JP2000323125A - 非水電解質電池用負極活物質スラリーおよびこれを用いた非水電解質電池 - Google Patents
非水電解質電池用負極活物質スラリーおよびこれを用いた非水電解質電池Info
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】集電体金属箔に均一に塗工することができるよ
うにする。 【解決手段】リチウムを吸蔵・放出する炭素材料と、水
を分散媒とする結着剤と、水溶性増粘剤と、アルコール
類を含有させた組成とする。アルコール類は、メタノー
ル、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール
からなる群より選択される１種類以上のアルコールから
なることが好ましい。
うにする。 【解決手段】リチウムを吸蔵・放出する炭素材料と、水
を分散媒とする結着剤と、水溶性増粘剤と、アルコール
類を含有させた組成とする。アルコール類は、メタノー
ル、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール
からなる群より選択される１種類以上のアルコールから
なることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムを吸蔵・
放出することが可能な炭素材料を負極活物質とする非水
電解質電池用負極活物質スラリーおよびこのスラリーを
用いて作製される非水電解質電池に関する。
放出することが可能な炭素材料を負極活物質とする非水
電解質電池用負極活物質スラリーおよびこのスラリーを
用いて作製される非水電解質電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ポータブル電子機器の小型軽量化
は目覚しく、それに伴い電源となる電池に対しても小型
軽量化の要望が非常に大きい。このような要求を満足す
るために種々の二次電池が開発され、現在、主にリチウ
ムイオン電池が実用化されている。この二次電池の電極
形成方法としては、電極活物質と結着剤である有機重合
体とを混合し圧縮形成する方法、あるいは有機重合体の
溶液に電極活物質を分散した後、集電体である金属箔上
に塗工乾燥することにより電極を形成する方法などが知
られている。
は目覚しく、それに伴い電源となる電池に対しても小型
軽量化の要望が非常に大きい。このような要求を満足す
るために種々の二次電池が開発され、現在、主にリチウ
ムイオン電池が実用化されている。この二次電池の電極
形成方法としては、電極活物質と結着剤である有機重合
体とを混合し圧縮形成する方法、あるいは有機重合体の
溶液に電極活物質を分散した後、集電体である金属箔上
に塗工乾燥することにより電極を形成する方法などが知
られている。
【０００３】後者の方法において、水を分散媒とする結
着剤を用いた場合、集電体である金属箔がスラリーをは
じいてしまい、均一に塗工ができなく、そのため実際に
電池を製造するうえにおいて、不良率が高くなり、コス
トが増大するというデメリットがあった。
着剤を用いた場合、集電体である金属箔がスラリーをは
じいてしまい、均一に塗工ができなく、そのため実際に
電池を製造するうえにおいて、不良率が高くなり、コス
トが増大するというデメリットがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、集電体金属箔に均一に塗工することができる非水電
解質電池用負極活物質スラリーを提供することにある。
は、集電体金属箔に均一に塗工することができる非水電
解質電池用負極活物質スラリーを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解質電池
用負極活物質スラリーは、リチウムを吸蔵・放出する炭
素材料と、水を分散媒とする結着剤と、水溶性増粘剤
と、アルコール類を含有することを特徴とする。
用負極活物質スラリーは、リチウムを吸蔵・放出する炭
素材料と、水を分散媒とする結着剤と、水溶性増粘剤
と、アルコール類を含有することを特徴とする。
【０００６】前記アルコール類としては、メタノール、
エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノールから
なる群より１種類以上を選択するのが好ましい。
エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノールから
なる群より１種類以上を選択するのが好ましい。
【０００７】前記アルコール類の添加量としては、炭素
材料１００重量部あたり０．０１重量部以上５重量部以
下であるのが好ましい。
材料１００重量部あたり０．０１重量部以上５重量部以
下であるのが好ましい。
【０００８】前記アルコール類が、メタノール、エタノ
ール、ｎ−プロパノール、イソプロパノールからなる群
より選択される１種類以上のアルコールからなり、添加
量が、炭素材料１００重量部あたり０．０１重量部以上
５重量部以下であるのが、より好ましい。
ール、ｎ−プロパノール、イソプロパノールからなる群
より選択される１種類以上のアルコールからなり、添加
量が、炭素材料１００重量部あたり０．０１重量部以上
５重量部以下であるのが、より好ましい。
【０００９】本発明の非水電解質電池は、前記非水電解
質電池負極活物質スラリーを用いて作製した負極を備え
たことを特徴とする。
質電池負極活物質スラリーを用いて作製した負極を備え
たことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明で用いる炭素材料として
は、導電性を有したものであり、リチウムイオンを吸蔵
・放出することができる難黒鉛化炭素、コークスや天然
黒鉛、人造黒鉛などが使用可能である。これらの炭素材
料の粒子径は特に限定されるものではない。
は、導電性を有したものであり、リチウムイオンを吸蔵
・放出することができる難黒鉛化炭素、コークスや天然
黒鉛、人造黒鉛などが使用可能である。これらの炭素材
料の粒子径は特に限定されるものではない。
【００１１】本発明で用いる水を分散媒とする結着剤と
しては、ブタジエン基を有する共重合体を用いることが
好ましい。ブタジエン基を有する共重合体としては、ス
チレンブタジエン共重合ラテックス（ＳＢＲ）、カルボ
キシ変性ＳＢＲ、アクリロニトリルブタジエン共重合ラ
テックス（ＮＢＲ）、アクリレートブタジエン共重合ラ
テックスなどであり、好ましくはスチレンブタジエン共
重合ラテックスである。また、これらの共重合体を混合
して使用することも可能である。
しては、ブタジエン基を有する共重合体を用いることが
好ましい。ブタジエン基を有する共重合体としては、ス
チレンブタジエン共重合ラテックス（ＳＢＲ）、カルボ
キシ変性ＳＢＲ、アクリロニトリルブタジエン共重合ラ
テックス（ＮＢＲ）、アクリレートブタジエン共重合ラ
テックスなどであり、好ましくはスチレンブタジエン共
重合ラテックスである。また、これらの共重合体を混合
して使用することも可能である。
【００１２】本発明で用いる水溶性増粘剤としては、カ
ルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロ
キシプロピルセルロースなどを用いることができる。
ルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロ
キシプロピルセルロースなどを用いることができる。
【００１３】本発明で用いるアルコール類は、界面活性
剤としての役割を有している。好ましくは、メタノー
ル、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール
などであり、特にイソプロパノールが好適に用いられ
る。また、これらのアルコール類を混合して使用するこ
とも可能である。
剤としての役割を有している。好ましくは、メタノー
ル、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール
などであり、特にイソプロパノールが好適に用いられ
る。また、これらのアルコール類を混合して使用するこ
とも可能である。
【００１４】本発明の負極活物質スラリーは、炭素材料
と、スチレンブタジエン共重合体ラテックスなどの水を
分散媒とする結着剤と、水溶性増粘剤と、アルコール類
とを、必要に応じて水を加えて高剪断力の混合装置でよ
く混合することによって製作できる。
と、スチレンブタジエン共重合体ラテックスなどの水を
分散媒とする結着剤と、水溶性増粘剤と、アルコール類
とを、必要に応じて水を加えて高剪断力の混合装置でよ
く混合することによって製作できる。
【００１５】スチレンブタジエン共重合ラテックスなど
の水を分散媒とする結着剤は、炭素材料１００重量部あ
たり、固形分を見積もって０．１〜１０重量部使用する
ことができるが、これは０．１重量部未満では結着性能
が低くなり、１０重量部を超えると導電性が低くなるか
らである。好ましくは１〜５重量部である。
の水を分散媒とする結着剤は、炭素材料１００重量部あ
たり、固形分を見積もって０．１〜１０重量部使用する
ことができるが、これは０．１重量部未満では結着性能
が低くなり、１０重量部を超えると導電性が低くなるか
らである。好ましくは１〜５重量部である。
【００１６】水溶性増粘剤は、炭素材料１００重量部あ
たり、固形分を見積もって０．１〜１０重量部使用でき
る。０．１重量部未満ではスラリーの粘度が大きく低下
してしまい、１０重量部を超えると導電性が低くなるか
らである。好ましくは、１〜５重量部である。
たり、固形分を見積もって０．１〜１０重量部使用でき
る。０．１重量部未満ではスラリーの粘度が大きく低下
してしまい、１０重量部を超えると導電性が低くなるか
らである。好ましくは、１〜５重量部である。
【００１７】アルコール類は、炭素材料１００重量部あ
たり、０．０１〜５重量部使用することができる。０．
０１重量部未満では集電体金属箔にスラリーがはじかれ
てしまし、５重量部を超えると金属集電体への結着性が
悪くなるからである。より好ましくは０．１〜３重量部
の使用である。
たり、０．０１〜５重量部使用することができる。０．
０１重量部未満では集電体金属箔にスラリーがはじかれ
てしまし、５重量部を超えると金属集電体への結着性が
悪くなるからである。より好ましくは０．１〜３重量部
の使用である。
【００１８】本発明の負極活物質スラリーの固形分濃度
は特に限定するものではないが、通常２０〜７０重量
％、好ましくは２５〜６０重量％である。
は特に限定するものではないが、通常２０〜７０重量
％、好ましくは２５〜６０重量％である。
【００１９】上述した要領で調整した負極活物質スラリ
ーを用いて非水電解質電池を製作することができる。該
スラリーは、塗工液として集電体金属箔に塗布し、乾燥
させる。塗布方法としてリバースロール法、コンマバー
法、グラビヤ法、エアーナイフ法などの任意のコーター
ヘッドを用いることができる。乾燥方法としては、放置
乾燥のほか、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱機、
遠赤外線加熱機などが使用できるが、特に限定されるも
のではない。
ーを用いて非水電解質電池を製作することができる。該
スラリーは、塗工液として集電体金属箔に塗布し、乾燥
させる。塗布方法としてリバースロール法、コンマバー
法、グラビヤ法、エアーナイフ法などの任意のコーター
ヘッドを用いることができる。乾燥方法としては、放置
乾燥のほか、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱機、
遠赤外線加熱機などが使用できるが、特に限定されるも
のではない。
【００２０】非水電解質としては、溶媒にプロピレンカ
ーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、
ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネー
ト（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、
１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）などが、溶質にＬ
ｉＰＦ6，ＬｉＢＦ4，ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、
ＬｉＡｓＦ6などが使用できる。
ーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、
ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネー
ト（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、
１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）などが、溶質にＬ
ｉＰＦ6，ＬｉＢＦ4，ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、
ＬｉＡｓＦ6などが使用できる。
【００２１】正極材料は、リチウムを吸蔵・放出可能な
化合物であれば、特に制限なく使用することができる。
例えば、組成式ＬｉxＭＯ2またはＬｉxＭ2Ｏ4（但し、
Ｍは遷移元素、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦２）で表され、具
体的にはＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎＯ2，ＬｉＮｉＯ2，Ｌ
ｉＣｒＯ2，ＬｉＦｅＯ2，ＬｉＭｎ2Ｏ4などである。
化合物であれば、特に制限なく使用することができる。
例えば、組成式ＬｉxＭＯ2またはＬｉxＭ2Ｏ4（但し、
Ｍは遷移元素、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦２）で表され、具
体的にはＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎＯ2，ＬｉＮｉＯ2，Ｌ
ｉＣｒＯ2，ＬｉＦｅＯ2，ＬｉＭｎ2Ｏ4などである。
【００２２】その他、電池製作にあたっては、構成部
材、形状など特に限定されるわけではなく、適宜選択可
能である。
材、形状など特に限定されるわけではなく、適宜選択可
能である。
【００２３】
【実施例】以下に、本発明の実施例を、比較例とあわせ
て、説明する。
て、説明する。
【００２４】（実施例１）高速攪拌混合容器に人造黒鉛
１００重量部、水溶性増粘剤としてカルボキシメチルセ
ルロース（アンモニウム塩、固形分３％、粘度１０−５
０ｃｐｓ（１％水溶液、２５℃、Ｂ型粘度計６０ｒｐｍ
で測定））１．６重量部、アルコール類としてイソプロ
パノールを２重量部、水を分散媒とする結着剤としてス
チレンブタジエン共重合体ラテックス（固形分５０％）
４重量部を添加し、攪拌して、負極活物質スラリーを得
た。
１００重量部、水溶性増粘剤としてカルボキシメチルセ
ルロース（アンモニウム塩、固形分３％、粘度１０−５
０ｃｐｓ（１％水溶液、２５℃、Ｂ型粘度計６０ｒｐｍ
で測定））１．６重量部、アルコール類としてイソプロ
パノールを２重量部、水を分散媒とする結着剤としてス
チレンブタジエン共重合体ラテックス（固形分５０％）
４重量部を添加し、攪拌して、負極活物質スラリーを得
た。
【００２５】（実施例２）アルコール類のイソプロパノ
ールの量を４重量部に変える以外は実施例１と同様にし
て負極活物質スラリーを得た。
ールの量を４重量部に変える以外は実施例１と同様にし
て負極活物質スラリーを得た。
【００２６】（実施例３）水溶性増粘剤をカルボキシメ
チルセルロース（ナトリウム塩、固形分２％、粘度１０
０−１５０ｃｐｓ（１％水溶液、２５℃、B型粘度計６
０ｒｐｍで測定））に変える以外は実施例１と同様にし
て負極活物質スラリーを得た。
チルセルロース（ナトリウム塩、固形分２％、粘度１０
０−１５０ｃｐｓ（１％水溶液、２５℃、B型粘度計６
０ｒｐｍで測定））に変える以外は実施例１と同様にし
て負極活物質スラリーを得た。
【００２７】（実施例４）アルコール類のイソプロパノ
ールの量を６重量部に変える以外は実施例１と同様にし
て負極活物質スラリーを得た。
ールの量を６重量部に変える以外は実施例１と同様にし
て負極活物質スラリーを得た。
【００２８】（実施例５）アルコール類のイソプロパノ
ールの量を８重量部に変える以外は実施例１と同様にし
て負極活物質スラリーを得た。
ールの量を８重量部に変える以外は実施例１と同様にし
て負極活物質スラリーを得た。
【００２９】（比較例１）実施例１でアルコール類を用
いない以外全く同様にして、比較例１の負極活物質スラ
リーを得た。
いない以外全く同様にして、比較例１の負極活物質スラ
リーを得た。
【００３０】（比較例２）実施例３でアルコール類を用
いない以外全く同様にして、比較例２の負極活物質スラ
リーを得た。
いない以外全く同様にして、比較例２の負極活物質スラ
リーを得た。
【００３１】上記、実施例及び比較例の評価は、次のよ
うにして行った。
うにして行った。
【００３２】集電体金属箔への塗工性：厚さ１５μｍの
銅箔を集電体に選択し、これにロールコーターを用い
て、送り速度０．５０ｍ／ｍｉｎ、乾燥温度１２５℃、
送風量１０．０ｍ／ｓの条件で、上記実施例１〜３およ
び比較例１〜４によって得られた負極活物質スラリーを
塗布し、膜厚１００〜１２０μｍの塗工膜を得た。その
塗工膜の表面状態を肉眼で観察した評価結果を表１に示
す。評価内容としては、スラリー塗工時に集電体箔上で
のスラリーのはじけによって生じる塗工面に銅箔が見え
ている箇所、を数えた。
銅箔を集電体に選択し、これにロールコーターを用い
て、送り速度０．５０ｍ／ｍｉｎ、乾燥温度１２５℃、
送風量１０．０ｍ／ｓの条件で、上記実施例１〜３およ
び比較例１〜４によって得られた負極活物質スラリーを
塗布し、膜厚１００〜１２０μｍの塗工膜を得た。その
塗工膜の表面状態を肉眼で観察した評価結果を表１に示
す。評価内容としては、スラリー塗工時に集電体箔上で
のスラリーのはじけによって生じる塗工面に銅箔が見え
ている箇所、を数えた。
【００３３】集電体金属箔への結着性：次に上記の塗工
膜を５ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り出し、その中央部に
１０ｍｍ×１０ｍｍの切り込み領域を設定し、鋭利なカ
ッターナイフで縦横に１ｍｍ間隔に切り込みを入れ、縦
横１０個ずつ、合計１００個の立方片からなる碁盤目を
作った。この切り込み領域全面に文房具用接着テープを
貼り付け、指先で良く押さえつけた後、テープを剥がし
た。そして、活物質層が剥離しなかった碁盤目の数を数
えた。評価結果を表１に示す。
膜を５ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り出し、その中央部に
１０ｍｍ×１０ｍｍの切り込み領域を設定し、鋭利なカ
ッターナイフで縦横に１ｍｍ間隔に切り込みを入れ、縦
横１０個ずつ、合計１００個の立方片からなる碁盤目を
作った。この切り込み領域全面に文房具用接着テープを
貼り付け、指先で良く押さえつけた後、テープを剥がし
た。そして、活物質層が剥離しなかった碁盤目の数を数
えた。評価結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】表１中に示している塗工面に銅箔が見えて
いる箇所は、当然電極として用いることができず、この
箇所が少なければ少ないほど、電池を製造する場合にお
ける歩留まりが大きく向上する事が容易に理解される。
この表から明らかなごとく、アルコール類としてイソプ
ロパノールを添加した実施例の負極活物質スラリーは、
集電体金属箔にはじかれることなく均一に結着している
ことがわかる。この結果から、本発明にかかる負極活物
質スラリー（実施例１〜３）は比較負極活物質スラリー
（比較例１、２）に比べて、格段に均一に塗布されてい
ることがわかる。
いる箇所は、当然電極として用いることができず、この
箇所が少なければ少ないほど、電池を製造する場合にお
ける歩留まりが大きく向上する事が容易に理解される。
この表から明らかなごとく、アルコール類としてイソプ
ロパノールを添加した実施例の負極活物質スラリーは、
集電体金属箔にはじかれることなく均一に結着している
ことがわかる。この結果から、本発明にかかる負極活物
質スラリー（実施例１〜３）は比較負極活物質スラリー
（比較例１、２）に比べて、格段に均一に塗布されてい
ることがわかる。
【００３６】さらに表１から、イソプロパノールの添加
量が５重量部を越えると金属集電体に対する活物質層の
結着力が急激に低下している。これは、アルコール量添
加の増加に伴って、極板の乾燥速度が速まり、極板中の
カーボン、結着剤および増粘剤の比重の違いにより、濃
度勾配が生じ、これが原因で密着性が低下するためと思
われる。
量が５重量部を越えると金属集電体に対する活物質層の
結着力が急激に低下している。これは、アルコール量添
加の増加に伴って、極板の乾燥速度が速まり、極板中の
カーボン、結着剤および増粘剤の比重の違いにより、濃
度勾配が生じ、これが原因で密着性が低下するためと思
われる。
【００３７】
【発明の効果】以上から明らかなように本発明の二次電
池用負極活物質スラリーは、集電体である金属箔に均一
に結着する。また、実際に電池を製造するときの歩留ま
りを向上し、コスト削減に好適である。
池用負極活物質スラリーは、集電体である金属箔に均一
に結着する。また、実際に電池を製造するときの歩留ま
りを向上し、コスト削減に好適である。
Claims (4)
- 【請求項１】リチウムを吸蔵・放出することができる炭
素材料と、水を分散媒とする結着剤と、水溶性増粘剤
と、アルコール類を含有することを特徴とする非水電解
質電池用負極活物質スラリー。 - 【請求項２】前記アルコール類がメタノール、エタノー
ル、ｎ−プロパノール、イソプロパノールからなる群よ
り選択される１種類以上のアルコールからなることを特
徴とする請求項１に記載の非水電解質電池用負極活物質
スラリー。 - 【請求項３】前記アルコール類の添加量が、炭素材料１
００重量部あたり０．０１重量部以上５重量部以下であ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の非水電解
質電池用負極活物質スラリー。 - 【請求項４】請求項１、２または３に記載の非水電解質
電池用負極活物質スラリーを用いて作製した負極を備え
たことを特徴とする非水電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11136168A JP2000323125A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 非水電解質電池用負極活物質スラリーおよびこれを用いた非水電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11136168A JP2000323125A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 非水電解質電池用負極活物質スラリーおよびこれを用いた非水電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323125A true JP2000323125A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15168924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11136168A Pending JP2000323125A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 非水電解質電池用負極活物質スラリーおよびこれを用いた非水電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000323125A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001176516A (ja) * | 1999-12-15 | 2001-06-29 | Sumitomo Chem Co Ltd | リチウム二次電池用正極合剤ペーストおよびリチウム二次電池 |
| JP2006172805A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Dainippon Printing Co Ltd | 活物質層用塗工組成物、電極板、その製造方法及び非水電解二次電池 |
| JP2009158450A (ja) * | 2007-12-06 | 2009-07-16 | Panasonic Corp | 非水電解液二次電池用電極板の製造方法 |
| US9608258B2 (en) | 2010-10-05 | 2017-03-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery manufacturing method |
-
1999
- 1999-05-17 JP JP11136168A patent/JP2000323125A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001176516A (ja) * | 1999-12-15 | 2001-06-29 | Sumitomo Chem Co Ltd | リチウム二次電池用正極合剤ペーストおよびリチウム二次電池 |
| JP4649692B2 (ja) * | 1999-12-15 | 2011-03-16 | 住友化学株式会社 | リチウム二次電池用正極合剤ペーストおよびリチウム二次電池 |
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