JP2000090935A

JP2000090935A - 非水電解液二次電池

Info

Publication number: JP2000090935A
Application number: JP10261885A
Authority: JP
Inventors: Yoshitsugu Kojima; 由継小島; Nobuaki Suzuki; 伸明鈴木; Akio Ito; 明生伊藤; Jiro Mizuno; 二郎水野
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】安価であり、電極合材の塗工性が良好であっ
て、かつ出力特性に優れた非水電解液二次電池を提供す
る【解決手段】正極活物質となるリチウム複合酸化物
と、導電材と、結着剤とからなる正極合材を用いて形成
した正極を有する非水電解液二次電池を、前記正極合材
を１００重量％とした場合に、前記結着剤は、０．２重
量％以上０．８重量％以下の水溶性高分子と、０．５重
量％以上３重量％以下の変性ポリオルガノシロキサン系
重合体とからなるように構成する。また、負極活物質と
なる炭素材料と、結着剤とからなる負極合材を用いて形
成した負極を有する非水電解液二次電池を、前記負極合
材を１００重量％とした場合に、前記結着剤は、０．２
重量％以上０．８重量％以下の水溶性高分子と、０．５
重量％以上４重量％以下の変性ポリオルガノシロキサン
系重合体とからなるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液二次電
池に関し、特に、電極を形成するための結着剤に工夫を
凝らした、安価であって、電極合材の塗工性がよくかつ
出力特性に優れた非水電解液二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】リチウムを吸蔵・放出可能なリチウム複
合酸化物を正極活物質とした正極と、同じくリチウムを
吸蔵・放出可能な炭素材料を負極活物質とした負極とで
構成したロッキングチェア型の二次電池、いわゆるリチ
ウムイオン二次電池は、高エネルギー密度であることか
ら、通信機器、情報関連機器の分野で広く普及し、電気
自動車用電池としても期待されている。

【０００３】リチウムイオン二次電池の電極は、粉末状
の上記活物質に結着剤を加えてペースト状の電極合材を
作製し、この電極合材を集電体と呼ばれる金属箔表面に
塗布乾燥することによって形成されており、従来から、
この結着剤には、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂
が一般的に用いられていた。ところがポリフッ化ビニリ
デン等の溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドンは、有
機溶媒であるため人体への影響が懸念されることに加
え、非常に高価であるため、電池のコスト上昇につなが
るという問題を抱えていた。

【０００４】この問題を解決すべく、特開平１０−０６
９９１２号公報に示すように、炭素材料を負極活物質に
用いた非水電解液二次電池の負極結着剤として、水を分
散媒とした、変性ポリオルガノシロキサン系重合体のラ
テックスからなる結着剤が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この技術によれば、変
性ポリオルガノシロキサン系重合体を用いて負極合材を
作製する際に、変性ポリオルガノシロキサン系重合体１
００重量部に対し１〜２００重量部の増粘剤を添加して
もよいとされている。しかし、本発明者らが数々の実験
を積み重ねた結果、負極合材中における変性ポリオルガ
ノシロキサン系重合体および増粘剤の配合割合を適正な
ものとしない限り、集電体表面に塗工するために適当な
ペースト状態の負極合材が得られないといった現象や、
塗工して層状に形成した負極合材が集電体より剥離する
といった現象を生じることが明らかとなった。さらに変
性ポリオルガノシロキサン系重合体および増粘剤の割合
は、作製した電池の出力特性を左右することから、適正
な配合割合としないことには高い出力密度を有する電池
が構成できないことも判明した。

【０００６】本発明は、従来技術において、負極にしか
用いられてなかった変性ポリオルガノシロキサン系重合
体を成分とした結着剤を、正極にも適用することによっ
て、水を分散媒として使用できるという変性ポリオルガ
ノシロキサン系重合体の利点を充分に発揮させることを
目的としている。そして本発明は、上記実情に鑑み、非
水電解液二次電池の電極を形成するための結着剤を適切
な構成のものとし、また電極合材中における結着剤の配
合割合を適切なものにすることにより、安価であり、電
極合材の塗工性が良好であって、かつ出力特性に優れた
非水電解液二次電池を提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の非水電解液二次
電池は、正極活物質となるリチウム複合酸化物と、導電
材と、結着剤とからなる正極合材を用いて形成した正極
を有する非水電解液二次電池であって、前記正極合材を
１００重量％とした場合に、前記結着剤は、０．２重量
％以上０．８重量％以下の水溶性高分子と、０．５重量
％以上３重量％以下の変性ポリオルガノシロキサン系重
合体とからなることを特徴とするものであり、また、負
極活物質となる炭素材料と、結着剤とからなる負極合材
を用いて形成した負極を有する非水電解液二次電池であ
って、前記負極合材を１００重量％とした場合に、前記
結着剤は、０．２重量％以上０．８重量％以下の水溶性
高分子と、０．５重量％以上４重量％以下の変性ポリオ
ルガノシロキサン系重合体とからなることを特徴とする
ものである。

【０００８】つまり本発明の非水電解液二次電池は、リ
チウムイオン二次電池をはじめとする非水電解液二次電
池において、正極および／または負極を形成するための
電極合材に配合する結着剤を、変性ポリオルガノシロキ
サン系重合体と水溶性高分子とのラテックス型複合バイ
ンダとするものである。このような構成の結着剤を使用
することにより、安価な水を分散媒として用いることが
でき、非水電解液二次電池のコストを減少させることを
可能にしている。

【０００９】また、本発明の非水電解液二次電池では、
変性ポリオルガノシロキサン系重合体および水溶性高分
子の電極合材中ににおけるそれぞれの配合割合を、正極
および負極のそれぞれについて、上記の適正な範囲のも
のとしている。変性ポリオルガノシロキサン系重合体お
よび水溶性高分子の配合割合を上記割合としたことによ
り、塗工性のよい、つまり塗工に適したペースト状であ
って塗工後にも剥離を生じない電極合材を作製すること
を可能にしている。さらに、上記配合割合で調製された
電極合材により形成された正極および／または負極を用
いた非水電解液二次電池は、出力特性の良好な、つまり
高い出力密度を有する非水電解液二次電池となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の非水電解液二次
電池について、正極活物質にリチウム複合酸化物を、負
極活物質に炭素物質を用いたいわゆるリチウムイオン二
次電池としての実施形態に基づいて、詳しく説明する。〈変性ポリオルガノシロキサン系重合体〉本発明の非水
電解液二次電池に用いる結着剤の配合成分である変性ポ
リオルガノシロキサン系重合体は、オルガノポリシロキ
サンの水分散体の存在下に、単量体成分を乳化重合する
ことによって製造できる。仕込み組成は、オルガノポリ
シロキサンと単量体成分との合計を１００重量部とした
場合に、オルガノポリシロキサン１〜９０重量部、単量
体成分を９９〜１０重量部とするのが望ましい。

【００１１】オルガノポリシロキサンは、オルガノシロ
キサンと必要に応じてグラフト交叉剤とを、乳化剤の存
在下にホモミキサー等を用いてせん断混合し、重宿合す
ることによって製造することができる。用いることので
きるオルガノポリシロキサンとして、具体的には、ヘキ
サメチルシクロトリシロキサン等が、グラフト交叉剤と
してｐ−ビニルフェニルメチルジメトキシラン等が、乳
化剤としてテトラデセンスルホン酸等の界面活性剤が挙
げるれる。

【００１２】上記単量体成分は、アルキル基の炭素数が
１〜１０の（メタ）アクリル酸アルキルエステル（例え
ば（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチ
ル等）と、エチレン性不飽和カルボン酸（例えば（メ
タ）アクリル酸等）と、必要に応じて配合されるこれら
と共重合可能な他の単量体（例えば１，３−ブタジエン
等）とからなる。配合割合は、単量体成分合計を１００
重量％とした場合、上記（メタ）アクリル酸アルキルエ
ステルを１０〜８５重量％、エチレン性不飽和カルボン
酸を０．５〜１５重量％、共重合可能な他の単量体を０
〜８９．５重量％とするのが望ましい。

【００１３】〈水溶性高分子〉水溶性高分子は、上記変
性ポリオルガノシロキサン系重合体と混合させて結着剤
を構成し、結着剤に増粘効果を与えるものである。用い
ることのできる水溶性高分子としては、例えば、ポリエ
チレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリアクリ
ルアミド、ポリビニルピロリドン等の合成高分子や、セ
ルロースエーテル系樹脂等が挙げられる。このセルロー
スエーテルには、メチルセルロース、エチルセルロー
ス、ベンジルセルロース、トリエチルセルロース、シア
ノエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カ
ルボキシエチルセルロース、アミノエチルセルロース、
オキシエチルセルロース等が挙げられる。

【００１４】これらの水溶性高分子は、１種のものを単
独で用いることも、また、２種以上のものを混合して用
いることもできる。また、上記に挙げた水溶性高分子の
うち、カルボキシメチルセルロースアンモニウム、カル
ボキシメチルセルロースナトリウム等のカルボキシメチ
ルセルロース系の樹脂は、入手が容易で安価であり、ま
た人体に対する安全性も高いことから、総合的に判断す
れば、これらを用いるのがより望ましい。

【００１５】〈結着剤としての配合割合〉本発明の非水
電解液二次電池においては、上記変性ポリオルガノシロ
キサン系重合体と、上記水溶性高分子とを配合し複合バ
インダとして用いる。電極合材中におけるそれぞれの配
合割合は、電極合材の塗工性、電池の出力特性を左右す
るため重要である。

【００１６】正極の場合、正極合材は、正極活物質とな
るリチウム複合酸化物と、導電材と、結着剤とから構成
され、この正極合材を１００重量％とした場合、固形分
量において、水溶性高分子は０．２重量％以上０．８重
量％以下の量を、変性ポリオルガノシロキサン系重合体
は０．５重量％以上３重量％以下の量を配合して結着剤
とするのが望ましい。

【００１７】水溶性高分子の配合割合が０．２重量％未
満の場合には、増粘効果が著しく低下し、適切なペース
ト状の正極合材が得られないため、集電体表面への正極
合材の塗工が困難となり、また、変性ポリオルガノシロ
キサン系重合体の配合割合が０．５重量％未満の場合
は、集電体との結着効果が低下してしまうことになるか
らである。さらに、水溶性高分子が０．８重量％を超え
るまたは変性ポリオルガノシロキサン系重合体が３重量
％を超える場合には、塗工されて形成した正極の通電抵
抗が大きくなり、電池の出力密度が低下してしまうこと
になるからである。

【００１８】負極の場合、負極合材は、負極活物質とな
る炭素材料と、結着剤とから構成され、この負極合材を
１００重量％とした場合、固形分量において、水溶性高
分子は０．２重量％以上０．８重量％以下と、変性ポリ
オルガノシロキサン系重合体は０．５重量％以上４重量
％以下の量を配合して結着剤とするのが望ましい。この
範囲を逸脱する配合割合である場合には、正極の場合と
同様の弊害があるからである。

【００１９】なお、本実施形態においては、結着剤は、
水溶性高分子と変性ポリオルガノシロキサン系重合体と
によって構成されているが、電極合材の塗工性、電池の
出力特性に悪影響を与えない限り、他の特性等を改善す
るために、変性ポリオルガノシロキサン系重合体、水溶
性高分子以外の第３の成分を適量添加することを妨げる
ものではない。

【００２０】〈正極および負極の作製〉正極の場合は、
まず、活物質であるリチウム複合酸化物の粉末に導電材
を混合し、これに上記結着剤を添加して混錬し、必要に
応じて分散媒である水を加え、塗工に適当な粘度のペー
スト状の正極合材を作製する。この正極合材をアルミニ
ウム箔等からなる正極集電体の表面に塗布し、乾燥さ
せ、必要に応じてプレス等を行って、塗工された正極合
材の密度を高めることによって形成する。

【００２１】正極活物質であるリチウム複合酸化物に
は、４Ｖ級の電池が構成できるものとして、ＬｉＣｏＯ
₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等を用いることができ
る。中でも、大型の電池を構成する場合、電池コストの
ことを考えれば、高価なＣｏ、Ｎｉを含有していないＬ
ｉＭｎ₂Ｏ₄を用いるのが望ましい。導電材には、カーボ
ンブラック、アセチレンブラック、黒鉛等の炭素材料の
粉末を用いることができる。正極合材中のこれらの配合
割合は、正極合材を１００重量％とした場合、リチウム
複合酸化物を７０〜９５重量％、導電材を１．２〜２
９．３重量％、結着剤については、水溶性高分子および
変性ポリオルガノシロキサン系重合体の上記適正範囲の
合計である０．７〜３．８重量％とするのが望ましい。

【００２２】正極合材の混錬は、ボールミル、媒体攪拌
ミル等を使用して行うことができる。また、正極合材の
塗工は、公知の様々な手段によって行うことができる
が、塗布と乾燥とが連続して行うことのできるコータと
呼ばれる塗工機を用いるのが望ましい。ナイフブレード
方式、ドクターロール方式、コンマロール方式、リバー
スロール方式等様々な方式で正極合材を塗布することが
可能であり、また、熱風炉、赤外線乾燥炉等の種々の連
続乾燥炉を用いて乾燥を行うことが可能である。

【００２３】負極の場合は、まず、活物質である炭素材
料の粉末に上記結着剤を添加して混錬し、必要に応じて
分散媒である水を加え、塗工に適当な粘度のペースト状
の負極合材を作製する。この負極合材を銅箔等からなる
負極集電体の表面に、正極の場合と同様に、塗布し、乾
燥させ、必要に応じてプレス等を行って、塗工された負
極合材の密度を高めることによって形成する。

【００２４】負極活物質である粉末状の炭素材料には、
天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズ小球体、有機
化合物焼成体、炭素繊維等を用いることができる。負極
合材中のこの炭素材料と結着剤との配合割合は、負極合
材を１００重量％とした場合、結着剤については、水溶
性高分子と変性ポリオルガノシロキサン系重合体の上記
適正範囲の合計である０．７〜４．８重量％とするのが
よく、炭素材料は残部となる９９．３〜９５．２重量％
とするのがよい。負極合材の混錬および塗工については
正極の場合と同様の手段によって行うことができる。

【００２５】正極合材、負極合材とも、集電体の片面に
のみ塗工されるものであってもよく、また集電体の両面
に塗工されるものであってもよい。片面あたりの塗工厚
は、正極合材の場合３０〜７０μｍと、負極合材の場合
も３０〜７０μｍとするのがよい。正極合材および負極
合材を塗工して形成した正極および負極は、電池形状に
応じた大きさに裁断等され、組付けに供される。

【００２６】〈非水電解液二次電池の組付け〉作製した
正極および負極は、セパレータを挟装して、例えば円筒
形電池であればロール状に捲回され、また角形電池であ
れば積層されて電極体を形成する。正極と負極の間に挟
装されるセパレータは、正極と負極とを分離し、電解液
を保持してリチウムイオンを通過させる機能を有するも
のである。このセパレータには、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン等の多孔質フィルム、不織布または織布等を用
いることができる。

【００２７】形成された電極体は、電池ケースに挿設さ
れる。そして、正極および負極から外部に通じる端子に
まで集電処理を行い、正極合材、負極合材およびセパレ
ータに非水電解液を含浸させた後、電池ケースに蓋を被
せて密閉して、電池が完成させられる。非水電解液は、
電解質となるリチウム塩を、非プロトン性有機溶媒に溶
解させて調整される。非プロトン性有機溶媒は、エチレ
ンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカ
ーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチルラクト
ン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロ
フラン、ジオキソラン、塩化メチレン等のうち、１種を
または２種以上を混合して用いることができる。また、
電解質となるリチウム塩は、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ₄、Ｌ
ｉＡｓＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆等のうち、１種をま
たは２種以上を混合して用いることができる。非水電解
液中の電解質の濃度は、電解液による電池の内部抵抗を
少なくするため、少なくとも１Ｍ以上とするのが望まし
く、０．２〜１．５Ｍの範囲とするのがより望ましい。
なお、電解質および有機溶媒は充分に脱水された状態の
ものを用いるのがよい。

【００２８】〈他の実施形態について〉上記実施形態で
は、正極、負極とも、結着剤に変性ポリオルガノシロキ
サン系重合体と水溶性高分子との複合バインダを用いて
いるが、正極、負極のうちいずれか一方をこの結着剤を
用いて構成し、他の一方を従来から用いられているポリ
フッ化ビニリデン等の結着剤を用いて構成するものであ
ってもよい。また、例えば負極に金属リチウムを用いる
等、正極、負極の組み合わせによって種々の非水電解液
二次電池が考えられる。したがって、本発明の非水電解
液二次電池は、正極活物質にリチウム複合酸化物を用い
かつ負極活物質に炭素材料を用いたリチウムイオン二次
電池に限定されるものでもない。

【００２９】

【実施例】上記実施形態に基づいて、実際にリチウムイ
オン二次電池を作製して、電極合材の塗工性、電池の出
力特性について確認を行った。二次電池は２種類のもの
を作製した。１種のものは、正極にのみ結着剤として変
性ポリオルガノシロキサン系重合体と水溶性高分子との
複合バインダを用いたもので、この種の電池を電池Ａと
する。またもう１種のものは、負極にのみ結着剤として
変性ポリオルガノシロキサン系重合体と水溶性高分子と
の複合バインダを用いたもので、これを電池Ｂとする。
電池Ａおよび電池Ｂともそれぞれ、変性ポリオルガノシ
ロキサン系重合体および水溶性高分子の配合割合を変更
したものをいくつか作製した。以下に、電池Ａおよび電
池Ｂの構成、それぞれの電池の特性の評価について説明
する。

【００３０】〈電池Ａ〉電池Ａでは、まず正極活物質に
Ｌｉ_1.03Ｍｎ_1.97Ｏ₄（本荘ケミカル製）を、導電材に
カーボンブラックを用い、結着剤に、カルボキシルメチ
ルセルロースアンモニウム（ＣＭＣＮＨ₄）と変性ポリ
オルガノシロキサン系重合体（ＳＸ８９０７(Ａ)：ＪＳ
Ｒ製：以下「Ｓｉ」という）との複合バインダを用い、
分散媒として適量の水を用いてペースト状の正極合材を
作製した。

【００３１】配合割合は、正極合材全体を１００重量％
（固形分の重量による。以下同じ）として、導電材を７
重量％に固定し、結着剤のＣＭＣＮＨ₄およびＳｉの配
合割合を種々変更させ、残部を活物質であるＬｉ_1.03Ｍ
ｎ_1.97Ｏ₄とした。結着剤の配合割合が本発明の二次電
池において適正量とされるもの、つまりＣＭＣＮＨ₄が
０．２重量％以上０．８重量％以下でかつＳｉが０．５
重量％以上３重量％以下のものを、実施例Ａ１〜Ａ７と
した。そして、ＣＭＣＮＨ₄が０．２重量％未満でかつ
Ｓｉが０．５重量％以上３重量％以下のものを比較例Ａ
１と、ＣＭＣＮＨ₄が０．２重量％以上０．８重量％以
下でかつＳｉが０．５重量％未満のものを比較例Ａ２
と、ＣＭＣＮＨ₄が０．８重量％を超えるかまたはＳｉ
が３重量％を超えるものを比較例Ａ３〜Ａ９とした。個
々の配合割合については、下記表１に示す。

【００３２】これらの正極合材を、厚さ２０μｍのアル
ミニウム箔製集電体の両面に塗布し、乾燥させた後プレ
スを行って、片面あたりの塗工厚が４５μｍの正極を得
た。ちなみに、ＣＭＣＮＨ₄の配合割合の小さい比較例
Ａ１のものは、適正なペースト状態の正極合材が得られ
ず。集電体表面に塗工することができなかった。負極に
ついては、まず、負極活物質に黒鉛化メソフェーズ小球
体（ＭＣＭＢ−６−２８：大阪ガスケミカル製）を用
い、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）
を、溶剤として適量のＮ−メチル−２−ピロリドン（Ｎ
ＭＰ）を用いてペースト状の負極合材を作製した。配合
割合は、負極合材全体を１００重量％として、ＭＣＭＢ
が９４重量％、ＰＶＤＦが６重量％となるようにした。
この負極合材を、正極同様、厚さ２０μｍの銅箔製集電
体の両面に塗布し、乾燥させた後プレスを行って、片面
あたりの塗工厚が４６μｍの正極を得た。

【００３３】上記正極および負極を用いて電池の組付け
を行った。まず、正極を幅５４ｍｍ長さ１２０ｍｍに、
負極を幅５６ｍｍ長さ１４０ｍｍに裁断した。次いで、
裁断した正極および負極を、この正極および負極の間に
厚さ２５μｍ幅５４ｍｍのポリエチレン製のセパレータ
（東燃化学製）を挟装させて、負極が外側にくるように
捲回し、ロール状の電極体を形成した。ちなみに、Ｓｉ
の配合割合の小さい比較例Ａ２のものは、この捲回工程
において、塗工された正極合材が集電体より剥離し、以
後の電池の組付けを行うことができなかった。

【００３４】上記電極体を用いて、図１に示すような構
造の電池を完成させた。この電池の構造を以下に説明す
る。電極体１０は、上述したように、正極１および負極
２と、正極１と負極２との間に挟装された２枚のセパレ
ータ３から構成され、それぞれが積層した構造となって
いる。電極体１０が挿設される電池ケース４は、負極端
子を兼ね、上部が開口している。電池ケース４の内部に
は、底部と上部とに電極体１０を挟んで２枚のインシュ
レータ６が配設され、電極体１０と電池ケース４との絶
縁が担保されている。電池ケース４の上部開口部には、
中央部に正極端子９を設けた蓋５がカシメられて、電池
を密封している。正極端子９には正極１の最内周部に設
けられた正極リード７が、電池ケース４の底部には負極
２の最外周に設けられた負極リード８が、それぞれ接続
されている。

【００３５】電池の組付けにおいては、電極体の挿設
後、密封前に、電池ケース内部に非水電解液を注入し、
電極体の正極合材、負極合材、セパレータに含浸させ
た。用いた非水電解液は、エチレンカーボネートとジエ
チルカーボネートとを容積比で１：１に混合した混合有
機溶媒に、ＬｉＰＦ₆を１Ｍの濃度で溶解させたものを
用いた。

【００３６】電池を完成させることのできた実施例Ａ１
〜Ａ７および比較例Ａ３〜Ａ９のものについて、放電試
験を行って出力密度を求めた。放電試験は充電深度（Ｓ
ＯＣ）３０％の状態で１０秒間放電させ、その間の電圧
および電流値を測定するものである。得られた電圧−電
流の関係から、電池電圧３Ｖのときの電流値を外挿して
求め、その値を用いて電極体１ｋｇあたりの出力密度を
計算によって求めた。それぞれの電池の出力密度を、塗
工性の評価とともに、表１に示す。

【００３７】

【表１】正極合材の塗工性についてみれば、表１に示すように、
ＣＭＣＮＨ₄の配合割合が０．２重量％未満の比較例Ａ
１のものは、粘性が低く、適正なペースト状の正極合材
が得られないため、集電体表面に塗工することができな
かった。また、Ｓｉが０．５重量％未満の比較例Ａ２の
ものは、結着力が弱く、塗工された正極合材が剥離し
た。したがって、塗工性の良好な正極合材とするために
は、ＣＭＣＮＨ₄の配合割合は０．２重量％以上にまた
Ｓｉの配合割合は０．５重量％以上にする必要があるこ
とが確認された。

【００３８】一方、出力特性の点では、表１に示すよう
に、ＣＭＣＮＨ₄が０．８重量％を超えるかまたはＳｉ
が３重量％を超える比較例Ａ３〜Ａ９のものは、ＣＭＣ
ＮＨ ₄およびＳｉの両者とも適正な配合割合である実施
例Ａ１〜Ａ７のものに比べ電池の出力密度が低いことが
判る。このことから、結着剤を構成するＣＭＣＮＨ₄ま
たはＳｉいずれかの量が多すぎる場合は、通電抵抗が増
加することにより電池自体の内部抵抗が増加し、良好な
出力特性が得られないことが確認できた。

【００３９】〈電池Ｂ〉電池Ｂでは、まず正極活物質に
電池Ａの場合と同じＬｉ_1.03Ｍｎ_1.97Ｏ₄を、導電材に
カーボンブラックを用い、電池Ａの場合と違って結着剤
としてＰＶＤＦを用い、溶剤として適量のＮＭＰを用い
てペースト状の正極合材を作製した。配合割合は、正極
合材全体を１００重量％として、Ｌｉ_1.03Ｍｎ_1.97Ｏ₄
を８６．６重量％、導電材を６．７重量％、ＰＶＤＦを
６．７重量％とした。この正極合材を、電池Ａの場合と
同様、厚さ２０μｍのアルミニウム箔製集電体の両面に
塗布し、乾燥させた後プレスを行って、片面あたりの塗
工厚が４０μｍの正極を得た。

【００４０】負極については、まず、負極活物質に電池
Ａの場合と同じＭＣＭＢを用い、結着剤としては電池Ａ
の場合と異なり、カルボキシルメチルセルロースナトリ
ウム（ＣＭＣＮａ）とＳｉとの複合バインダを用い、分
散媒として適量の水を用いてペースト状の負極合材を作
製した。ＭＣＭＢと結着剤との配合割合は、結着剤を以
下の所定割合とし、ＭＣＭＢをその残部とした。

【００４１】結着剤の配合割合が本発明の二次電池にお
いて適正量とされるもの、つまりＣＭＣＮａが０．２重
量％以上０．８重量％以下でかつＳｉが０．５重量％以
上４重量％以下のものを、実施例Ｂ１〜Ｂ７とした。そ
して、ＣＭＣＮａが０．２重量％未満でかつＳｉが０．
５重量％以上４重量％以下のものを比較例Ｂ１と、ＣＭ
ＣＮａが０．２重量％以上０．８重量％以下でかつＳｉ
が０．５重量％未満のものを比較例Ｂ２と、ＣＭＣＮａ
が０．８重量％を超えるかまたはＳｉが４重量％を超え
るものを比較例Ｂ３〜Ｂ９とした。個々の配合割合につ
いては、下記表２に示す。

【００４２】これらの負極合材を、電池Ａと同様、厚さ
２０μｍの銅箔製集電体の両面に塗布し、乾燥させた後
プレスを行って、片面あたりの塗工厚が４０μｍの負極
を得た。ちなみに、電池Ａの場合と同様に、ＣＭＣＮａ
の配合割合の小さい比較例Ｂ１のものは、適正なペース
ト状の負極合材が得られず、集電体表面に塗工すること
ができなかった。

【００４３】上記正極および負極を用いて、電池を組付
けた。正極および負極の幅および長さ、電極体の形成方
法、電池の構造、使用した非水電解液等については、電
池Ａの場合と同様であるため、説明は省略する。なお、
Ｓｉの配合割合の小さい比較例Ｂ２のものは、電池Ａの
場合と同様、やはり電極の捲回工程において、塗工され
た負極合材が集電体より剥離し、以後の電池の組付けを
行うことができなかった。

【００４４】電池を完成させることのできた実施例Ｂ１
〜Ｂ７および比較例Ｂ３〜Ｂ９のものについて、放電試
験を行って出力密度を求めた。放電試験の方法、出力密
度の求め方は、電池Ａの場合と同様である。それぞれの
電池の出力密度を、塗工性の評価とともに、表２に示
す。

【００４５】

【表２】負極合材の塗工性についてみれば、表２に示すように、
ＣＭＣＮａの配合割合が０．２重量％未満の比較例Ｂ１
のものは、粘性が低く、適正なペースト状の負極合材が
得られないため、集電体表面に塗工することができなか
った。また、Ｓｉが０．５重量％未満の比較例Ｂ２のも
のは、結着力が弱く、塗工された負極合材が剥離した。
したがって、塗工性の良好な負極合材とするためには、
ＣＭＣＮａの配合割合は０．２重量％以上にまたＳｉの
配合割合は０．５重量％以上必要なことが確認された。

【００４６】一方、出力特性の点では、表２に示すよう
に、ＣＭＣＮａが０．８重量％を超えるかまたはＳｉが
４重量％を超える比較例Ｂ３〜Ｂ９のものは、ＣＭＣＮ
ａおよびＳｉの両者とも適正な配合割合である実施例Ｂ
１〜Ｂ７のものに比べ電池の出力密度が低いことが判
る。このことから、結着剤を構成するＣＭＣＮａまたは
Ｓｉのいずれか量が多すぎる場合は、通電抵抗が増加す
ることにより電池自体の内部抵抗が増加し、良好な出力
特性が得られないことが確認できた。なお、電池Ｂにつ
いての塗工性、出力特性の評価は、電池Ａのもとの同じ
傾向にあることも確認できた。

【００４７】

【発明の効果】本発明の非水電解液二次電池は、正極お
よび／または負極を形成するための電極合材に配合する
結着剤を、変性ポリオルガノシロキサン系重合体と水溶
性高分子とのラテックス型複合バインダとするように構
成したものである。この結果、本発明の非水電解液二次
電池は、安価な水を分散媒として用いることができ、非
常に安価に製造できるものとなった。

【００４８】また、本発明の非水電解液二次電池は、変
性ポリオルガノシロキサン系重合体および水溶性高分子
の電極合材中ににおけるそれぞれの配合割合を、正極お
よび負極のそれぞれについて、適正な範囲のものとする
ように構成したものである。この結果、本発明の非水電
解液二次電池は、電極合材の塗工性がよく、出力特性の
良好な、非水電解液二次電池となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例および比較例の円筒型の非水電解液二
次電池の構造を模式的に表した図

【符号の説明】

１：正極２：負極３：セパレータ４：電池ケース５：蓋６：インシュレータ７：正極リード８：負極リード９：正極端子１０：電極体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤明生愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者水野二郎愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内Ｆターム(参考） 5H029 AJ02 AJ03 AJ14 AK03 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 DJ08 EJ12 HJ02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極活物質となるリチウム複合酸化物
と、導電材と、結着剤とからなる正極合材を用いて形成
した正極を有する非水電解液二次電池であって、前記正極合材を１００重量％とした場合に、前記結着剤
は、０．２重量％以上０．８重量％以下の水溶性高分子
と、０．５重量％以上３重量％以下の変性ポリオルガノ
シロキサン系重合体とからなることを特徴とする非水電
解液二次電池。
【請求項２】負極活物質となる炭素材料と、結着剤と
からなる負極合材を用いて形成した負極を有する非水電
解液二次電池であって、前記負極合材を１００重量％とした場合に、前記結着剤
は、０．２重量％以上０．８重量％以下の水溶性高分子
と、０．５重量％以上４重量％以下の変性ポリオルガノ
シロキサン系重合体とからなることを特徴とする非水電
解液二次電池。