JP2000311692A - Manufacture of electrochemical element - Google Patents

Manufacture of electrochemical element

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JP2000311692A
JP2000311692A JP11120383A JP12038399A JP2000311692A JP 2000311692 A JP2000311692 A JP 2000311692A JP 11120383 A JP11120383 A JP 11120383A JP 12038399 A JP12038399 A JP 12038399A JP 2000311692 A JP2000311692 A JP 2000311692A
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JP
Japan
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active material
oxide
electrolyte
positive electrode
negative electrode
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JP11120383A
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Japanese (ja)
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Toru Hara
亨 原
Nobuyuki Kitahara
暢之 北原
Toshihiko Kamimura
俊彦 上村
Hiromitsu Mishima
洋光 三島
Shinji Umagome
伸二 馬込
Makoto Osaki
誠 大崎
Hisashi Higuchi
永 樋口
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the filling factor of an active material and to prevent the reduction of a capacity by pinching an electrolyte between electrodes made of the active material, sealing them in a can, covering the surface of active material powder with an amorphous material, then baking it. SOLUTION: A positive electrode current collecting layer 2 and a negative electrode current collecting layer 7 of a coin type lithium ion battery are arranged to be stuck to a positive electrode can 1 or a negative electrode can 8 and for current collection, and they are made of a polyimide adhesive including a carbon material, for example. A transition metal oxide such as a lithium manganese composite oxide, manganese dioxide, vanadium oxide, and tungsten oxide and their derivatives are available as the active materials used for an oxide positive electrode sintered body 3 and an oxide negative electrode sintered body 6. An organic electrolyte dissolved with required electrolyte salt in an organic solvent, a polymer solid electrolyte dissolved with electrolyte salt in an ionic conductive polymer material, or an inorganic solid electrolyte made of a gel electrolyte combined with them and an inorganic material is used for a separator 5.

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】本発明は電気化学素子の製造
方法に関し、特に活物質から成る電極間に電解質を挟持
して缶内に封入する電気化学素子の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing an electrochemical device, and more particularly to a method of manufacturing an electrochemical device in which an electrolyte is sandwiched between electrodes made of an active material and sealed in a can.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】電気
化学的酸化還元反応に伴うリチウムイオンの脱挿入が可
能な電気化学素子を利用したデバイスとしてはリチウム
イオン二次電池がある。このリチウムイオン二次電池に
おいては、活物質粉体を高密度に成形することが電気化
学的容量の向上につながる。
2. Description of the Related Art There is a lithium ion secondary battery as a device using an electrochemical element capable of inserting and removing lithium ions accompanying an electrochemical redox reaction. In this lithium ion secondary battery, molding the active material powder at a high density leads to an improvement in electrochemical capacity.

【0003】従来は、活物質粉体からなる電極の保型性
を確保するために、接合材として高分子粘着材を使用し
ていたが、以下の二つの問題があった。まず、電極の少
なくとも3wt%以上は高分子粘着材で占められてお
り、活物質の密度が低くなる問題があった。また、活物
質粉体の粘着材で被覆された部分についてはリチウムイ
オンの脱挿入サイトが塞がれ、容量が低下するという問
題があった。
Conventionally, a polymer adhesive has been used as a bonding material in order to ensure the shape retention of an electrode made of an active material powder. However, there have been the following two problems. First, at least 3 wt% or more of the electrode is occupied by the polymer adhesive, and there is a problem that the density of the active material is reduced. In addition, in the portion of the active material powder covered with the adhesive, there is a problem in that the lithium ion deinsertion site is blocked and the capacity is reduced.

【0004】なお、活物質の充填率を向上させるため
に、活物質粉体を焼結させる方法もある。すなわち、主
材料と同一成分の材料または少なくとも一成分以上が同
じ材料からなる非晶質または超微結晶から成る少量の被
覆材粉体で被覆し、しかる後焼結して多孔質体または緻
密体を得る方法である(特開平8−59351号)。し
かしながらこの方法では、焼結後は被覆材もエピタキシ
ャルに結晶化して主材料との区別がつかなくなり、エピ
タキシャル成長に優先して熱分解が起るリチウムイオン
伝導性を有する活物質には不適である。
There is also a method of sintering active material powder in order to improve the filling rate of the active material. That is, a material having the same component as the main material or at least one component is coated with a small amount of coating material powder composed of an amorphous or ultra-fine crystal composed of the same material, and then sintered to form a porous or dense body. (JP-A-8-59351). However, in this method, after sintering, the coating material is also crystallized epitaxially and cannot be distinguished from the main material, and is not suitable for an active material having lithium ion conductivity in which thermal decomposition occurs prior to epitaxial growth.

【0005】そこで本発明は、活物質から成る電気化学
素子の保型性を確保しつつ活物質の充填率を向上させる
とともに、容量を低下させることのない電気化学素子の
製造方法を提供しようとするものである。
Accordingly, the present invention is to provide a method of manufacturing an electrochemical device comprising an active material, in which the filling factor of the active material is improved while maintaining the shape retention of the active material and the capacity is not reduced. Is what you do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る電気化学素子の製造方法によれば、活
物質から成る電極間に電解質を挟持して缶内に封入する
電気化学素子の製造方法において、前記活物質粉体の表
面を非晶質材で被覆した後にこれを焼成することを特徴
とする。
According to a method of manufacturing an electrochemical device according to the present invention, an electrolyte is sandwiched between electrodes made of an active material and sealed in a can. The method for manufacturing a device is characterized in that the surface of the active material powder is coated with an amorphous material and then fired.

【0007】上記電気化学素子の製造方法では、前記活
物質粉体の表面に非晶質材をゾル−ゲル合成することに
よって被覆することが望ましい。
In the method of manufacturing an electrochemical device, it is desirable to coat the surface of the active material powder by sol-gel synthesis of an amorphous material.

【0008】また、上記電気化学素子の製造方法では、
前記活物質粉体にUV光を照射して非晶質材で被覆する
ことが望ましい。
[0008] In the method for manufacturing an electrochemical device,
It is desirable to irradiate the active material powder with UV light and coat it with an amorphous material.

【0009】[0009]

【作用】活物質粉体と非晶質材とが化学的に結合するこ
とによって、高分子粘着材を使う場合よりも少量の被覆
材で強固な接合が達成でき、したがって活物質粉体の充
填率が向上する。
[Function] By chemically bonding the active material powder and the amorphous material, a stronger bonding can be achieved with a smaller amount of the coating material than in the case of using a polymer adhesive, and therefore, the filling of the active material powder is performed. The rate is improved.

【0010】また、活物質粉体と非晶質材とが化学的に
結合することによって、界面においてリチウムイオン脱
挿入サイトがヘテロエピタキシャルのように直接結合さ
れ、リチウムイオンの脱挿入が阻害されず、容量の低下
を起こさない。
[0010] Further, by chemically bonding the active material powder and the amorphous material, the lithium ion deinsertion site is directly bonded at the interface like heteroepitaxial, so that the desorption of lithium ion is not hindered. , Does not cause a decrease in capacity.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の電気化学素子の製
造方法を説明する。図1は本発明の製造方法によって製
造した電気化学素子の構成例を示す断面図であり、コイ
ン型リチウムイオン電池を例とする。図1において、1
は正極缶、2は正極集電層、3は正極、4は絶縁パッキ
ング、5は固体電解質または電解質を含んだセパレー
タ、6は負極、7は負極集電層、8は負極缶である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for manufacturing an electrochemical device according to the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of an electrochemical device manufactured by the manufacturing method of the present invention, taking a coin-type lithium ion battery as an example. In FIG. 1, 1
Is a positive electrode can, 2 is a positive electrode current collecting layer, 3 is a positive electrode, 4 is an insulating packing, 5 is a solid electrolyte or a separator containing an electrolyte, 6 is a negative electrode, 7 is a negative electrode current collecting layer, and 8 is a negative electrode can.

【0012】正極集電層2および負極集電層7は、正極
缶1あるいは負極缶8と正極3あるいは負極6との接着
と集電のために配置され、例えば炭素材料を含んだポリ
イミド系接着剤からなる。
The positive electrode current collecting layer 2 and the negative electrode current collecting layer 7 are disposed for adhesion and current collection between the positive electrode can 1 or the negative electrode can 8 and the positive electrode 3 or the negative electrode 6. For example, a polyimide-based adhesive containing a carbon material is used. Consisting of agents.

【0013】正極3および負極6に用いる活物質として
は、次のような遷移金属酸化物が挙げられる。例えばリ
チウムマンガン複合酸化物、二酸化マンガン、リチウム
ニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リ
チウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムバナジウ
ム複合酸化物、リチウムチタン複合酸化物、酸化チタ
ン、酸化ニオブ、酸化バナジウム、酸化タングステンな
どとそれらの誘導体などである。ここで、正極3と負極
6とに用いる活物質には明確な区別はなく、2種類の遷
移金属酸化物の充放電電位を比較してより貴な電位を示
すものを正極3に、より卑な電位を示すものを負極6に
それぞれ用いて任意の電圧の電池を構成することができ
る。正極3のみに遷移金属酸化物を用い、負極6には炭
素材料や金属リチウムを用いても良い。これらは、電気
化学的酸化還元反応に伴うリチウムイオンの脱挿入が可
能である。
The active materials used for the positive electrode 3 and the negative electrode 6 include the following transition metal oxides. For example, lithium manganese composite oxide, manganese dioxide, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium nickel cobalt composite oxide, lithium vanadium composite oxide, lithium titanium composite oxide, titanium oxide, niobium oxide, vanadium oxide, Tungsten oxide and derivatives thereof. Here, the active materials used for the positive electrode 3 and the negative electrode 6 are not clearly distinguished, and those showing a more noble potential by comparing the charge and discharge potentials of the two types of transition metal oxides are given to the positive electrode 3 and the more negative ones. A battery having an arbitrary voltage can be formed by using each of the negative electrodes 6 having a high potential. A transition metal oxide may be used only for the positive electrode 3, and a carbon material or metallic lithium may be used for the negative electrode 6. These can remove and insert lithium ions accompanying the electrochemical redox reaction.

【0014】本発明で用いる非晶質材としては、リン酸
塩ガラスやホウ酸塩ガラス、ケイ酸ガラス、ケイ酸塩ガ
ラス、ホウケイ酸塩ガラスを中心とした酸化物ガラスを
挙げることができる。リチウムを添加した場合にはリチ
ウムイオン伝導性が高くなるだけでなく、ガラス転移点
が低下することによって焼結温度が低下するので好まし
い。さらに、バナジウム、鉄、チタン、コバルト、ニッ
ケル、マンガンなどの遷移金属の添加はガラスに電子伝
導性を付与することができるので好ましい。
Examples of the amorphous material used in the present invention include phosphate glass, borate glass, silicate glass, silicate glass, and oxide glass mainly composed of borosilicate glass. The addition of lithium is preferable because not only the lithium ion conductivity is increased, but also the sintering temperature is lowered by lowering the glass transition point. Further, addition of a transition metal such as vanadium, iron, titanium, cobalt, nickel, or manganese is preferable because it can impart electron conductivity to the glass.

【0015】非晶質材の組成は特に限定されないが、活
物質粒子を接合するための熱処理は、電気化学素子の保
型性を確保できるように、非晶質材のガラス転移点以上
で、かつ活物質の合成温度以下で行われる。そのため、
この温度範囲において流動性を示す組成を選定するのが
好ましい。ただし、活物質粒子を接合するための熱処理
温度範囲内において、流動性を示さないケイ酸ガラスな
どの被覆材を被覆した場合には、被覆材との接合性が良
く、熱処理温度範囲内において流動性の良い酸化物ガラ
ス粉末を混合した後、焼結させてもよい。この際には、
後から混合した酸化物ガラスは活物質粒子を被覆する必
要がないため、保型性を付与するに必要最小限の量を混
合すればよい。
The composition of the amorphous material is not particularly limited, but the heat treatment for bonding the active material particles is performed at a temperature equal to or higher than the glass transition point of the amorphous material so as to secure the shape retention of the electrochemical element. And it is performed below the synthesis temperature of an active material. for that reason,
It is preferable to select a composition that exhibits fluidity in this temperature range. However, when a coating material such as silicate glass that does not show fluidity is coated within the heat treatment temperature range for joining the active material particles, the bonding property with the coating material is good, and the fluidity is maintained within the heat treatment temperature range. After mixing the oxide glass powder having good properties, sintering may be performed. In this case,
Since the oxide glass mixed later does not need to cover the active material particles, it is sufficient to mix a minimum amount necessary for imparting shape retention.

【0016】非晶質材の添加量の最適値は、活物質と非
晶質材との組み合わせによって異なるが、概して5重量
%以下が好ましい。5重量%を超えると電極体積中に占
める非晶質材の体積が大きくなり、却って活物質の充填
率を下げることになる。
Although the optimum value of the amount of the amorphous material varies depending on the combination of the active material and the amorphous material, it is generally preferably 5% by weight or less. If the content exceeds 5% by weight, the volume of the amorphous material in the electrode volume becomes large, and the filling rate of the active material is rather lowered.

【0017】また、大電流放電を可能にする目的で、電
子伝導性付与剤を添加する場合には、熱処理温度や雰囲
気などに対して安定な金、銀などの金属粉、錫ドープ酸
化インジウム、アンチモンドープ酸化錫などの電子伝導
性酸化物から少なくとも一種類を選択して添加するのが
好ましい。
When an electron-conductivity imparting agent is added for the purpose of enabling a large current discharge, a metal powder such as gold or silver, tin-doped indium oxide, It is preferable to add at least one kind selected from electron conductive oxides such as antimony-doped tin oxide.

【0018】本発明の電気化学素子の製造方法にしたが
って作製された電池は、正極3および/または負極6が
活物質粉体の存在下において非晶質材をゾルーゲル合成
することによって活物質粉体と非晶質材とが化学的に結
合された被覆を施し、しかる後粉体を焼成して多孔質体
または緻密体とされる。
The battery manufactured according to the method of manufacturing an electrochemical device according to the present invention is characterized in that the positive electrode 3 and / or the negative electrode 6 perform sol-gel synthesis of an amorphous material in the presence of the active material powder. And a coating in which the amorphous material and the amorphous material are chemically bonded, and then the powder is fired to obtain a porous body or a dense body.

【0019】正極3および負極6を作製するには、
(1)非晶質材を被覆した活物質と、電子伝導性付与剤
と、成形助剤とを溶解させた水または有機溶剤に分散さ
せてスラリーを調整し、このスラリーを基材フィルム上
に塗布して乾燥した後、裁断したものを500〜800
℃で熱処理する方法、あるいは、(2)非晶質材を被覆
した活物質と、電子伝導性付与剤とを直接あるいは成形
助剤を加えて造粒して金型に投入し、プレス機で加圧成
形した後、500〜800℃で熱処理する方法、(3)
造粒した混合物をロールプレス機で加圧成形してシート
状に加工した後、そのシートを裁断して500〜800
℃で熱処理する方法などが用いられる。
To manufacture the positive electrode 3 and the negative electrode 6,
(1) A slurry is prepared by dispersing an active material coated with an amorphous material, an electron conductivity-imparting agent, and a molding aid in water or an organic solvent in which the slurry is prepared. After coating and drying, the cut pieces are 500-800
Or (2) an active material coated with an amorphous material and an electron-conductivity-imparting agent are granulated directly or with the addition of a molding aid, and then granulated and put into a mold. A method of performing heat treatment at 500 to 800 ° C. after pressure molding, (3)
The granulated mixture is pressed into a sheet by a roll press and processed into a sheet.
For example, a method of performing a heat treatment at a temperature of ° C.

【0020】ここで使用可能な成形助剤としては、例え
ばポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリル酸、カル
ボキシメチルセルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリ
ビニルアルコール、ジアセチルセルロース、ヒドロキシ
プロピルセルロース、ポリブチラール、ポリビニルクロ
ライド、ポリビニルピロリドンなどの1種もしくは2種
以上の混合物が挙げられる。
Examples of the molding aid usable here include polytetrafluoroethylene, polyacrylic acid, carboxymethylcellulose, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, diacetylcellulose, hydroxypropylcellulose, polybutyral, polyvinyl chloride, polyvinylpyrrolidone and the like. Or a mixture of two or more.

【0021】基材フィルムとしては、例えばポリエチレ
ンテレフタラート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポ
リテトラフルオロエチレンなどの樹脂フィルム、アルミ
ニウム、ステンレス、銅などの金属箔が使用可能であ
る。
As the substrate film, for example, resin films such as polyethylene terephthalate, polypropylene, polyethylene and polytetrafluoroethylene, and metal foils such as aluminum, stainless steel and copper can be used.

【0022】電解質5には、有機溶媒に所要の電解質塩
を溶解させた有機電解液、イオン伝導性高分子材料に電
解質塩を溶解させた高分子固体電解質、あるいはそれら
を複合させたゲル電解質、無機材料からなる無機固体電
解質を用いることができる。電解質に有機電解液を用い
た場合、正極3と負極6を隔離するためのセパレータが
必要である。
The electrolyte 5 may be an organic electrolyte in which a required electrolyte salt is dissolved in an organic solvent, a solid polymer electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in an ion-conductive polymer material, or a gel electrolyte in which these are combined. An inorganic solid electrolyte made of an inorganic material can be used. When an organic electrolyte is used as an electrolyte, a separator for separating the positive electrode 3 and the negative electrode 6 is required.

【0023】有機電解液に用いる有機溶媒には、例えば
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチ
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、ガンマーブチロラクトン、スルホラン、
1、2−ジメトキシエタン、1、3−ジメトキシプロパ
ン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチ
ルテトラヒドロフラン、メチルエチルカーボネートから
選ばれる1種もしくは2種以上の混合系の溶媒がある。
The organic solvent used for the organic electrolyte includes, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butyrolactone, sulfolane,
There is one or a mixture of two or more solvents selected from 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, dimethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, and methylethyl carbonate.

【0024】イオン伝導性高分子材料としては、例えば
ポリエチレンオキサイドに代表されるエチレンオキサイ
ド骨格を有する高分子、ポリアクリロニトリルに代表さ
れるアクリロニトリル骨格を有する高分子、あるいはそ
れらの混合物や共重合体などがある。
As the ion conductive polymer material, for example, a polymer having an ethylene oxide skeleton represented by polyethylene oxide, a polymer having an acrylonitrile skeleton represented by polyacrylonitrile, or a mixture or copolymer thereof is used. is there.

【0025】電解質塩としては、例えばLiClO4
LiBF4 、LiPF6 、LiCF3 SO3 、Li(C
3 SO2 2 などのリチウム塩を挙げることができ
る。
Examples of the electrolyte salt include LiClO 4 ,
LiBF 4 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (C
And a lithium salt such as F 3 SO 2 ) 2 .

【0026】無機固体電解質としては、例えばLi1.3
Al0.3 Ti1.7 (PO4 3 、Li3.6 Ge0.6
0.4 4 などの酸化物系結晶質固体電解質、40Li2
O−35B2 3 −25LiNbO3 、30LiI−4
1Li2 O−29P2 5 などの酸化物系非晶質固体電
解質、1Li3 PO4 −63Li2 S−36SiS2
どの硫化物系非晶質固体電解質を挙げることができる。
As the inorganic solid electrolyte, for example, Li 1.3
Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 , Li 3.6 Ge 0.6 V
Oxide crystalline solid electrolyte such as 0.4 O 4 , 40 Li 2
O-35B 2 O 3 -25LiNbO 3 , 30LiI-4
1Li 2 O-29P 2 O 5 oxide-based amorphous solid electrolytes such as, mention may be made of sulfide-based amorphous solid electrolytes such as 1Li 3 PO 4 -63Li 2 S- 36SiS 2.

【0027】セパレータには、例えばポリオレフィン繊
維製の不織布や、ポリオレフィン製の微多孔膜を用いる
ことができる。ここで、ポリオレフィンとしては例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどがある。
As the separator, for example, a nonwoven fabric made of polyolefin fiber or a microporous film made of polyolefin can be used. Here, examples of the polyolefin include polyethylene and polypropylene.

【0028】[0028]

【実施例】[実施例1]活物質粉体としてLi[Li
1/3 Ti5/3 ]O4 を、非晶質材としてLi2 O:Si
2 :Al2 3 :B2 3 =15:70:7.5:
7.5mol%のガラスを用いて多孔質電気化学素子を
図2に示す方法で作製した。すなわち、Li[Li1/3
Ti5/3 ]O4 に2−メトキシエタノールを添加して、
Si(OEt)4 に2−メトキシエタノールを添加した
ものを混合して、UV照射すると共に、攪拌した後、L
iOMe、Al(OBu)3 、B(OEt)3 を混合し
たものに2−メトキシエタノールとアセチルアセトンを
添加してリフラックス、攪拌した後、乾燥してAuを1
wt%添加して成形して650℃で常圧焼成する。
[Example 1] Li [Li as active material powder
1/3 Ti 5/3 ] O 4 as an amorphous material, Li 2 O: Si
O 2 : Al 2 O 3 : B 2 O 3 = 15: 70: 7.5:
A porous electrochemical device was produced using 7.5 mol% glass by the method shown in FIG. That is, Li [Li 1/3
Ti 5/3 ] O 4 with 2-methoxyethanol,
A mixture of Si (OEt) 4 and 2-methoxyethanol was mixed, irradiated with UV light, and stirred.
2-methoxyethanol and acetylacetone were added to a mixture of iOMe, Al (OBu) 3 , and B (OEt) 3 , refluxed, stirred, dried, and dried to reduce Au to 1%.
The mixture is molded by adding wt% and calcined at 650 ° C. under normal pressure.

【0029】このようにして作製した多孔質体では、非
晶質材の占める割合が0.98wt%であった。すなわ
ち、活物質粉体の充填量は約98wt%となった。な
お、Heガス置換法により測定した活物質粉体の体積充
填率は、65vol%であった。
In the porous body thus manufactured, the ratio of the amorphous material was 0.98 wt%. That is, the filling amount of the active material powder was about 98% by weight. The volume filling rate of the active material powder measured by the He gas replacement method was 65 vol%.

【0030】[実施例2]活物質粉体としてLi[Li
1/3 Ti5/3 ]O4 を、非晶質材としてLi2 O:Si
2 :Al2 3 :B2 3 =15:70:7.5:
7.5mol%のガラスを用いて緻密質電気化学素子を
図3に示す方法で作製した。Li[Li1/3Ti5/3
4 /2−メトキシエタノールに、Si(OEt)4
2−メトキシエタノールを添加して、UVを照射して攪
拌して、LiOMe、Al(OBu)3 、B(OEt)
3 /2−メトキシエタノール、アセチルアセトンを添加
して、リフラックスして、攪拌して、乾燥して、Auを
1wt%添加して成形した後、650℃で0.5×10
3 kgf/cm2 で加圧しながら焼成する。
Example 2 Li [Li
1/3 Ti 5/3 ] O 4 as an amorphous material, Li 2 O: Si
O 2 : Al 2 O 3 : B 2 O 3 = 15: 70: 7.5:
A dense electrochemical element was produced using 7.5 mol% glass by the method shown in FIG. Li [Li 1/3 Ti 5/3 ]
The O 4/2-methoxyethanol, Si (OEt) 4 /
Add 2-methoxyethanol, irradiate with UV and stir to obtain LiOMe, Al (OBu) 3 , B (OEt)
After adding 3 / 2-methoxyethanol and acetylacetone, refluxing, stirring and drying, adding 1 wt% of Au and molding, 0.5 × 10 5 at 650 ° C.
Sinter while pressing at 3 kgf / cm 2 .

【0031】このようにして作製した緻密体では、非晶
質材の占める割合が1.96wt%であった。すなわ
ち、活物質粉体の充填量は約97wt%となった。な
お、Heガス置換法により測定した活物質粉体の体積充
填率は85vol%であった。
In the dense body thus manufactured, the ratio of the amorphous material was 1.96 wt%. That is, the filling amount of the active material powder was about 97% by weight. The volume filling rate of the active material powder measured by the He gas replacement method was 85 vol%.

【0032】[比較例1]活物質粉体Li[Li1/3
5/3 ]O4 に非晶質材を被覆せずに多孔質電気化学素
子を作製した。すなわち、活物質粉体の充填量は約99
wt%となった。なお、Heガス置換法により測定した
活物質粉体の体積充填率は45vol%であった。
Comparative Example 1 Active Material Powder Li [Li 1/3 T]
A porous electrochemical element was produced without coating [i 5/3 ] O 4 with an amorphous material. That is, the filling amount of the active material powder is about 99.
wt%. The volume filling rate of the active material powder measured by the He gas replacement method was 45 vol%.

【0033】[比較例2]UV照射をしないことを除け
ば、実施例1と同じ方法で多孔質電気化学素子を作製し
た。
Comparative Example 2 A porous electrochemical device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that UV irradiation was not performed.

【0034】このようにして作製した多孔質体では、非
晶質材の占める割合が0.98wt%であった。すなわ
ち、活物質粉体の充填量は約98wt%となった。な
お、Heガス置換法により測定した活物質粉体の体積充
填率は、58vol%であった。
The proportion of the amorphous material in the porous body thus produced was 0.98% by weight. That is, the filling amount of the active material powder was about 98% by weight. In addition, the volume filling rate of the active material powder measured by the He gas replacement method was 58 vol%.

【0035】[比較例3]Li[Li1/3 Ti5/3 ]O
4 を96wt%、テフロン系高分子粘着材を3wt%、
Auを1wt%をN−メチルピロリジノンを加えて混合
し、テープ成形した。なお、Heガス置換法により測定
した活物質粉体の体積充填率は55vol%であった。
Comparative Example 3 Li [Li 1/3 Ti 5/3 ] O
4 96wt%, Teflon-based polymer adhesive 3wt%,
Au was mixed with 1 wt% of N-methylpyrrolidinone and formed into a tape. The volume filling rate of the active material powder measured by the He gas replacement method was 55 vol%.

【0036】[電気化学的評価]実施例1、実施例2、
比較例1、比較例2、比較例3で示した電気化学素子を
正極に用い、負極にはグラファイトとテフロン系高分子
粘着材を97:3wt%の割合でN−メチルピロリジノ
ンを使って混合し乾燥したものを、電解液にはLiCl
4 を1mol/l溶かしたプロピレンカーボネート:
ジエチルカーボネート=1:1溶液を、セパレータには
ポリプロピレン微多孔膜を、正極の集電体にはAl箔を
用い、負極の集電体にはCu箔を用い、電気化学容量評
価用のコインセルを組んだ。
[Electrochemical Evaluation] Example 1, Example 2,
The electrochemical devices shown in Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3 were used for the positive electrode, and graphite and Teflon-based polymer adhesive were mixed in the negative electrode at a ratio of 97: 3 wt% using N-methylpyrrolidinone. After drying, LiCl is used as the electrolyte.
Propylene carbonate in which O 4 is dissolved at 1 mol / l:
A 1: 1 solution of diethyl carbonate, a microporous polypropylene membrane for the separator, an Al foil for the positive electrode current collector, a Cu foil for the negative electrode current collector, and a coin cell for electrochemical capacity evaluation I crossed.

【0037】このコインセルを用いて、1.2〜2.0
Vの間で、10mA/gの電流値で充放電容量の測定を
行った。その結果を表1に示す。
Using this coin cell, 1.2 to 2.0
Between V, the charge / discharge capacity was measured at a current value of 10 mA / g. Table 1 shows the results.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】実施例1の多孔質体電気化学素子、および
実施例2の緻密体電気化学素子の活物質充填率と初期充
電容量は、比較例3の従来の電気化学素子のそれに比べ
て高くなっていることが確認される。つまり本発明の効
果が確認される。また、500サイクル後の容量保持率
が格段に向上しているのは活物質粉体同士が、非晶質材
を介して化学結合により強固に接合されているためと推
測される。
The active material filling rate and the initial charge capacity of the porous electrochemical device of Example 1 and the dense electrochemical device of Example 2 are higher than those of the conventional electrochemical device of Comparative Example 3. It is confirmed that. That is, the effect of the present invention is confirmed. Further, the capacity retention after 500 cycles is remarkably improved because the active material powders are strongly bonded to each other by chemical bonding via the amorphous material.

【0040】初期充電容量について、実施例1のほうが
比較例1より高くなったのは、比較例1が非晶質材が存
在しないので活物質粉体の保型性を得るために高温で焼
結させたことにより、熱分解を起こしたためと推測され
る。
The initial charging capacity of Example 1 was higher than that of Comparative Example 1 because Comparative Example 1 had no amorphous material and was fired at a high temperature in order to obtain shape retention of the active material powder. It is presumed that thermal decomposition occurred due to the bonding.

【0041】また、500サイクル後の容量保持率につ
いて、実施例1のほうが比較例2より高くなったのは、
比較例2がUV照射をしなかったので活物質粉体と非晶
質材との間に化学結合を生じなかったことにより、非晶
質材を介した活物質粉体同士の接合が弱いことによると
推測される。
The capacity retention after 500 cycles was higher in Example 1 than in Comparative Example 2.
Comparative Example 2 did not perform UV irradiation, and thus did not form a chemical bond between the active material powder and the amorphous material. Therefore, the bonding between the active material powders via the amorphous material was weak. It is speculated that

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように、本発明に係る電気化化学
素子の製造方法によれば、活物質粉体を非晶質材で被覆
した後これを焼成することから、高分子粘着材を使う場
合よりも少量の被覆材で強固な接合が達成でき、したが
って活物質粉体の充填率が向上する。
As described above, according to the method of manufacturing an electrochemical device according to the present invention, the active material powder is coated with an amorphous material and then baked. Strong bonding can be achieved with a smaller amount of coating material than when used, and therefore the filling rate of the active material powder is improved.

【0043】また、活物質粉体と非晶質材とが化学的に
結合することによって、界面においてリチウムイオン脱
挿入サイトがヘテロエピタキシャルライクに直接結合さ
れるため、リチウムイオンの脱挿入が阻害されず、容量
の低下を起こさない。
Further, since the active material powder is chemically bonded to the amorphous material, the lithium ion deinsertion site is directly bonded to the heteroepitaxial like at the interface, so that the desorption of lithium ions is inhibited. And does not cause a decrease in capacity.

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

【図1】本発明における電気化学素子を用いたコイン型
リチウムイオン電池の構成例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a coin-type lithium-ion battery using an electrochemical device according to the present invention.

【図2】本発明の多孔質体電気化学素子製造方法の一実
施例における工程を示す図である。
FIG. 2 is a view showing the steps in one embodiment of the method for manufacturing a porous electrochemical device of the present invention.

【図3】本発明の緻密体電気化学素子製造方法の一実施
例における工程を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing steps in one embodiment of the method for producing a dense electrochemical device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1‥‥‥正極缶、2‥‥‥正極集電層、3‥‥‥正極、
4‥‥‥絶縁パッキング、5‥‥‥固体電解質または電
解質を含んだセパレータ、6‥‥‥負極、7‥‥‥負極
集電層、8‥‥‥負極缶
1 ‥‥‥ positive electrode can, 2 ‥‥‥ positive electrode current collector layer, 3 ‥‥‥ positive electrode,
4 Insulation packing, 5 Solid electrolyte or separator containing electrolyte, 6 Negative electrode, 7 Negative current collecting layer, 8 Negative electrode can

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三島 洋光 京都府相楽郡精華町光台3丁目5番地 京 セラ株式会社中央研究所内 (72)発明者 馬込 伸二 京都府相楽郡精華町光台3丁目5番地 京 セラ株式会社中央研究所内 (72)発明者 大崎 誠 京都府相楽郡精華町光台3丁目5番地 京 セラ株式会社中央研究所内 (72)発明者 樋口 永 京都府相楽郡精華町光台3丁目5番地 京 セラ株式会社中央研究所内 Fターム(参考) 5H003 AA02 AA04 BA00 BA01 BB01 BB11 BC01 BC05 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 AM12 BJ03 BJ16 CJ02 CJ21 CJ28 DJ08 DJ16 EJ11 HJ12  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor Yoko Mishima 3-5-chome, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto Prefecture Inside the Central Research Laboratory, Kyocera Corporation (72) Inventor Shinji Magome 3-chome, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto 5 Kyocera Corporation Central Research Laboratory (72) Inventor Makoto Osaki 3-chome, Soka-cho, Soraku-gun, Kyoto Prefecture 5-5-2 Kyocera Corporation Central Research Laboratory (72) Inventor Ei Higuchi Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto Prefecture 3-5-5 Kyocera Corporation Central Research Laboratory F-term (reference) 5H003 AA02 AA04 BA00 BA01 BB01 BB11 BC01 BC05 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 AM12 BJ03 BJ16 CJ02 CJ21 CJ28 DJ08 DJ16 EJ11 HJ12

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活物質から成る電極間に電解質を挟持し
て缶内に封入する電気化学素子の製造方法において、前
記活物質粉体の表面を非晶質材で被覆した後にこれを焼
成することを特徴とする電気化学素子の製造方法。
1. A method of manufacturing an electrochemical element in which an electrolyte is sandwiched between electrodes made of an active material and sealed in a can, and the surface of the active material powder is coated with an amorphous material and then fired. A method for producing an electrochemical device, comprising:
【請求項2】 前記活物質粉体の表面に非晶質材をゾル
−ゲル合成することによって被覆することを特徴とする
請求項1に記載の電気化学素子の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the surface of the active material powder is coated by sol-gel synthesis of an amorphous material.
【請求項3】 前記活物質粉体にUV光を照射して非晶
質材で被覆することを特徴とする請求項1に記載の電気
化学素子の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the active material powder is irradiated with UV light and coated with an amorphous material.
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