JP2000195522A - Nonaqueous electrolyte seconday battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte seconday battery

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JP2000195522A
JP2000195522A JP10373053A JP37305398A JP2000195522A JP 2000195522 A JP2000195522 A JP 2000195522A JP 10373053 A JP10373053 A JP 10373053A JP 37305398 A JP37305398 A JP 37305398A JP 2000195522 A JP2000195522 A JP 2000195522A
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JP
Japan
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electrode
solvent
active material
polymer
mixture
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JP10373053A
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Japanese (ja)
Inventor
Masazumi Segawa
全澄 瀬川
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent collapse of an electrode main body by producing an electrode mix by a first process for mixing an active material, a polymer, and a solvent (a) and a second process for extracting the solvent (a) from a mixture with a solvent (b) compatible with the solvent (a). SOLUTION: A compound capable of storing/releasing lithium is used as a positive active material, an aluminum lithium alloy, a transition metal oxide such as WO2, or a metal lithium mixture is used as a negative active material, and an electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery having a porous polymer is produced. In order to produce the electrode, active material particles, a conductive auxiliary such as carbon, and a solution (a) prepared by dissolving a polymer in a solvent (a) are mixed to prepare paste, the paste is applied to a glass plate, immersed in an extraction solvent (b) to extract the solvent (a), and an electrode mix sheet having a porous polymer uniformly having pores communicating from the polymer surface to the active material surface in the pores within an active material layer or on the active material surface is produced. The electrode mix sheet peeled off from the glass plate is stuck onto an aluminum foil to form the electrode.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は非水電解質二次電池
用電極の製造方法とその電極を用いた非水電解質二次電
池に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、有孔性ポリマー電解質を備えた電
極を製作するプロセスは以下のとおりである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a process for manufacturing an electrode provided with a porous polymer electrolyte is as follows.

【0003】第1の工程では、活物質、結着剤、導電助
剤などからなるペーストを金属箔などの集電体上に塗布
し、乾燥させることで、活物質が集電体と一体に成形さ
れてなる電極本体を製作する。
[0003] In the first step, a paste comprising an active material, a binder, a conductive additive and the like is applied on a current collector such as a metal foil and dried, so that the active material is integrated with the current collector. A molded electrode body is manufactured.

【0004】第2の工程では、電極本体を、有機溶媒a
にポリマーを溶解したポリマー溶液a’中に浸漬し、電
極本体の活物質層内の孔に均一にポリマー溶液a’を浸
透させる。
[0004] In a second step, the electrode body is treated with an organic solvent a.
Is immersed in a polymer solution a ′ in which the polymer is dissolved, and the polymer solution a ′ is uniformly penetrated into the pores in the active material layer of the electrode body.

【0005】第3の工程では、ポリマー溶液a’のポリ
マーを溶解する溶媒aを抽出する工程である。活物質層
内の孔にポリマー溶液a’を保持した電極本体を、溶媒
aと相溶性を有する溶媒b中に浸漬すると、有機溶媒a
の除去された部分が孔となった状態でポリマーが固化す
る。この工程により、電極は、活物質層内の孔に均一に
有孔性ポリマーを備えた電極本体が得られる。最後に乾
燥することで、付着した水等を除去し、電極が完成す
る。
The third step is a step of extracting a solvent a for dissolving the polymer in the polymer solution a '. When the electrode body holding the polymer solution a ′ in the pores in the active material layer is immersed in the solvent b having compatibility with the solvent a, the organic solvent a
The polymer is solidified in a state where the portion from which is removed becomes a hole. By this step, the electrode body is obtained in which the pores in the active material layer are uniformly provided with the porous polymer. Finally, by drying, the attached water and the like are removed, and the electrode is completed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の有孔性ポリマー
電解質を備えた電極製作方式では、第2の工程において
電極本体をポリマー溶液に浸漬して電極本体にポリマー
溶液a’を含ませる必要があった。電極本体をポリマー
溶液に浸漬すると、電極活物質粒子同士、また電極活物
資粒子、導電助剤および集電体とを接着している結着剤
がポリマーを溶解している溶媒aによって溶解され、電
極本体が崩壊することがあった。
In the conventional method of manufacturing an electrode having a porous polymer electrolyte, it is necessary to immerse the electrode body in a polymer solution in the second step so that the electrode body contains the polymer solution a '. there were. When the electrode body is immersed in the polymer solution, the electrode active material particles, and also the electrode active material particles, the conductive auxiliary and the binder bonding the current collector are dissolved by the solvent a in which the polymer is dissolved, The electrode body sometimes collapsed.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に種々の検討を行なった結果、次のような発明をなすに
至った。すなわち、本発明は、第1の工程において、少
なくとも活物質とポリマーと溶媒aとを混合し、引き続
いて第1の工程で作製した混合物をを平滑な板上に塗布
した後、溶媒aと相溶性のある溶媒b中に浸漬して、ポ
リマーを溶解している溶媒aを抽出する第2の工程を含
むことを特徴とし、有孔性ポリマーが均一に活物質層間
と活物質表面に備わった電極合剤を形成し、次に電極合
剤と集電体とを一体として電極を製作するものである。
As a result of various studies for solving the above-mentioned problems, the following invention has been made. That is, in the present invention, in the first step, at least the active material, the polymer, and the solvent a are mixed, and then the mixture prepared in the first step is applied on a smooth plate, and then the solvent a A second step of extracting the solvent a in which the polymer is dissolved by immersing the porous polymer in a soluble solvent b, wherein the porous polymer is uniformly provided between the active material layers and the active material surface. An electrode mixture is formed, and then the electrode is manufactured by integrating the electrode mixture and the current collector.

【0008】また、本発明では、集電体が金属あるいは
導電性ポリマーであり、集電体の形状としては、シー
ト、孔をもつシートまたは三次元多孔体であることを特
徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the current collector is a metal or a conductive polymer, and the shape of the current collector is a sheet, a sheet having holes, or a three-dimensional porous body.

【0009】さらに、本発明では電極の空隙率が50%
以下であることを特徴とする。さらに、本発明では、有
孔性ポリマーに有機電解質を含ませることにより、有孔
性ポリマー電解質とする。
Further, according to the present invention, the porosity of the electrode is 50%.
It is characterized by the following. Further, in the present invention, a porous polymer electrolyte is obtained by including an organic electrolyte in the porous polymer.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明におけるリチウム電池用電
極の製造方法およびその電極を電池として使用する際の
実施の形態について述べる。本発明に用いる正極活物質
としては、リチウムを吸蔵放出可能な化合物であればな
んでもよく、無機化合物としては、組成式LixMO2
またはLiy24(ただし、Mは遷移金属、0≦x≦
1、0≦y≦2)、またはLixy1 - y2(ただしM
は遷移金属、Nは金属、およびP、Bからなる群で一種
類以上の元素を含む、0≦x≦1、0≦y≦1)で表され
る複合酸化物、トンネル状の孔を有する酸化物、層状構
造の金属カルコゲン化物を用いることができる。その具
体例としては、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2
4、Li2Mn24、LiNi0.5Co0.52、LiNi
0.8Co0.17Al0.032、LiNi0.8Co0.17
0.032、MnO2、FeO2、V25、V613、TiO
2、TiS2などが挙げられる。また、有機化合物として
は、例えばポリアニリンなどの導電性ポリマーなどが挙
げられる。さらに、無機化合物、有機化合物を問わず、
上記各種活物質を混合して用いてもよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing an electrode for a lithium battery according to the present invention and an embodiment in which the electrode is used as a battery will be described. The positive electrode active material used in the present invention may be any compound as long as it is a compound capable of inserting and extracting lithium. As the inorganic compound, a composition formula Li x MO 2 ,
Or Li y M 2 O 4 (where M is a transition metal, 0 ≦ x ≦
1,0 ≦ y ≦ 2), or Li x M y N 1 - y O 2 ( wherein M
Is a transition metal, N is a metal, and a complex oxide represented by 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 containing at least one element in the group consisting of P and B, and having a tunnel-like hole. Oxides and metal chalcogenides having a layered structure can be used. Specific examples thereof include LiCoO 2 , LiNiO 2 , and LiMn 2
O 4 , Li 2 Mn 2 O 4 , LiNi 0.5 Co 0.5 O 2 , LiNi
0.8 Co 0.17 Al 0.03 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.17 B
0.03 O 2 , MnO 2 , FeO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO
2 , TiS 2 and the like. Examples of the organic compound include a conductive polymer such as polyaniline. Furthermore, regardless of inorganic compounds or organic compounds,
The above-mentioned various active materials may be used as a mixture.

【0011】負極活物質としては、例えばAl、Si、
Pb、Sn、Zn、Cdなどとリチウムの合金、LiF
23などの遷移金属複合酸化物、WO2、MoO2など
の遷移金属酸化物、グラファイト、カーボンなどの炭素
質材料、Li5(Li3N)などの窒化リチウム、もしく
は金属リチウムが挙げられ、またこれらの混合物を用い
てもよい。
As the negative electrode active material, for example, Al, Si,
Alloy of lithium with Pb, Sn, Zn, Cd, etc., LiF
Transition metal composite oxides such as e 2 O 3 ; transition metal oxides such as WO 2 and MoO 2; carbonaceous materials such as graphite and carbon; lithium nitride such as Li 5 (Li 3 N); And mixtures thereof.

【0012】電極に備えるポリマーとしては、充放電に
よる活物質の体積膨張収縮に追随した形状変化の可能な
柔軟性を有するものが好ましく、ポリマーを電解液で膨
潤させたゲル状のイオン導電性ポリマーを用いるのがよ
い。具体的には、ポリビニリデンフルオライド(PVd
F)/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)共重合体、
ポリビニリデンフルオライド、ヘキサフルオロプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリエチ
レンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテ
ル、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンフルオライ
ド、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、
ポリメチルアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリ
メタクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニ
ルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリブタジエン、
ポリスチレン、ポリイソプレン、もしくはこれらの誘動
体を、単独で、あるいは混合して用いることができる。
また、上記ポリマーを構成する各種モノマーを共重合さ
せたポリマーを用いることもできる。
The polymer provided on the electrode is preferably a polymer having flexibility capable of changing its shape following the volume expansion and contraction of the active material due to charge and discharge, and a gel-like ionic conductive polymer obtained by swelling the polymer with an electrolytic solution. It is better to use Specifically, polyvinylidene fluoride (PVd
F) / hexafluoropropylene (HFP) copolymer,
Polyether such as polyvinylidene fluoride, hexafluoropropylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polymethyl methacrylate,
Polymethyl acrylate, polyvinyl alcohol, polymethacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene imine, polybutadiene,
Polystyrene, polyisoprene, or these inducers can be used alone or as a mixture.
Further, a polymer obtained by copolymerizing various monomers constituting the above polymer can also be used.

【0013】本発明では、電極に備えるポリマーを有孔
性とするために、溶媒抽出法を用いる。溶媒抽出法にお
いては2種類の溶媒aと溶媒bを使用する。溶媒aはポ
リマーを溶解する溶媒である。溶液a'は、溶媒aとポ
リマーからなる。溶媒bは、溶液a'から溶媒aを抽出
する抽出用溶媒である。溶媒抽出法は、ポリマーを溶解
した溶液a'を、溶媒aと相溶性のある溶媒b中に浸漬
することによって、ポリマー溶液a'の溶媒aを抽出
し、ポリマーの溶媒aが除去された部分が孔となって、
有孔性ポリマーを得るものである。溶媒抽出法は、ポリ
マー膜に開口部が円形の貫通孔を形成する。
In the present invention, a solvent extraction method is used to make the polymer provided on the electrode porous. In the solvent extraction method, two types of solvents a and b are used. The solvent a is a solvent that dissolves the polymer. Solution a 'is composed of solvent a and a polymer. The solvent b is an extraction solvent for extracting the solvent a from the solution a ′. In the solvent extraction method, a solution a ′ in which a polymer is dissolved is immersed in a solvent b compatible with the solvent a, thereby extracting the solvent a of the polymer solution a ′ and removing the solvent a of the polymer. Becomes a hole,
This is to obtain a porous polymer. In the solvent extraction method, a circular opening is formed in the polymer membrane.

【0014】ポリマーを溶解する溶媒aとしては、ジメ
チルホルムアミド、プロピレンカーボネート、エチレン
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、エチルメチルカーボネート等の炭酸エステル、
ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエ
ーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル、ジメチルア
セトアミド、1−メチル−ピロリジノン、n−メチル−
2−ピロリドン等のポリマーを溶解する溶媒が挙げられ
る。
Examples of the solvent a for dissolving the polymer include carbonates such as dimethylformamide, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate;
Ethers such as dimethyl ether, diethyl ether, ethyl methyl ether and tetrahydrofuran, dimethylacetamide, 1-methyl-pyrrolidinone, n-methyl-
Solvents that dissolve polymers such as 2-pyrrolidone are exemplified.

【0015】抽出用溶媒bとしては、溶媒aと相溶性が
あればよく、水、アルコール、またはアセトン等が挙げ
られ、またはこれらの混合物を用いてもよい。アルコー
ルとしては、メタノール、エタノール、1−プロパノー
ル、2−プロパノール等、またはこれらの混合物が挙げ
られる。
The extraction solvent b may be compatible with the solvent a, and may be water, alcohol, acetone or the like, or a mixture thereof. Examples of the alcohol include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol and the like, or a mixture thereof.

【0016】有孔性ポリマーを電極に備えた非水電解質
二次電池用電極を製造するためには、例えば正極では、
上記活物質粒子とカーボン等の導電助剤と、上記記載の
ポリマーを溶媒aに溶解したポリマー溶液a'を混合し
たペーストをガラス板上に塗布し、次に抽出用溶媒bに
浸漬することで溶媒aを抽出し、活物質層内の孔や活物
質表面に均一に、ポリマー表面から活物質表面へと連通
した孔をもつ有孔性ポリマーを有する電極合剤シートを
製作する。ガラス板から剥離した電極合剤を、アルミ箔
上に電極合剤シートを貼り付け、プレスして電極とす
る。
In order to produce an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a porous polymer in the electrode, for example, for a positive electrode,
A paste obtained by mixing the active material particles and a conductive auxiliary such as carbon, and a polymer solution a ′ obtained by dissolving the polymer described above in a solvent a is applied on a glass plate, and then immersed in an extraction solvent b. The solvent a is extracted to produce an electrode mixture sheet having a porous polymer having pores in the active material layer and holes uniformly communicating from the polymer surface to the active material surface. The electrode mixture sheet peeled from the glass plate is pasted on an electrode mixture sheet on an aluminum foil and pressed to form an electrode.

【0017】ポリマー溶液、活物質からなるペーストを
塗布する基板としては、金属板、ガラスなどの平滑な
板、あるいはリケイ紙などの平滑なシートが好ましい。
The substrate on which the paste composed of the polymer solution and the active material is applied is preferably a smooth plate such as a metal plate or glass, or a smooth sheet such as silica paper.

【0018】電極合剤を貼り付ける集電体としては、導
電性を有するものであればなんでもよく、アルミニウ
ム、銅、亜鉛、鉄などの金属、またはポリピロール、ポ
リアニリンなどの導電性ポリマー、あるいはこれらの混
合物からなるシート、孔をもつシートまたは三次元多孔
体であればよい。
The current collector to which the electrode mixture is adhered may be any material having conductivity, such as metals such as aluminum, copper, zinc, and iron; conductive polymers such as polypyrrole and polyaniline; A sheet made of a mixture, a sheet having holes, or a three-dimensional porous body may be used.

【0019】電極合剤と、集電体を接着するため接着剤
としては、電極合剤と集電体を接着できるならばなんで
もよく、好ましくは導電性をしめすカーボンなどをもち
いるとよい。
As an adhesive for bonding the electrode mixture and the current collector, any adhesive can be used as long as the electrode mixture and the current collector can be bonded, and preferably, carbon or the like showing conductivity is used.

【0020】こうして得られる正極と負極との間にセパ
レータを介在させ、非水電解液に浸漬することで、有孔
性ポリマーがゲル状のイオン導電性ポリマーとなり、非
水電解質二次電池用の有孔性ポリマー電解質を備えた電
池が完成する。また、セパレータとしては、ポリプロピ
レン製微孔性膜、ポリエチレン製の微孔性膜や、上記有
孔性ポリマー電解質を構成するポリマーにより構成され
るセパレータを用いてもよい。
By immersing the separator between the positive electrode and the negative electrode thus obtained in a non-aqueous electrolyte, the porous polymer becomes a gel-like ionic conductive polymer, and is used for a non-aqueous electrolyte secondary battery. A battery with a porous polymer electrolyte is completed. Further, as the separator, a polypropylene microporous membrane, a polyethylene microporous membrane, or a separator composed of a polymer constituting the porous polymer electrolyte may be used.

【0021】[0021]

【実施例】以下に、本発明の好適な実施例を示す。The preferred embodiments of the present invention will be described below.

【0022】[実施例1−1]本発明の好適な実施例とし
て正極にLi0.83Ni0.17CoO2、負極にグラファイ
ト、有孔性ポリマー電解質の材質としてビニリデンフル
オライド/ヘキサフルオロプロピレンコポリマー(P
(VdF/HFP))を用いた非水電解質二次電池につ
いて説明する。
Example 1-1 As a preferred embodiment of the present invention, Li 0.83 Ni 0.17 CoO 2 was used for the positive electrode, graphite was used for the negative electrode, and vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer (P) was used as the material of the porous polymer electrolyte.
(VdF / HFP)) will be described.

【0023】まず正極の製造について説明する。Li
0.83Ni0.17CoO272.7wt%、アセチレンブラ
ック1.6wt%、P(VdF/HFP)(HFPは5
%)3.1wt%、NMP22.6wt%を混合したも
のを平滑なガラス板上に塗布した。次にポリマーを溶解
しているNMPを抽出するために、ペーストを塗布したガ
ラス板を25wt%のメタノールを添加した水に浸漬し
た。こうして活物質層内の孔や活物質表面に均一に有孔
性ポリマーを有する正極電極合剤が完成する。正極電極
合剤をガラス板から剥離後、130℃で乾燥した。
First, the production of the positive electrode will be described. Li
0.83 Ni 0.17 CoO 2 72.7 wt%, acetylene black 1.6 wt%, P (VdF / HFP) (HFP is 5
%) A mixture of 3.1 wt% and NMP 22.6 wt% was applied on a smooth glass plate. Next, in order to extract NMP in which the polymer was dissolved, the glass plate on which the paste was applied was immersed in water to which 25 wt% of methanol was added. In this way, a positive electrode mixture having a porous polymer uniformly in the pores in the active material layer and the surface of the active material is completed. The positive electrode mixture was peeled off from the glass plate and dried at 130 ° C.

【0024】次に正極電極合剤を厚さ20μmのアルミ
ニウム箔の両面に貼り付け、プレスして正極とした。電
極合剤とアルミニウム箔集電体とを良好に接着するため
にアルミニウム箔表面にカーボンペーストを塗布してお
いた。プレス後の電極の空隙率は30%であった。プレ
ス後の電極の厚みは160μmであり、単位面積当たり
に充填された活物質と導電助剤の合計重量は21mg/
cm2であった。
Next, a positive electrode mixture was applied to both sides of a 20 μm-thick aluminum foil and pressed to form a positive electrode. A carbon paste was applied to the surface of the aluminum foil in order to bond the electrode mixture and the aluminum foil current collector well. The porosity of the pressed electrode was 30%. The thickness of the electrode after pressing was 160 μm, and the total weight of the active material and the conductive auxiliary filled per unit area was 21 mg /
cm 2 .

【0025】次に、負極の製造について説明する。グラ
ファイト51.9wt%、P(VdF/HFP)(HF
Pは5%)5.8wt%、NMP42.3wt%を混合
したものを平滑なガラス板上に塗布した。次にポリマー
を溶解しているNMPを抽出するために、このペースト
を塗布したガラス板を水に浸漬した。こうして、活物質
層内の孔や活物質表面に均一に有孔性ポリマーを有する
負極電極合剤が完成する。負極電極合剤をガラス板から
剥離後、100℃で乾燥し、厚さ14μmの銅箔の両面
に負極電極合剤を貼り付け、プレスして負極とした。負
極電極合剤と銅箔集電体とを良好に接着するために銅箔
表面にはカーボンペーストを塗布しておいた。プレス後
の電極の空隙率は35%であった。プレス後の電極の厚
みは190μmであり、単位面積当たりに充填された活
物質の合計重量は14mg/cm2であった。
Next, the production of the negative electrode will be described. 51.9% by weight of graphite, P (VdF / HFP) (HF
A mixture of 5.8 wt% of P and 42.3 wt% of NMP was applied on a smooth glass plate. Next, in order to extract NMP in which the polymer was dissolved, the glass plate coated with the paste was immersed in water. Thus, a negative electrode mixture having a porous polymer uniformly in the holes in the active material layer and the active material surface is completed. After the negative electrode mixture was peeled off from the glass plate, it was dried at 100 ° C., and the negative electrode mixture was attached to both surfaces of a copper foil having a thickness of 14 μm and pressed to form a negative electrode. A carbon paste was applied to the surface of the copper foil in order to favorably bond the negative electrode mixture and the copper foil current collector. The porosity of the pressed electrode was 35%. The thickness of the electrode after pressing was 190 μm, and the total weight of the active material filled per unit area was 14 mg / cm 2 .

【0026】上記の工程を経て完成した正・負極間に有
孔性P(VdF/HFP)電解質膜(東洋クロス製、N
−13−1、空隙率44%、膜厚26.7μm、HFP
は12%)を介在させて重ねて巻き回したものを、底面
の半径6.7mm、高さ47.0mmのステンレスケー
ス中に挿入して、円筒形電池を組み立てた。その後、1
MのLiPF6を含むエチレンカーボネートと、ジエチ
ルカーボネートの混合(体積1:1)電解液2.5gを
加え、最後に60℃で48時間エージング処理を行い、
公称容量520mAhの、本発明による電池(A)を用
意した。
A porous P (VdF / HFP) electrolyte membrane (manufactured by Toyo Cloth; N
-13-1, porosity 44%, film thickness 26.7 μm, HFP
(12%) was inserted and wound into a stainless steel case having a bottom surface with a radius of 6.7 mm and a height of 47.0 mm to assemble a cylindrical battery. Then 1
2.5 g of a mixed electrolyte (volume 1: 1) of ethylene carbonate containing M LiPF 6 and diethyl carbonate was added, and finally, aging treatment was performed at 60 ° C. for 48 hours.
A battery (A) according to the present invention having a nominal capacity of 520 mAh was prepared.

【0027】[実施例1−2]上記実施例1−1と同一の
工程を経て製作した正極電極合剤をアルミニウムメッシ
ュに貼り付け、プレスして正極とした。プレスにより正
極電極合剤は網目に食い込んだ。プレス後の電極の空隙
率は30%であった。上記実施例1−1と同一の工程を
経て製作した負極電極合剤を銅メッシュに貼り付け、プ
レスして負極とした。プレスにより負極電極合剤は網目
に食いんだ。プレス後の電極の空隙率は35%であっ
た。電極合剤とメッシュを良好に接着するためにメッシ
ュ表面にはカーボンペーストを塗布しておいた。
Example 1-2 A positive electrode mixture prepared through the same steps as in Example 1-1 was attached to an aluminum mesh and pressed to form a positive electrode. The positive electrode mixture was cut into the mesh by pressing. The porosity of the pressed electrode was 30%. The negative electrode mixture prepared through the same steps as in Example 1-1 was attached to a copper mesh and pressed to form a negative electrode. The press cut the negative electrode mixture into the mesh. The porosity of the pressed electrode was 35%. A carbon paste was applied to the mesh surface in order to bond the electrode mixture and the mesh well.

【0028】その後の工程は上記実施例1−1と同一と
し、本発明による電池(B)を製作した。
The subsequent steps were the same as in Example 1-1, and a battery (B) according to the present invention was manufactured.

【0029】[実施例1−3]上記実施例1−1と同一の
工程を経て製作した正極電極合剤をアルミニウム発泡体
に貼り付け、プレスして正極した。プレスにより、正極
活物資集合が発泡体内部に埋め込まれ、プレス後の電極
の空隙率は30%であった。
Example 1-3 A positive electrode mixture prepared through the same steps as in Example 1-1 was applied to an aluminum foam and pressed to form a positive electrode. The positive electrode active material assemblage was embedded in the foam by pressing, and the porosity of the electrode after pressing was 30%.

【0030】上記実施例1−1と同一の工程を経て製作
した負極電極合剤を銅発泡体に貼り付け、プレスして負
極とした。プレスにより負極電極合剤が発泡体部に埋め
込まれ、プレス後の電極の空隙率は35%であった。電
極合剤と発泡体とを良好に接着するために、発泡体表面
にカーボンペーストを塗布しておいた。その後の工程は
上記実施例1−1と同一とし、本発明による電池(C)
を製作した。
The negative electrode mixture prepared through the same steps as in Example 1-1 was applied to a copper foam and pressed to obtain a negative electrode. The negative electrode mixture was embedded in the foam part by pressing, and the porosity of the pressed electrode was 35%. In order to favorably bond the electrode mixture and the foam, a carbon paste was applied to the surface of the foam. The subsequent steps were the same as in Example 1-1, and the battery (C) according to the present invention was used.
Was made.

【0031】[比較例1]比較として、正極活物質として
Li0.83Ni0.17CoO2、負極活物質としてグラファ
イトを用い、セパレータとしてポリプロピレン微孔性セ
パレータを用いた従来から公知の電池を用意した。
Comparative Example 1 For comparison, a conventionally known battery was prepared using Li 0.83 Ni 0.17 CoO 2 as a positive electrode active material, graphite as a negative electrode active material, and a polypropylene microporous separator as a separator.

【0032】正極の製造について説明する。Li0.83
0.17CoO2を66.8wt%、アセチレンブラック
1.4wt%、PVdF2.8wt%、NMP29wt
%を混合したものを、幅20mm、長さ480mm、厚
さ20μmのアルミニウム箔の両面に塗布し、90℃で
乾燥してNMPを蒸発させて、正極を準備した。負極の
製造について説明する。グラファイト81wt%、P
(VdF/HFP)9wt%、NMP10wt%を混合
したものを厚さ14μmの銅箔の両面に塗布し、90℃
で乾燥してNMPを蒸発させて負極本体を準備した。
The production of the positive electrode will be described. Li 0.83 N
i 0.17 CoO 2 66.8 wt%, acetylene black 1.4 wt%, PVdF 2.8 wt%, NMP 29 wt%
% Was applied to both sides of an aluminum foil having a width of 20 mm, a length of 480 mm, and a thickness of 20 μm, dried at 90 ° C. to evaporate NMP, thereby preparing a positive electrode. The production of the negative electrode will be described. Graphite 81wt%, P
A mixture of (VdF / HFP) 9 wt% and NMP 10 wt% is applied to both sides of a copper foil having a thickness of 14 μm,
Then, the NMP was evaporated to prepare a negative electrode body.

【0033】正極と負極との間に厚さ26μmのポリプ
ロピレン微孔性セパレータを介在させて重ねて巻き回し
たものを、底面の半径6.7mm、高さ47.0mm、
のステンレスケース中に挿入して、円筒形電池を組み立
てた。その後、1MのLiPF6を含むエチレンカーボ
ネートと、ジエチルカーボネートの混合(体積1:1)
電解液2.5gを加え、最後に60℃で48時間エージ
ング処理を行い、公称容量520mAhの、従来から公
知の電池(D)を用意した。
A 26 μm-thick polypropylene microporous separator was interposed between the positive electrode and the negative electrode, and the resultant was rolled up and wound, having a bottom radius of 6.7 mm, a height of 47.0 mm, and a height of 47.0 mm.
To assemble a cylindrical battery. Thereafter, a mixture of ethylene carbonate containing 1 M LiPF 6 and diethyl carbonate (volume 1: 1)
2.5 g of the electrolytic solution was added, and finally, aging treatment was performed at 60 ° C. for 48 hours to prepare a conventionally known battery (D) having a nominal capacity of 520 mAh.

【0034】[放電特性]本発明による電池(A)、
(B)、(C)および従来から公知の電池(D)を室温
において1CAの電流で4.1Vまで充電し、続いて
4.1Vの定電圧で2時間充電した後、1CAの電流で
2.75Vまで放電した。この放電試験の結果を表1に
示す。この結果により本発明による電池(A)〜(C)
は、従来から公知の電池(D)より優れた放電性能を示
していることがわかる。
[Discharge Characteristics] The battery (A) according to the present invention,
(B), (C) and a conventionally known battery (D) were charged at room temperature to 4.1 V at a current of 1 CA, then charged at a constant voltage of 4.1 V for 2 hours, and then charged at a current of 1 CA to 2 V. Discharged to .75V. Table 1 shows the results of the discharge test. According to the results, the batteries (A) to (C) according to the present invention were obtained.
It can be seen that the sample shows better discharge performance than the conventionally known battery (D).

【0035】実施例では集電体として、正極ではアルミ
ニウム、負極では銅を使用したが、導電性を示すもので
あればよく、鉄、亜鉛などの金属、ポリアニリンなどの
導電性高分子を用いてもよい。また、集電体としてエキ
スパンドメタルなどを用いたが、本発明による電池と同
様の性能を示した。
In the embodiment, as the current collector, aluminum was used for the positive electrode and copper was used for the negative electrode. However, any material having electrical conductivity may be used, and a metal such as iron or zinc, or a conductive polymer such as polyaniline may be used. Is also good. In addition, although an expanded metal or the like was used as the current collector, the same performance as the battery according to the present invention was exhibited.

【0036】また、実施例では電解液として、1MのL
iPF6を含むエチレンカーボネートとジエチルカーボ
ネートの混合(体積1:1)電解液を用いているが、こ
れに限定されることなく、例えば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−ブチロラクトン、スルホラ
ン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメチル
ホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1、2−ジメト
キシエタン、1、2−ジエトキシエタン、テトラヒドロ
フラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキソラ
ン、メチルアセテート等の極性溶媒、もしくはこれらの
混合物を使用してもよい。さらに、実施例においては、
電解液に含有させる塩としてLiPF6を使用している
が、その他に、例えばLiBF4、LiAsF6、LiC
lO4、LiSCN、LiI、LiCF3SO3、LiC
l、LiBr、LiCF3CO2等のリチウム塩、もしく
はこれらの混合物を用いてもよい。
In the embodiment, 1 M of L is used as the electrolytic solution.
A mixed (volume 1: 1) electrolytic solution of ethylene carbonate and diethyl carbonate containing iPF 6 is used, but is not limited thereto. For example, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate,
Polar solvents such as diethyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, dimethylsulfoxide, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxolane, and methyl acetate Alternatively, a mixture thereof may be used. Further, in the examples,
LiPF 6 is used as a salt to be contained in the electrolytic solution. In addition, for example, LiBF 4 , LiAsF 6 , LiC
10 4 , LiSCN, LiI, LiCF 3 SO 3 , LiC
1, a lithium salt such as LiBr, LiCF 3 CO 2 , or a mixture thereof may be used.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明においては、有孔性ポリマー電解
質を保持した電極を製作する際、活物質、導電助剤、ポ
リマーおよびポリマーを溶解する溶媒からなるペースト
を、ガラス板などの平滑な板上に塗布した後、溶媒抽出
法により、ポリマーを溶解する溶媒を抽出し、活物質層
間の孔、および活物質表面に均一に有孔性ポリマー電解
質を備えた電極合剤を製作し、次に集電体と一体として
電極とするものであり、従来の、電極本体をポリマー溶
液に浸漬した際に、活物質粒子同士、活物質と集電体を
接着している結着剤がポリマーを溶解する溶媒によって
溶解され、電極本体が崩壊するのを確実に防ぐものであ
る。
According to the present invention, when producing an electrode holding a porous polymer electrolyte, a paste comprising an active material, a conductive auxiliary agent, a polymer and a solvent for dissolving the polymer is applied to a smooth plate such as a glass plate. After coating on the top, the solvent that dissolves the polymer is extracted by the solvent extraction method, and pores between the active material layers, and an electrode mixture having a porous polymer electrolyte uniformly on the active material surface are manufactured. When the electrode body is immersed in a polymer solution, the active material particles and the binder that bonds the active material and the current collector dissolve the polymer. The electrode body is surely prevented from disintegrating by dissolving the solvent and collapsing the electrode body.

【0038】さらに、有孔性ポリマー電解質を電極に備
えることにより、正・負極中に電解液を均一に分布させ
ることが可能となるため、充放電時の正・負極中での電
流分布が均一になり、高率での充放電が可能となり、ま
た充電時の負極へのアルカリ金属のデンドライト析出を
防止することができ、より安全な電池とすることができ
る。
Further, by providing a porous polymer electrolyte in the electrode, the electrolyte can be uniformly distributed in the positive and negative electrodes, so that the current distribution in the positive and negative electrodes during charge and discharge is uniform. This makes it possible to perform charging and discharging at a high rate, prevent the deposition of alkali metal dendrite on the negative electrode during charging, and provide a safer battery.

【0039】[0039]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明になる電極を用いた電池(A)〜(C)
と、従来の電極を用いた電池(D)の、4.1V充電後
の放電特性を示す図である。
FIG. 1 shows batteries (A) to (C) using electrodes according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the discharge characteristics after 4.1 V charging of a battery (D) using conventional electrodes.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 10/40 H01M 10/40 B Fターム(参考) 5H003 AA01 AA04 BA02 BA03 BB05 BB11 BB32 BB41 BC04 BD05 5H014 AA02 AA04 AA06 BB03 BB06 CC01 CC04 EE01 EE05 HH02 5H017 AA03 AS02 AS05 AS10 CC01 CC25 DD01 DD05 EE01 EE06 EE07 EE10 HH02 5H029 AJ02 AJ03 AJ05 AJ12 AK01 AK02 AK03 AK05 AK16 AL01 AL02 AL03 AL06 AL12 AM00 AM01 AM02 AM03 AM04 AM05 AM06 AM07 AM16 BJ02 BJ14 CJ08 CJ12 DJ06 DJ07 DJ13 DJ14 EJ01 EJ03 EJ04 HJ09──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 10/40 H01M 10/40 BF Term (Reference) 5H003 AA01 AA04 BA02 BA03 BB05 BB11 BB32 BB41 BC04 BD05 5H014 AA02 AA04 AA06 BB03 BB06 CC01 CC04 EE01 EE05 HH02 5H017 AA03 AS02 AS05 AS10 CC01 CC25 DD01 DD05 EE01 EE06 EE07 EE10 HH02 5H029 AJ02 AJ03 AJ05 AJ12 AK01 AK02 AK03 AK05 AM04 AM03 AL06 AL01 AL02 AL03 CJ12 DJ06 DJ07 DJ13 DJ14 EJ01 EJ03 EJ04 HJ09

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも活物質とポリマーと溶媒aとを
混合する第1の工程と、前記第1の工程で作製した混合
物を溶媒aと相溶性のある溶媒bで抽出する第2の工程
を含むことを特徴とする、非水電解質二次電池用電極合
剤の製造方法。
1. A first step of mixing at least an active material, a polymer and a solvent a, and a second step of extracting the mixture prepared in the first step with a solvent b compatible with the solvent a. A method for producing an electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising:
【請求項2】請求項1記載の電極合剤と集電体とからな
ることを特徴とする非水電解質二次電池用電極。
2. An electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising the electrode mixture according to claim 1 and a current collector.
【請求項3】集電体が、金属または導電性ポリマーから
なるシート、孔をもつシートまたは三次元多孔体である
ことを特徴とする、請求項2記載の非水電解質二次電池
用電極。
3. The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 2, wherein the current collector is a sheet made of a metal or a conductive polymer, a sheet having holes, or a three-dimensional porous body.
【請求項4】電極の空隙率が50%以下であることを特
徴とする、請求項2、または3記載の非水電解質二次電
池用電極。
4. The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 2, wherein the porosity of the electrode is 50% or less.
【請求項5】請求項2、3、または4記載の正極または
/および負極を用いたことを特徴とする非水電解質二次
電池。
5. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the positive electrode and / or the negative electrode according to claim 2, 3, or 4.
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