manufacturing Resources International, Inc. Back to back electronic display assembly
KR102492830B1 (ko) * 2019-06-18 2023-01-26 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1967909A (zh) * 2005-11-14 2007-05-23 比亚迪股份有限公司 一种电池正极和锂离子电池及它们的制备方法
CN101162773A (zh) * 2006-10-13 2008-04-16 比亚迪股份有限公司 电池正极片的制作方法及制作的正极片以及锂离子电池
WO2010061871A1 (ja) * 2008-11-26 2010-06-03 日本製紙ケミカル株式会社 非水電解質二次電池の電極用カルボキシメチルセルロースまたはその塩、及びその水溶液
US20110159172A1 (en) * 2009-12-25 2011-06-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Method for manufacturing positive electrode of nonaqueous electrolyte secondary battery

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3849769B2 (ja) * 2001-12-03 2006-11-22 日立粉末冶金株式会社 非水系二次電池の負極用黒鉛粒子
JP4090259B2 (ja) * 2002-03-28 2008-05-28 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池の製造方法
JP2010080297A (ja) * 2008-09-26 2010-04-08 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池用負極、非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池用負極の製造方法
JP6029200B2 (ja) * 2008-10-06 2016-11-24 日本カーボン株式会社 リチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法
EP2416413A4 (en) * 2009-03-30 2014-10-22 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp MIXED CARBON MATERIAL AND NEGATIVE ELECTRODE FOR SECONDARY BATTERY USING NONAQUEOUS ELECTROLYTE
JP2011138680A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Panasonic Corp 非水電解質二次電池用負極および非水電解質二次電池
JPWO2011114641A1 (ja) * 2010-03-15 2013-06-27 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池用電極およびこれを含む非水電解質二次電池
JPWO2011115247A1 (ja) * 2010-03-18 2013-07-04 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 リチウムイオン二次電池
JP5320645B2 (ja) * 2010-06-09 2013-10-23 日本カーボン株式会社 リチウムイオン二次電池用負極活物質及び負極
WO2012026462A1 (ja) * 2010-08-24 2012-03-01 日本ゼオン株式会社 二次電池負極用バインダー組成物、二次電池負極用スラリー組成物、二次電池負極、二次電池及び二次電池負極用バインダー組成物の製造方法
KR101952464B1 (ko) * 2011-03-30 2019-02-26 미쯔비시 케미컬 주식회사 비수계 이차 전지용 탄소재, 및 부극, 그리고, 비수계 이차 전지
JP5713198B2 (ja) * 2011-10-17 2015-05-07 トヨタ自動車株式会社 リチウム二次電池の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1967909A (zh) * 2005-11-14 2007-05-23 比亚迪股份有限公司 一种电池正极和锂离子电池及它们的制备方法
CN101162773A (zh) * 2006-10-13 2008-04-16 比亚迪股份有限公司 电池正极片的制作方法及制作的正极片以及锂离子电池
WO2010061871A1 (ja) * 2008-11-26 2010-06-03 日本製紙ケミカル株式会社 非水電解質二次電池の電極用カルボキシメチルセルロースまたはその塩、及びその水溶液
US20110159172A1 (en) * 2009-12-25 2011-06-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Method for manufacturing positive electrode of nonaqueous electrolyte secondary battery

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