JP2001085060A - Electrochemical device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリマーリチウム
二次電池や、電気二重層キャパシタのような電気化学デ
バイスに関する。The present invention relates to an electrochemical device such as a polymer lithium secondary battery and an electric double layer capacitor.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、電子機器の発達にともない、小型
で軽量、かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放
電が可能な非水電解質二次電池の開発が要望されてい
る。このような二次電池としては、リチウムまたはリチ
ウム合金を活物質とする負極と、モリブデン、バナジウ
ム、チタンあるいはニオブなどの酸化物、硫化物もしく
はセレン化物を活物質として含む正極と、非水電解液と
を具備したリチウム二次電池が知られている。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of electronic equipment, there has been a demand for the development of a non-aqueous electrolyte secondary battery that is small, lightweight, has a high energy density, and can be repeatedly charged and discharged. Such a secondary battery includes a negative electrode using lithium or a lithium alloy as an active material, a positive electrode containing an oxide, sulfide, or selenide such as molybdenum, vanadium, titanium, or niobium as an active material, and a nonaqueous electrolyte. There is known a lithium secondary battery including:
【0003】また、最近では負極に例えばコークス、黒
鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気相炭素のようなリ
チウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料を含むものを用
い、正極としてリチウムコバルト酸化物やリチウムマン
ガン酸化物を含むものを用いるリチウムイオン二次電池
の開発、商品化が活発に行われている。In recent years, a negative electrode containing a carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions, such as coke, graphite, carbon fiber, a resin fired body, and pyrolytic gas phase carbon, has been used as a negative electrode. The development and commercialization of lithium ion secondary batteries using lithium and lithium manganese oxide-containing batteries are being actively pursued.
【0004】ところで、二次電池のさらなる軽量化及び
小型化を目的として、例えば米国特許公報第5,29
6,318号に開示されているように、ポリマーリチウ
ム二次電池が開発されている。ポリマーリチウム二次電
池は、活物質、非水電解液及びこの電解液を保持するポ
リマーを含む正極層が集電体に担持された構造の正極
と、活物質、非水電解液及びこの電解液を保持するポリ
マーを含む負極層が集電体に担持された構造の負極と、
前記正負極の間に配置され、非水電解液及びこの電解液
を保持するポリマーを含む電解質シートからなるセパレ
ータとを備える。このポリマーリチウム二次電池は、非
水電解液がポリマーに保持されていることから実質的に
液体成分を含まず、かつ正負極及びセパレータが一体化
されているため、外装材にラミネートフィルムのような
簡易なものを用いることができる。このため、前記二次
電池は、薄形、軽量で、かつ安全性に優れるという特長
を有する。Meanwhile, in order to further reduce the weight and size of the secondary battery, for example, US Pat.
As disclosed in US Patent No. 6,318, a polymer lithium secondary battery has been developed. A polymer lithium secondary battery includes a positive electrode having a structure in which a positive electrode layer containing an active material, a non-aqueous electrolyte, and a polymer holding the electrolyte is supported on a current collector, an active material, a non-aqueous electrolyte, and the electrolyte. A negative electrode having a structure in which a negative electrode layer containing a polymer holding
A separator comprising a non-aqueous electrolyte and an electrolyte sheet containing a polymer holding the electrolyte, the separator being provided between the positive and negative electrodes; This polymer lithium secondary battery contains substantially no liquid component because the non-aqueous electrolyte is held by the polymer, and since the positive and negative electrodes and the separator are integrated, the exterior material is like a laminate film. Simple simple ones can be used. For this reason, the secondary battery has features of being thin, lightweight, and excellent in safety.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、このポリマ
ーリチウム二次電池においては、非水電解液を保持する
ポリマーとしてビニリデンフロライド(VdF)とヘキ
サフルオロプロピレン(HFP)との共重合体が使用さ
れている。この共重合体は、非水電解液の保持力が高い
ものの、正極層(または負極層)と正極集電体(または
負極集電体)を十分密着させておくことが困難で、充放
電サイクルを繰り返すと正極集電体から正極層が剥離す
ると共に、負極集電体から負極層が剥離する。その結
果、充放電サイクルの進行に伴って内部抵抗が上昇する
ため、充放電サイクル寿命が短いという問題点がある。
なお、サイクル寿命の低下は、フィルム製外装材を使用
した際により顕著に生じる。In this polymer lithium secondary battery, a copolymer of vinylidene fluoride (VdF) and hexafluoropropylene (HFP) is used as a polymer for holding a non-aqueous electrolyte. ing. Although this copolymer has a high non-aqueous electrolyte retention power, it is difficult to keep the positive electrode layer (or the negative electrode layer) and the positive electrode current collector (or the negative electrode current collector) in close contact with each other. When this is repeated, the positive electrode layer is separated from the positive electrode current collector, and the negative electrode layer is separated from the negative electrode current collector. As a result, there is a problem that the charge / discharge cycle life is short because the internal resistance increases with the progress of the charge / discharge cycle.
The reduction in cycle life is more remarkable when a film-made exterior material is used.
【0006】本発明は、充放電サイクル時の容量維持率
が向上された電気化学デバイスを提供しようとするもの
である。An object of the present invention is to provide an electrochemical device having an improved capacity retention during a charge / discharge cycle.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係る電気化学デ
バイスは、ビニリデンフルオライド(VdF)成分を含
有する樹脂及び前記樹脂に保持される非水電解液を含む
電極層及び前記電極層が担持される集電体を備える電極
を少なくとも1種類と、ビニリデンフルオライド(Vd
F)成分を含有する樹脂及び前記樹脂に保持される非水
電解液を含むセパレータとを具備した電気化学デバイス
において、前記電極のうち少なくとも1種類は、前記樹
脂の溶融粘度(230℃/100s-1)が5000Pa
/sec以上であることを特徴とするものである。According to the present invention, there is provided an electrochemical device comprising: a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component; an electrode layer containing a non-aqueous electrolyte held by the resin; At least one electrode having a current collector to be used, and vinylidene fluoride (Vd
F) In an electrochemical device comprising a resin containing a component and a separator containing a non-aqueous electrolyte held by the resin, at least one of the electrodes has a melt viscosity of the resin (230 ° C./100 s −). 1 ) is 5000 Pa
/ Sec or more.
【0008】また、本発明によれば、ビニリデンフルオ
ライド(VdF)成分を含有する樹脂及び前記樹脂に保
持される非水電解液を含む正極層及び前記正極層が担持
される正極集電体を備える正極と、ビニリデンフルオラ
イド(VdF)成分を含有する樹脂及び前記樹脂に保持
される非水電解液を含む負極層及び前記負極層が担持さ
れる負極集電体を備える負極と、前記正極と前記負極の
間に配置され、ビニリデンフルオライド(VdF)成分
を含有する樹脂及び前記樹脂に保持される非水電解液を
含むセパレータとを具備し、前記正極及び前記負極のう
ち少なくとも一方の電極の前記樹脂は溶融粘度(230
℃/100s-1)が5000Pa/sec以上であるこ
とを特徴とする電気化学デバイスが提供される。According to the present invention, a positive electrode layer containing a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component, a non-aqueous electrolyte held by the resin, and a positive electrode current collector carrying the positive electrode layer are provided. A negative electrode comprising a negative electrode layer containing a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component and a non-aqueous electrolyte held by the resin, and a negative electrode current collector carrying the negative electrode layer; A resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component and a separator containing a non-aqueous electrolyte held by the resin; The resin has a melt viscosity (230
(° C./100 s −1 ) is 5000 Pa / sec or more.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電気化学デバ
イスをポリマーリチウム二次電池を例にして説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an electrochemical device according to the present invention will be described using a polymer lithium secondary battery as an example.
【0010】このポリマーリチウム二次電池は、ビニリ
デンフルオライド(VdF)成分を含有する樹脂を含む
結着剤及び前記樹脂に保持(ないし含浸)される非水電
解液を含む正極層及び前記正極層が担持される正極集電
体を備える正極と、ビニリデンフルオライド(VdF)
成分を含有する樹脂を含む結着剤及び前記樹脂に保持
(ないし含浸)される非水電解液を含む負極層及び前記
負極層が担持される負極集電体を備える負極と、前記正
極と前記負極の間に配置され、ビニリデンフルオライド
(VdF)成分を含有する樹脂及び前記樹脂に保持(な
いし含浸)される非水電解液を含むセパレータとを有す
る発電要素;前記発電要素が収納される外装材;を具備
する。The polymer lithium secondary battery comprises a binder containing a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component, a positive electrode layer containing a non-aqueous electrolyte held (or impregnated) in the resin, and a positive electrode layer containing the nonaqueous electrolyte. And a positive electrode provided with a positive electrode current collector carrying vinylidene fluoride (VdF)
A negative electrode including a binder containing a resin containing a component and a negative electrode layer containing a non-aqueous electrolyte held (or impregnated) in the resin, and a negative electrode current collector on which the negative electrode layer is supported; A power generating element disposed between the negative electrodes and having a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component and a separator containing a non-aqueous electrolyte held (or impregnated) in the resin; an exterior in which the power generating element is housed Material.
【0011】前記発電要素において、前記正極、前記負
極及び前記セパレータは、一体化されている。また、前
記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の電極の前記
樹脂は溶融粘度(230℃で100s-1のずり速度を加
えた際の粘度)が5000Pa/sec以上である。In the power generating element, the positive electrode, the negative electrode, and the separator are integrated. The resin of at least one of the positive electrode and the negative electrode has a melt viscosity (viscosity at 230 ° C. when a shear rate of 100 s −1 is applied) of 5000 Pa / sec or more.
【0012】この正極、負極、セパレータおよび外装材
について説明する。The positive electrode, the negative electrode, the separator, and the exterior material will be described.
【0013】(1)正極 この正極において、前記正極層は、正極活物質、ビニリ
デンフルオライド(VdF)成分を含有する樹脂を含む
結着剤、及び前記樹脂に保持ないし含浸される非水電解
液を含む。(1) Positive Electrode In this positive electrode, the positive electrode layer comprises a positive electrode active material, a binder containing a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component, and a non-aqueous electrolyte held or impregnated in the resin. including.
【0014】前記正極活物質としては、種々の酸化物
(例えばLiMn2 O4 などのリチウムマンガン複合酸
化物、二酸化マンガン、例えばLiNiO2 などのリチ
ウム含有ニッケル酸化物、例えばLiCoO2 などのリ
チウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバ
ルト酸化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムな
ど)や、カルコゲン化合物(例えば、二硫化チタン、二
硫化モリブテンなど)等を挙げることができる。中で
も、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有コバル
ト酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物を用いるのが好
ましい。Examples of the positive electrode active material include various oxides (eg, lithium-manganese composite oxide such as LiMn 2 O 4 , manganese dioxide, lithium-containing nickel oxide such as LiNiO 2, and lithium-containing cobalt oxide such as LiCoO 2 , for example). Oxide, lithium-containing nickel-cobalt oxide, lithium-containing amorphous vanadium pentoxide and the like, and chalcogen compounds (for example, titanium disulfide and molybdenum disulfide). Among them, it is preferable to use a lithium manganese composite oxide, a lithium-containing cobalt oxide, and a lithium-containing nickel oxide.
【0015】前記非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶
解することにより調製される。The non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent.
【0016】前記非水溶媒としては、エチレンカーボネ
ート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチ
レンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(D
MC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチ
ルカーボネート(EMC)、γ−ブチロラクトン(γ−
BL)、スルホラン、アセトニトリル、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(THF)、2−メチルテ
トラヒドロフラン等を挙げることができる。前記非水溶
媒は、単独で使用しても、2種以上混合して使用しても
良い。Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), and dimethyl carbonate (D
MC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), γ-butyrolactone (γ-
BL), sulfolane, acetonitrile, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, dimethyl ether, tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran and the like. The non-aqueous solvents may be used alone or as a mixture of two or more.
【0017】前記電解質としては、例えば、過塩素酸リ
チウム(LiClO4 )、六フッ化リン酸リチウム(L
iPF6 )、ホウ四フッ化リチウム(LiBF4 )、六
フッ化砒素リチウム(LiAsF6 )、トリフルオロメ
タンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )等のリチ
ウム塩を挙げることができる。Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ) and lithium hexafluorophosphate (L
iPF 6), boric tetrafluoride lithium (LiBF 4), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6), lithium salts such as lithium trifluoromethane sulfonate (LiCF 3 SO 3) may be mentioned.
【0018】前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量
は、0.2mol/l〜2mol/lとすることが望ま
しい。The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is desirably 0.2 mol / l to 2 mol / l.
【0019】前記VdF成分を含む樹脂としては、例え
ば、ビニリデンフロライド(VdF)とヘキサフルオロ
プロピレン(HFP)との共重合体のようなVdFを一
構成成分とする樹脂、あるいはポリビニリデンフロライ
ド(PVdF)等を単独あるいは2種類以上組み合わせ
て用いることができる。中でも、VdF―HFP共重合
体が好ましい。前記共重合体において、VdFは共重合
体の骨格部で機械的強度の向上に寄与し、HFPは共重
合体に非晶質の状態で取り込まれ、非水電解液の保持と
電解液中のリチウムイオン透過部として機能する。As the resin containing the VdF component, for example, a resin containing VdF as one component such as a copolymer of vinylidene fluoride (VdF) and hexafluoropropylene (HFP), or polyvinylidene fluoride ( PVdF) can be used alone or in combination of two or more. Among them, a VdF-HFP copolymer is preferred. In the copolymer, VdF contributes to the improvement of the mechanical strength in the skeleton of the copolymer, and HFP is incorporated in the copolymer in an amorphous state, and the non-aqueous electrolyte is retained and the non-aqueous electrolyte is retained. It functions as a lithium ion transmission part.
【0020】前記VdF成分を含む樹脂は、溶融粘度
(230℃/100s-1)が5000Pa/sec以上
である。前記溶融粘度は、前記樹脂の分子量や、前記樹
脂の枝分かれ構造により変動する。前記溶融粘度を50
00Pa/sec未満にすると、非水電解液を保持また
は含浸することにより樹脂強度が極端に低下し、高温時
の耐溶剤性(耐非水電解液性)が低下する。その結果、
充放電サイクルを繰り返すと、正極集電体から正極層が
剥離するため、内部抵抗が上昇し、サイクル寿命が短く
なる。前記溶融粘度は、6000Pa/sec以上にす
ることがさらに好ましい。また、前記溶融粘度の上限値
は、10000Pa/secにすることが好ましい。前
記溶融粘度が10000Pa/secより高くなると、
後述する正極製造におけるペーストの調製(VdF成分
含有樹脂の溶解)が困難になる、あるいはVdF成分含
有樹脂の合成コストが高くなる等の問題点を生じる恐れ
がある。The resin containing the VdF component has a melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of 5000 Pa / sec or more. The melt viscosity varies depending on the molecular weight of the resin and the branched structure of the resin. The melt viscosity is 50
When it is less than 00 Pa / sec, the resin strength is extremely reduced by holding or impregnating the non-aqueous electrolyte, and the solvent resistance (non-aqueous electrolyte resistance) at high temperatures is reduced. as a result,
When the charge / discharge cycle is repeated, the positive electrode layer is separated from the positive electrode current collector, so that the internal resistance increases and the cycle life is shortened. More preferably, the melt viscosity is 6000 Pa / sec or more. The upper limit of the melt viscosity is preferably set to 10,000 Pa / sec. When the melt viscosity is higher than 10,000 Pa / sec,
There is a possibility that the preparation of the paste (dissolution of the VdF component-containing resin) in the production of the positive electrode, which will be described later, becomes difficult, or the cost of synthesizing the VdF component-containing resin increases, which may cause problems.
【0021】前記VdF成分を含む樹脂は、VdF成分
の含有量が88〜95mol%の範囲であることが好ま
しい。これは次のような理由によるものである。前記含
有量を88mol%未満にすると、前記樹脂が非水電解
液を含浸した際に膨潤し易いため、充放電サイクル時の
内部抵抗の上昇を十分に抑制することが困難になる恐れ
がある。一方、前記含有量が95mol%を超えると、
前記樹脂の非水電解液保持量が低下するため、充放電サ
イクル初期から内部抵抗が高くなる恐れがある。より好
ましい範囲は、90〜93mol%である。The resin containing the VdF component preferably has a content of the VdF component in the range of 88 to 95 mol%. This is due to the following reasons. If the content is less than 88 mol%, the resin is likely to swell when impregnated with a non-aqueous electrolyte, which may make it difficult to sufficiently suppress an increase in internal resistance during a charge / discharge cycle. On the other hand, when the content exceeds 95 mol%,
Since the non-aqueous electrolyte holding amount of the resin decreases, the internal resistance may increase from the beginning of the charge / discharge cycle. A more preferred range is 90 to 93 mol%.
【0022】前記正極層は、溶融粘度が異なるVdF成
分含有樹脂を含んでいたり、あるいはVdF成分含有量
が異なるVdF成分含有樹脂を含んでいても良い。The positive electrode layer may contain VdF component-containing resins having different melt viscosities, or may contain VdF component-containing resins having different VdF component contents.
【0023】前記正極層中のVdF成分含有樹脂の含有
量は、3〜15重量%の範囲にすることが好ましい。The content of the VdF component-containing resin in the positive electrode layer is preferably in the range of 3 to 15% by weight.
【0024】前記正極層は、導電性を向上する観点から
導電性材料をさらに含んでいてもよい。前記導電性材料
としては、例えば、人造黒鉛、カーボンブラック(例え
ばアセチレンブラックなど)、ニッケル粉末等を挙げる
ことができる。[0024] The positive electrode layer may further contain a conductive material from the viewpoint of improving conductivity. Examples of the conductive material include artificial graphite, carbon black (eg, acetylene black), nickel powder, and the like.
【0025】前記集電体としては、例えば、メッシュ、
エキスパンドメタル、パンチドメタル等の多孔質構造を
有するものか、あるいは金属板を用いることができる。
また、前記集電体は、アルミニウムまたはアルミニウム
合金から形成されていることが好ましい。As the current collector, for example, a mesh,
A material having a porous structure such as expanded metal or punched metal, or a metal plate can be used.
Preferably, the current collector is made of aluminum or an aluminum alloy.
【0026】なお、負極層中のVdF成分含有樹脂の溶
融粘度(230℃/100s-1)が5000Pa/se
c以上である際、前記正極層中のVdF成分含有樹脂の
溶融粘度(230℃/100s-1)が5000Pa/s
ec未満であっても良い。また、溶融粘度が5000P
a/sec未満であっても、樹脂中のVdF成分の含有
量は、前述したのと同様な理由により88〜95mol
%の範囲であることが好ましい。The VdF component-containing resin in the negative electrode layer has a melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of 5000 Pa / sec.
c or more, the melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of the VdF component-containing resin in the positive electrode layer is 5000 Pa / s.
It may be less than ec. In addition, the melt viscosity is 5000P
Even if it is less than a / sec, the content of the VdF component in the resin is 88 to 95 mol for the same reason as described above.
% Is preferable.
【0027】(2)負極 この負極において、前記負極層は、負極活物質、ビニリ
デンフルオライド(VdF)成分を含有する樹脂を含む
結着剤、及び前記樹脂に保持ないし含浸される非水電解
液を含む。(2) Negative Electrode In the negative electrode, the negative electrode layer comprises a negative electrode active material, a binder containing a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component, and a non-aqueous electrolyte held or impregnated in the resin. including.
【0028】前記負極活物質としては、リチウムイオン
を吸蔵・放出する炭素質材料を挙げることができる。か
かる炭素質材料としては、例えば、有機高分子化合物
(例えば、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セ
ルロース等)を焼成することにより得られるもの、コー
クスや、メソフェーズピッチを焼成することにより得ら
れるもの、人造グラファイト、天然グラファイト等に代
表される炭素質材料を挙げることができる。中でも、ア
ルゴンガスや窒素ガスのような不活性ガス雰囲気におい
て、500℃〜3000℃の温度で、常圧または減圧下
にて前記メソフェーズピッチを焼成して得られる炭素質
材料を用いるのが好ましい。Examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials that occlude and release lithium ions. Such carbonaceous materials include, for example, those obtained by firing organic polymer compounds (eg, phenolic resin, polyacrylonitrile, cellulose, etc.), those obtained by firing coke and mesophase pitch, and those made by artificial graphite. And carbonaceous materials represented by natural graphite and the like. Among them, it is preferable to use a carbonaceous material obtained by firing the mesophase pitch at a temperature of 500 ° C. to 3000 ° C. in an inert gas atmosphere such as an argon gas or a nitrogen gas under normal pressure or reduced pressure.
【0029】前記非水電解液としては、前述した正極で
説明したものと同様なものが用いられる。As the non-aqueous electrolyte, those similar to those described above for the positive electrode are used.
【0030】前記VdF成分を含む樹脂としては、前述
した正極で説明したものと同様な種類の樹脂を単独もし
くは組み合わせて用いることができ、中でもVdF―H
FP共重合体が好ましい。As the resin containing the VdF component, the same types of resins as those described above for the positive electrode can be used alone or in combination. Among them, VdF-H
FP copolymers are preferred.
【0031】前記VdF成分を含む樹脂は、溶融粘度
(230℃/100s-1)が5000Pa/sec以上
である。前記溶融粘度を5000Pa/sec未満にす
ると、充放電サイクルを繰り返すと、負極集電体から負
極層が剥離するため、内部抵抗が上昇し、サイクル寿命
が短くなる。前記溶融粘度は、6000Pa/sec以
上にすることがさらに好ましい。また、前記溶融粘度の
上限値は、10000Pa/secにすることが好まし
い。前記溶融粘度が10000Pa/secより高くな
ると、後述する負極製造におけるペーストの調製(Vd
F成分含有樹脂の溶解)が困難になる、あるいはVdF
成分含有樹脂の合成コストが高くなる等の問題点を生じ
る恐れがある。The resin containing the VdF component has a melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of 5000 Pa / sec or more. When the melt viscosity is less than 5000 Pa / sec, the charge / discharge cycle is repeated, so that the negative electrode layer is separated from the negative electrode current collector, so that the internal resistance increases and the cycle life is shortened. More preferably, the melt viscosity is 6000 Pa / sec or more. The upper limit of the melt viscosity is preferably set to 10,000 Pa / sec. When the melt viscosity is higher than 10,000 Pa / sec, the paste preparation (Vd
F component-containing resin) or VdF
There is a possibility that problems such as an increase in the synthesis cost of the component-containing resin may occur.
【0032】前記VdF成分を含む樹脂は、VdF成分
の含有量が88〜95mol%の範囲であることが好ま
しい。これは次のような理由によるものである。前記含
有量を88mol%未満にすると、前記樹脂が非水電解
液を含浸した際に膨潤し易いため、充放電サイクル時の
内部抵抗の上昇を十分に抑制することが困難になる恐れ
がある。一方、前記含有量が95mol%を超えると、
前記樹脂の非水電解液保持量が低下するため、充放電サ
イクル初期から内部抵抗が高くなる恐れがある。より好
ましい範囲は、90〜93mol%である。The resin containing the VdF component preferably has a content of the VdF component in the range of 88 to 95 mol%. This is due to the following reasons. If the content is less than 88 mol%, the resin is likely to swell when impregnated with a non-aqueous electrolyte, which may make it difficult to sufficiently suppress an increase in internal resistance during a charge / discharge cycle. On the other hand, when the content exceeds 95 mol%,
Since the non-aqueous electrolyte holding amount of the resin decreases, the internal resistance may increase from the beginning of the charge / discharge cycle. A more preferred range is 90 to 93 mol%.
【0033】前記負極層は、溶融粘度が異なるVdF成
分含有樹脂を含んでいたり、あるいはVdF成分含有量
が異なるVdF成分含有樹脂を含んでいても良い。The negative electrode layer may contain VdF component-containing resins having different melt viscosities, or may contain VdF component-containing resins having different VdF component contents.
【0034】前記負極層中のVdF成分含有樹脂の含有
量は、3〜15重量%の範囲にすることが好ましい。The content of the VdF component-containing resin in the negative electrode layer is preferably in the range of 3 to 15% by weight.
【0035】前記集電体としては、例えば、メッシュ、
エキスパンドメタル、パンチドメタル等の多孔質構造を
有するものか、あるいは金属板を用いることができる。
また、前記集電体は、銅または銅合金から形成されてい
ることが好ましい。As the current collector, for example, a mesh,
A material having a porous structure such as expanded metal or punched metal, or a metal plate can be used.
Preferably, the current collector is formed of copper or a copper alloy.
【0036】なお、正極層中のVdF成分含有樹脂の溶
融粘度(230℃/100s-1)が5000Pa/se
c以上である際、前記負極層中のVdF成分含有樹脂の
溶融粘度(230℃/100s-1)を5000Pa/s
ec未満にしても良い。また、溶融粘度が5000Pa
/sec未満であっても、樹脂中のVdF成分の含有量
は、前述したのと同様な理由により88〜95mol%
の範囲であることが好ましい。The VdF component-containing resin in the positive electrode layer has a melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of 5000 Pa / sec.
c or more, the melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of the VdF component-containing resin in the negative electrode layer is set to 5000 Pa / s.
It may be less than ec. The melt viscosity is 5000 Pa
/ Sec, the content of the VdF component in the resin is 88 to 95 mol% for the same reason as described above.
Is preferably within the range.
【0037】(3)セパレータ このセパレータは、ビニリデンフルオライド(VdF)
成分を含有する樹脂及び前記樹脂に保持ないし含浸され
る非水電解液を含む。(3) Separator This separator is made of vinylidene fluoride (VdF).
It includes a resin containing components and a non-aqueous electrolyte held or impregnated in the resin.
【0038】前記非水電解液としては、前述した正極で
説明したのと同様なものを挙げることができる。Examples of the nonaqueous electrolyte include the same ones as described for the positive electrode.
【0039】前記VdF成分を含む樹脂としては、前述
した正極で説明したものと同様な種類の樹脂を単独もし
くは組み合わせて用いることができ、中でもVdF―H
FP共重合体が好ましい。As the resin containing the VdF component, the same kinds of resins as those described for the positive electrode described above can be used alone or in combination. Among them, VdF-H
FP copolymers are preferred.
【0040】前記VdF成分を含む樹脂は、溶融粘度
(230℃/100s-1)を1000〜3000Pa/
secの範囲にすることが好ましい。前記溶融粘度を1
000Pa/sec未満にすると、充放電サイクルを繰
り返した際にセパレータから正極及び負極が剥離しやす
くなるため、充放電サイクル時の内部抵抗の上昇を充分
に抑制することが困難になる恐れがある。一方、前記溶
融粘度が3000Pa/secを超えると、セパレータ
のリチウムイオン伝導度が低下するため、充放電サイク
ル初期から内部抵抗が高くなる恐れがある。前記溶融粘
度の更に好ましい範囲は、1500〜2500Pa/s
ecである。The resin containing the VdF component has a melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of 1000 to 3000 Pa /
sec. The melt viscosity is 1
When it is less than 000 Pa / sec, the positive electrode and the negative electrode are easily peeled off from the separator when the charge / discharge cycle is repeated, so that it may be difficult to sufficiently suppress an increase in the internal resistance during the charge / discharge cycle. On the other hand, if the melt viscosity exceeds 3,000 Pa / sec, the lithium ion conductivity of the separator decreases, and the internal resistance may increase from the beginning of the charge / discharge cycle. A more preferable range of the melt viscosity is 1500 to 2500 Pa / s.
ec.
【0041】前記VdF成分を含む樹脂は、VdF成分
の含有量が88〜95mol%の範囲であることが好ま
しい。これは次のような理由によるものである。前記含
有量を88mol%未満にすると、前記樹脂が非水電解
液を含浸した際に膨潤し易いため、充放電サイクル時の
内部抵抗の上昇を十分に抑制することが困難になる恐れ
がある。一方、前記含有量が95mol%を超えると、
前記樹脂の非水電解液保持量が低下するため、充放電サ
イクル初期から内部抵抗が高くなる恐れがある。より好
ましい範囲は、90〜93mol%である。The resin containing the VdF component preferably has a VdF component content of 88 to 95 mol%. This is due to the following reasons. If the content is less than 88 mol%, the resin is likely to swell when impregnated with a non-aqueous electrolyte, which may make it difficult to sufficiently suppress an increase in internal resistance during a charge / discharge cycle. On the other hand, when the content exceeds 95 mol%,
Since the non-aqueous electrolyte holding amount of the resin decreases, the internal resistance may increase from the beginning of the charge / discharge cycle. A more preferred range is 90 to 93 mol%.
【0042】前記セパレータは、溶融粘度が異なるVd
F成分含有樹脂を含んでいたり、あるいはVdF成分含
有量が異なるVdF成分含有樹脂を含んでいても良い。The separator has Vd having different melt viscosities.
It may contain an F component-containing resin, or may contain VdF component-containing resins having different VdF component contents.
【0043】前記セパレータのVdF成分を含む樹脂の
含有量は、30〜70重量%の範囲にすることが好まし
い。The content of the resin containing the VdF component in the separator is preferably in the range of 30 to 70% by weight.
【0044】前記セパレータは、補強材をさらに含むこ
とが好ましい。前記補強材としては、例えば、酸化珪素
(SiO2)、雲母群、アルミナ等から選ばれる1種類
以上を用いることができる。補強材の形態は、粒子状、
繊維状もしくは鱗片状にすることができる。また、例え
ば粒子と繊維のように形態が異なる2種以上のものを混
合して使用しても良い。It is preferable that the separator further includes a reinforcing material. As the reinforcing material, for example, one or more kinds selected from silicon oxide (SiO 2 ), mica group, alumina and the like can be used. The form of the reinforcing material is particulate,
It can be fibrous or scaly. Further, for example, two or more kinds having different forms such as particles and fibers may be mixed and used.
【0045】(4)外装材 この外装材は、水分に対してバリア機能を有するフィル
ムを用いることが好ましい。かかるフィルム製外装材と
しては、例えば、少なくとも封止部に熱融着性樹脂が配
され、かつ内部にアルミニウム(Al)のような金属薄
膜を介在させたラミネートフィルム等を挙げることがで
きる。具体的には、封止部側から外面に向けて積層した
酸変性ポリプロピレン(PP)/ポリエチレンテレフタ
レート(PET)/Al箔/PETのラミネートフィル
ム;酸変性PE/ナイロン/Al箔/PETのラミネー
トフィルム;アイオノマー/Ni箔/PE/PETのラ
ミネートフィルム;エチレンビニルアセテート(EV
A)/PE/Al箔/PETのラミネートフィルム;ア
イオノマー/PET/Al箔/PETのラミネートフィ
ルム等を用いることができる。ここで、封止部側の酸変
性PE、酸変性PP、アイオノマー、EVA以外のフィ
ルムは防湿性、耐通気性、耐薬品性を担っている。(4) Exterior material As the exterior material, it is preferable to use a film having a barrier function against moisture. Examples of such a film-made exterior material include a laminated film in which a heat-fusible resin is disposed at least in a sealing portion and a metal thin film such as aluminum (Al) is interposed inside. Specifically, a laminated film of acid-modified polypropylene (PP) / polyethylene terephthalate (PET) / Al foil / PET laminated from the sealing portion side to the outer surface; a laminated film of acid-modified PE / nylon / Al foil / PET A laminate film of ionomer / Ni foil / PE / PET; ethylene vinyl acetate (EV
A) A laminated film of / PE / Al foil / PET; an ionomer / PET / Al foil / PET laminated film or the like can be used. Here, the film other than the acid-modified PE, the acid-modified PP, the ionomer, and the EVA on the sealing portion has moisture resistance, gas permeability, and chemical resistance.
【0046】本発明に係るポリマーリチウム二次電池
は、例えば、以下に説明する方法で製造することができ
る。まず、非水電解液未含浸の正極、負極及びセパレー
タを以下に説明する方法で作製する。The polymer lithium secondary battery according to the present invention can be manufactured, for example, by the method described below. First, a positive electrode, a negative electrode and a separator not impregnated with a non-aqueous electrolyte are prepared by a method described below.
【0047】非水電解液未含浸の正極は、例えば、活物
質、VdF成分を含む樹脂を含有する結着剤、導電材料
及び可塑剤をアセトンなどの有機溶媒中で混合して調製
されたペーストを成膜することにより正極シートを作製
し、得られた正極シートを集電体に積層し、加熱加圧を
施して正極シートを集電体に融着させることにより作製
される。また、前記ペーストを集電体に塗布した後、乾
燥させ、加熱加圧を施すことによって前記正極を作製し
ても良い。The positive electrode not impregnated with the nonaqueous electrolyte is, for example, a paste prepared by mixing an active material, a binder containing a resin containing a VdF component, a conductive material, and a plasticizer in an organic solvent such as acetone. To form a positive electrode sheet, the obtained positive electrode sheet is laminated on a current collector, and heated and pressurized to fuse the positive electrode sheet to the current collector. Alternatively, the positive electrode may be manufactured by applying the paste to a current collector, drying the paste, and applying heat and pressure.
【0048】非水電解液未含浸の負極は、例えば、活物
質、VdF成分を含む樹脂を含有する結着剤及び可塑剤
をアセトンなどの有機溶媒中で混合して調製されたペー
ストを成膜することにより負極シートを作製し、得られ
た負極シートを集電体に積層し、加熱加圧を施して負極
シートを集電体に融着させることにより作製される。ま
た、前記ペーストを集電体に塗布した後、乾燥させ、加
熱加圧を施すことによって前記負極を作製しても良い。The negative electrode not impregnated with the non-aqueous electrolyte is formed, for example, by forming a paste prepared by mixing an active material, a binder containing a resin containing a VdF component, and a plasticizer in an organic solvent such as acetone. Then, a negative electrode sheet is prepared, and the obtained negative electrode sheet is laminated on a current collector, and heated and pressed to fuse the negative electrode sheet to the current collector. Alternatively, the paste may be applied to a current collector, dried, and then heated and pressed to produce the negative electrode.
【0049】非水電解液未含浸のセパレータは、例え
ば、VdF成分を含む樹脂、可塑剤及び補強材をアセト
ンなどの有機溶媒中で混合してペーストを調製し、成膜
する作製される。The separator not impregnated with the non-aqueous electrolyte is prepared by, for example, mixing a resin containing a VdF component, a plasticizer, and a reinforcing material in an organic solvent such as acetone to prepare a paste and forming a film.
【0050】前記可塑剤としては、例えば、フタル酸ジ
ブチル(DBP)、フタル酸ジメチル(DMP)、エチ
ルフタリルエチルグリコレート(EPEG)等を挙げる
ことができる。前記可塑剤には、前記種類のものから選
ばれる1種または2種以上を用いることができる。Examples of the plasticizer include dibutyl phthalate (DBP), dimethyl phthalate (DMP), and ethyl phthalyl ethyl glycolate (EPEG). As the plasticizer, one or more selected from the above types can be used.
【0051】ひきつづき、非水電解液未含浸の正極と非
水電解液未含浸の負極の間に非水電解液未含浸のセパレ
ータを配置した後、加熱加圧を施してこれらを一体化す
ることにより積層物を作製する。次いで、積層物から可
塑剤を例えば溶媒抽出により除去した後、非水電解液を
含浸させ、外装材により密封することにより本発明に係
るポリマーリチウム二次電池が得られる。Subsequently, a non-aqueous electrolyte-unimpregnated separator is placed between the non-aqueous electrolyte-unimpregnated positive electrode and the non-aqueous electrolyte-unimpregnated negative electrode, and then heated and pressurized to integrate them. To produce a laminate. Next, after removing the plasticizer from the laminate by, for example, solvent extraction, the laminate is impregnated with a non-aqueous electrolyte and sealed with an exterior material to obtain a polymer lithium secondary battery according to the present invention.
【0052】以上詳述した本発明に係わる電気化学デバ
イスは、ビニリデンフルオライド(VdF)成分を含有
する樹脂及び前記樹脂に保持される非水電解液を含む電
極層及び前記電極層が担持される集電体を備える電極を
少なくとも1種類と、ビニリデンフルオライド(Vd
F)成分を含有する樹脂及び前記樹脂に保持される非水
電解液を含むセパレータとを具備し、前記電極のうち少
なくとも1種類は、前記樹脂の溶融粘度(230℃/1
00s-1)が5000Pa/sec以上である。このよ
うな溶融粘度を有する樹脂は、高分子量で、かつ枝分か
れを多数有する構造であるため、流動性が低い。その結
果、電極層と集電体との密着性を向上することができる
ため、充放電を繰り返した際に集電体から電極層が剥離
するのを防止することができる。このため、内部抵抗の
上昇を抑制することができ、充放電時の容量維持率を向
上することができる。また、フィルム製の外装材を使用
した際にも集電体から電極層が剥離しないため、フィル
ム製外装材の使用が可能になり、薄型で、かつ充放電時
の容量維持率が高い電気化学デバイスを実現することが
可能になる。The electrochemical device according to the present invention described in detail above carries a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component, an electrode layer containing a non-aqueous electrolyte held by the resin, and the electrode layer. At least one electrode provided with a current collector, and vinylidene fluoride (Vd
F) a resin containing the component and a separator containing a non-aqueous electrolyte held by the resin, wherein at least one of the electrodes has a melt viscosity (230 ° C./1
00s -1 ) is 5000 Pa / sec or more. Since the resin having such a melt viscosity has a high molecular weight and a structure having many branches, the resin has low fluidity. As a result, the adhesion between the electrode layer and the current collector can be improved, so that the electrode layer can be prevented from peeling off from the current collector when charge and discharge are repeated. For this reason, an increase in internal resistance can be suppressed, and the capacity retention rate during charging and discharging can be improved. In addition, since the electrode layer does not peel from the current collector even when a film-made exterior material is used, the use of a film-made exterior material is possible, and the electrochemical device is thin and has a high capacity retention rate during charge and discharge. It becomes possible to realize the device.
【0053】本発明に係る電気化学デバイスにおいて、
前記セパレータ中の前記樹脂の溶融粘度(230℃/1
00s-1)を1000〜3000Pa/secにするこ
とによって、セパレータと電極との密着性を維持しつ
つ、セパレータのリチウムイオン伝導度を向上すること
ができるため、初期の内部抵抗を低くすることができ、
充放電時の容量維持率を更に向上することができる。In the electrochemical device according to the present invention,
Melt viscosity of the resin in the separator (230 ° C./1
00s -1 ) of 1000 to 3000 Pa / sec, the lithium ion conductivity of the separator can be improved while maintaining the adhesion between the separator and the electrode. Therefore, the initial internal resistance can be reduced. Can,
The capacity retention rate during charge / discharge can be further improved.
【0054】[0054]
【実施例】以下、本発明に係わる実施例を詳細に説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below in detail.
【0055】(実施例1〜23及び比較例) <非水電解液未含浸の正極の作製>活物質として組成式
がLiCoO2 で表されるリチウムコバルト複合酸化物
70重量%と、下記表1に示す溶融粘度及び共重合比
{V/H;Vはビニリデンフロライド(CH2−CF2)
のモル比(mol%)、Hはヘキサフルオロプロピレン
{CF2−CF(CF3)}のモル比(mol%)を示
す}のVdF−HFP共重合体粉末を8重量%と、カー
ボンブラックを7重量%と、フタル酸ジブチル(DB
P)15重量%とをアセトン中で混合し、ペーストを調
製した。得られたペーストをPETフィルム上に160
g/m2となるように塗布し、乾燥し、非水電解液未含
浸の正極シートを作製した。得られた正極シートをアル
ミニウム製エキスパンドメタル(アルミニウム箔に換算
した厚さが30μmで、開孔率が60%)からなる集電
体の両面に配置し、140℃に加熱した剛性ロールでプ
レスすることにより非水電解液未含浸の正極を作製し
た。(Examples 1 to 23 and Comparative Examples) <Preparation of positive electrode not impregnated with nonaqueous electrolyte> 70% by weight of a lithium-cobalt composite oxide represented by a composition formula of LiCoO 2 as an active material, and the following Table 1 Melt viscosity and copolymerization ratio ΔV / H; V is vinylidene fluoride (CH 2 —CF 2 )
8% by weight of a VdF-HFP copolymer powder having a mole ratio (mol%) of H, and H being a mole ratio (mol%) of hexafluoropropylene {CF 2 -CF (CF 3 )}. 7% by weight and dibutyl phthalate (DB
P) was mixed in acetone with 15% by weight to prepare a paste. The resulting paste is placed on a PET film for 160
g / m 2, and dried to produce a non-aqueous electrolyte-unimpregnated positive electrode sheet. The obtained positive electrode sheet is placed on both sides of a current collector made of expanded metal made of aluminum (thickness converted into aluminum foil is 30 μm and porosity is 60%), and is pressed with a rigid roll heated to 140 ° C. Thus, a positive electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte was prepared.
【0056】<非水電解液未含浸の負極の作製>活物質
としてメソフェーズピッチ炭素繊維70重量%と、下記
表1に示す溶融粘度及び共重合比{V/H;Vはビニリ
デンフロライドのモル比(mol%)、Hはヘキサフル
オロプロピレンのモル比(mol%)を示す}のVdF
−HFP共重合体粉末を9重量%と、フタル酸ジブチル
(DBP)18重量%をアセトン中で混合し、ペースト
を調製した。得られたペーストをPETフィルム上に1
60g/m2となるように塗布し、乾燥し、非水電解液
未含浸の負極シートを作製した。得られた負極シートを
銅製エキスパンドメタル(銅箔に換算した厚さが30μ
mで、開孔率が60%)からなる集電体の両面に配置
し、140℃に加熱した剛性ロールでプレスすることに
より非水電解液未含浸の負極を作製した。<Preparation of Negative Electrode Impregnated with Nonaqueous Electrolyte> 70% by weight of mesophase pitch carbon fiber as an active material, melt viscosity and copolymerization ratio ΔV / H shown in Table 1 below, where V is the mole of vinylidene fluoride Ratio (mol%), H indicates the molar ratio (mol%) of hexafluoropropylene VdF of}
A paste was prepared by mixing 9% by weight of -HFP copolymer powder and 18% by weight of dibutyl phthalate (DBP) in acetone. Put the obtained paste on PET film
The coating was applied so as to be 60 g / m 2, and dried to prepare a non-aqueous electrolyte-unimpregnated negative electrode sheet. The obtained negative electrode sheet is made of a copper expanded metal (having a thickness of 30 μm in terms of copper foil).
m, and a negative electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte was prepared by placing the collector on both sides of a current collector having a porosity of 60%) and pressing with a rigid roll heated to 140 ° C.
【0057】<非水電解液未含浸のセパレータの作製>
下記表1に示す溶融粘度及び共重合比{V/H;Vはビ
ニリデンフロライドのモル比(mol%)、Hはヘキサ
フルオロプロピレンのモル比(mol%)を示す}のV
dF−HFP共重合体粉末を30重量部と、酸化珪素粉
末30重量部と、フタル酸ジブチル(DBP)40重量
部とをアセトン中で混合し、ペーストを調製した。得ら
れたペーストをPETフィルム上に乾燥後の厚さが50
μmとなるように塗布し、乾燥することにより非水電解
液未含浸のセパレータを作製した。<Preparation of Separator Impregnated with Nonaqueous Electrolyte>
The melt viscosity and copolymerization ratio shown in Table 1 below (V / H; V is the molar ratio of vinylidene fluoride (mol%), H is the molar ratio of hexafluoropropylene (mol%)) V
30 parts by weight of the dF-HFP copolymer powder, 30 parts by weight of the silicon oxide powder, and 40 parts by weight of dibutyl phthalate (DBP) were mixed in acetone to prepare a paste. The resulting paste is dried on a PET film to a thickness of 50
The resultant was coated so as to have a thickness of μm and dried to prepare a non-aqueous electrolyte-unimpregnated separator.
【0058】<非水電解液の調製>エチレンカーボネー
ト(EC)とジメチルカーボネート(MEC)が体積比
で2:1の割合で混合された非水溶媒に電解質としての
LiPF6 をその濃度が1mol/lになるように溶解
させて非水電解液を調製した。<Preparation of Nonaqueous Electrolyte> A nonaqueous solvent in which ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (MEC) were mixed at a volume ratio of 2: 1 was mixed with LiPF 6 as an electrolyte at a concentration of 1 mol / mol. 1 to prepare a non-aqueous electrolyte.
【0059】<電池組立>非水電解液未含浸の正極を2
枚、非水電解液未含浸の負極を1枚及び非水電解液未含
浸のセパレータを2枚用意し、これらを前記正極及び前
記負極の間に前記セパレータが介在されるように積層
し、130℃に加熱した剛性ロールで加熱加圧を施すこ
とにより正負極及びセパレータを融着させ、一体化し、
非水電解液未含浸の発電要素を得た。<Battery Assembly> A positive electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte was
Sheet, one sheet of non-aqueous electrolyte unimpregnated negative electrode and two sheets of non-aqueous electrolyte unimpregnated separator were prepared, and these were laminated so that the separator was interposed between the positive electrode and the negative electrode. The positive and negative electrodes and the separator are fused by applying heat and pressure with a rigid roll heated to
A power generation element not impregnated with a non-aqueous electrolyte was obtained.
【0060】この発電要素からDBPをメタノールによ
る溶媒抽出でメタノール中のDBP濃度が20ppm以
下になるまで除去した後、乾燥させた。次いで、前記発
電要素に正負極リードを接続した後、前記組成の非水電
解液に30分間浸漬し、最外層からポリエチレンテレフ
タレート(PET)フィルム、アルミニウム箔及び熱融
着性樹脂フィルムの順番に積層されたラミネートフィル
ムからなる外装材で密封することにより、図1及び図2
に示す構造を有し、容量が100mAhのポリマーリチ
ウム二次電池を製造した。DBP was removed from this power generating element by solvent extraction with methanol until the DBP concentration in methanol became 20 ppm or less, and then dried. Then, after connecting the positive and negative electrode leads to the power generating element, it is immersed in a non-aqueous electrolytic solution having the above composition for 30 minutes, and laminated from the outermost layer in order of a polyethylene terephthalate (PET) film, an aluminum foil and a heat-fusible resin film. 1 and 2 by sealing with an exterior material made of a laminated film.
And a capacity of 100 mAh was manufactured.
【0061】すなわち、ポリマーリチウム二次電池は、
正極1と、負極2と、前記正極1及び前記負極2の間に
配置される電解質層3とが一体化されたものを主体とす
る発電要素を備える。前記正極1は、多孔質集電体4
と、前記集電体4の両面に接着された正極層5とからな
る。一方、前記負極2は、多孔質集電体6と、前記集電
体6の両面に接着された負極層7とからなる。帯状の正
極端子8は、前記各正極1の集電体4を帯状に延出した
ものである。一方、帯状の負極端子9は、前記負極2の
集電体6を帯状に延出したものである。例えば帯状アル
ミニウム板からなる正極リード10は、前記2つの正極
端子8と接続されている。例えば帯状銅板からなる負極
リード11は、前記負極端子9と接続されている。この
ような構成の発電要素は、水分に対してバリア機能を有
する外装材12内に前記正極リード10及び前記負極リ
ード11が前記外装材12から延出した状態で密封され
ている。That is, the polymer lithium secondary battery is
A power generating element mainly includes a positive electrode 1, a negative electrode 2, and an electrolyte layer 3 disposed between the positive electrode 1 and the negative electrode 2. The positive electrode 1 includes a porous current collector 4
And a positive electrode layer 5 adhered to both surfaces of the current collector 4. On the other hand, the negative electrode 2 includes a porous current collector 6 and a negative electrode layer 7 bonded to both surfaces of the current collector 6. The strip-shaped positive electrode terminal 8 is obtained by extending the current collector 4 of each of the positive electrodes 1 in a strip shape. On the other hand, the strip-shaped negative electrode terminal 9 is obtained by extending the current collector 6 of the negative electrode 2 in a strip shape. For example, a positive electrode lead 10 made of a strip-shaped aluminum plate is connected to the two positive electrode terminals 8. For example, a negative electrode lead 11 made of a strip-shaped copper plate is connected to the negative electrode terminal 9. The power generating element having such a configuration is hermetically sealed in a state in which the positive electrode lead 10 and the negative electrode lead 11 extend from the exterior material 12 within an exterior material 12 having a barrier function against moisture.
【0062】(実施例24) <非水電解液未含浸の正極の作製>活物質として組成式
がLiCoO2 で表されるリチウムコバルト複合酸化物
70重量%と、下記表1に示す溶融粘度のポリビニリデ
ンフロライド粉末を8重量%と、カーボンブラックを7
重量%と、フタル酸ジブチル(DBP)15重量%とを
アセトン中で混合し、ペーストを調製した。得られたペ
ーストをPETフィルム上に160g/m2となるよう
に塗布し、乾燥し、非水電解液未含浸の正極シートを作
製した。得られた正極シートをアルミニウム製エキスパ
ンドメタル(アルミニウム箔に換算した厚さが30μm
で、開孔率が60%)からなる集電体の両面に配置し、
160℃に加熱した剛性ロールでプレスすることにより
非水電解液未含浸の正極を作製した。(Example 24) <Preparation of positive electrode not impregnated with non-aqueous electrolyte> A lithium-cobalt composite oxide having a composition formula of LiCoO 2 as an active material of 70% by weight and a melt viscosity shown in Table 1 below were obtained. 8% by weight of polyvinylidene fluoride powder and 7% of carbon black
% By weight and 15% by weight of dibutyl phthalate (DBP) were mixed in acetone to prepare a paste. The obtained paste was applied on a PET film so as to be 160 g / m 2, and dried to produce a positive electrode sheet not impregnated with a non-aqueous electrolyte. The obtained positive electrode sheet is made of expanded metal made of aluminum (having a thickness of 30 μm in terms of aluminum foil).
In this case, the porosity is 60%).
A positive electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte was produced by pressing with a rigid roll heated to 160 ° C.
【0063】<非水電解液未含浸の負極の作製>活物質
としてメソフェーズピッチ炭素繊維70重量%と、下記
表1に示す溶融粘度のポリビニリデンフロライド粉末を
9重量%と、フタル酸ジブチル(DBP)18重量%を
アセトン中で混合し、ペーストを調製した。得られたペ
ーストをPETフィルム上に160g/m2となるよう
に塗布し、乾燥し、非水電解液未含浸の負極シートを作
製した。得られた負極シートを銅製エキスパンドメタル
(銅箔に換算した厚さが30μmで、開孔率が60%)
からなる集電体の両面に配置し、150℃に加熱した剛
性ロールでプレスすることにより非水電解液未含浸の負
極を作製した。<Production of Negative Electrode Impregnated with Nonaqueous Electrolyte> 70% by weight of mesophase pitch carbon fiber as an active material, 9% by weight of polyvinylidene fluoride powder having a melt viscosity shown in Table 1 below, and dibutyl phthalate ( DBP) was mixed in acetone at 18% by weight to prepare a paste. The obtained paste was applied on a PET film so as to be 160 g / m 2, and dried to prepare a non-aqueous electrolyte-unimpregnated negative electrode sheet. The obtained negative electrode sheet is made of a copper expanded metal (thickness converted to copper foil is 30 μm and porosity is 60%)
A negative electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte was prepared by disposing on both sides of a current collector composed of and pressing with a rigid roll heated to 150 ° C.
【0064】<非水電解液未含浸のセパレータの作製>
下記表1に示す溶融粘度のポリビニリデンフロライド粉
末を30重量部と、酸化珪素粒子30重量部と、フタル
酸ジブチル(DBP)40重量部とをアセトン中で混合
し、ペーストを調製した。得られたペーストをPETフ
ィルム上に乾燥後の厚さが50μmとなるように塗布
し、乾燥することにより非水電解液未含浸のセパレータ
を作製した。<Preparation of Non-Aqueous Electrolyte-Unimpregnated Separator>
30 parts by weight of polyvinylidene fluoride powder having a melt viscosity shown in Table 1 below, 30 parts by weight of silicon oxide particles, and 40 parts by weight of dibutyl phthalate (DBP) were mixed in acetone to prepare a paste. The obtained paste was applied on a PET film so as to have a thickness after drying of 50 μm, and dried to prepare a non-aqueous electrolyte-unimpregnated separator.
【0065】得られた正極、負極及びセパレータを用い
ること以外は、前述した実施例1と同様にしてポリマー
リチウム二次電池を製造した。A polymer lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode, negative electrode and separator were used.
【0066】なお、VdF−HFP共重合体及びポリビ
ニリデンフロライドの溶融粘度は、230℃で100s
-1のずり速度を加えた際の粘度である。The melt viscosity of the VdF-HFP copolymer and the polyvinylidene fluoride was 100 seconds at 230 ° C.
This is the viscosity when a shear rate of -1 is added.
【0067】得られた実施例1〜24及び比較例の二次
電池について、1.0Cで、4.2Vまで充電した後、
1.0Cで、3.0Vまで放電する充放電サイクル試験
を行い、1サイクル目の放電容量を100として50サ
イクル毎の容量維持率を比較し、その結果を下記表2及
び図3に示す。After charging the obtained secondary batteries of Examples 1 to 24 and Comparative Example to 4.2 V at 1.0 C,
A charge / discharge cycle test in which the battery was discharged to 3.0 V at 1.0 C was performed, and the capacity retention ratio at every 50 cycles was compared with the discharge capacity at the first cycle being 100. The results are shown in Table 2 below and FIG.
【0068】また、実施例1〜24及び比較例の二次電
池について、0.2Cで充電を行い、電池電圧が4.2
Vの時点の交流抵抗(1kHz)を測定し、ひきつづき
1.0Cで、4.2Vまで充電した後、1.0Cで、
3.0Vまで放電する充放電サイクル試験を行って50
サイクル毎の交流抵抗を測定し、その結果を下記表3及
び図4に示す。The secondary batteries of Examples 1 to 24 and Comparative Example were charged at 0.2 C and the battery voltage was 4.2.
After measuring the AC resistance (1 kHz) at the point of V, the battery was charged to 4.2 V at 1.0 C and then at 1.0 C,
A charge / discharge cycle test for discharging to 3.0 V was performed and 50
The AC resistance for each cycle was measured, and the results are shown in Table 3 below and FIG.
【0069】さらに、VdF−HFP共重合体及びポリ
ビニリデンフロライドの膨潤度を下記に示す方法で測定
し、その結果を下記表4に示す。なお、表4には、各樹
脂のVdF成分含有量及び溶融粘度(230℃/100
s-1)を併記する。Further, the degree of swelling of the VdF-HFP copolymer and polyvinylidene fluoride was measured by the following method, and the results are shown in Table 4 below. Table 4 shows the VdF component content and melt viscosity (230 ° C./100
s -1 ).
【0070】すなわち、各樹脂を溶剤に溶解してキャス
ティングし、4種類の試験シートを作製する。また、エ
チレンカーボネート(EC)及びジメチルカーボネート
(DMC)が体積比で2:1の割合で混合された溶媒に
LiBF4 をその濃度が1mol/lになるように溶解
させ、試験溶液を調製する。25℃において各試験シー
トを前記試験溶液1Lに1時間浸漬する。浸漬後、各試
験シートの重量を測定する。次いで、各試験シートをア
ルコールで洗浄し、洗浄により重量減少が生じないこと
を確認する。下記の数1に示す数式より各樹脂の非水電
解液への膨潤率(%)を算出する。That is, each resin is dissolved in a solvent and cast to prepare four types of test sheets. LiBF 4 is dissolved in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) are mixed at a volume ratio of 2: 1 to a concentration of 1 mol / l to prepare a test solution. Each test sheet is immersed in 1 L of the test solution for 1 hour at 25 ° C. After immersion, the weight of each test sheet is measured. Next, each test sheet is washed with alcohol, and it is confirmed that weight loss does not occur by washing. The swelling ratio (%) of each resin in the non-aqueous electrolyte is calculated from the following mathematical formula (1).
【0071】[0071]
【数1】 (Equation 1)
【0072】但し、前記数式において、W1 は浸漬前の
試験シートの重量(g)、W2 は浸漬後の試験シートの
重量(g)、XELは前記試験溶液の比重(g/c
m3 )、X P は試験シートの比重(g/cm3 )を示
す。ただし、試験溶液の比重は、一定重量及び一定容積
のカップを用いて比重計により測定した。However, in the above equation, W1Is before immersion
Test sheet weight (g), WTwoIs the test sheet after immersion.
Weight (g), XELIs the specific gravity of the test solution (g / c
mThree), X PIs the specific gravity of the test sheet (g / cmThree)
You. However, the specific gravity of the test solution shall be constant weight and constant volume.
Was measured with a hydrometer using a cup of
【0073】また、各試験シートをエチレンカーボネー
ト(EC)及びエチルメチルカーボネート(MEC)が
体積比で2:1の割合で混合された溶剤に浸漬し、重量
増加量から溶剤吸液量を算出し、その結果を図5に示
す。Further, each test sheet was immersed in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (MEC) were mixed at a volume ratio of 2: 1 and the solvent absorption was calculated from the weight increase. The result is shown in FIG.
【0074】[0074]
【表1】 [Table 1]
【0075】[0075]
【表2】 [Table 2]
【0076】[0076]
【表3】 [Table 3]
【0077】[0077]
【表4】 [Table 4]
【0078】表1〜表3及び図3〜図4から明らかなよ
うに、正極及び負極のうち少なくとも一方の電極がVd
F成分を含有し、かつ溶融粘度(230℃/100
s-1)が5000Pa/sec以上である樹脂を含む実
施例1〜23の二次電池は、充放電サイクルの進行に伴
う内部抵抗の上昇が少なく、放電容量維持率が高いこと
がわかる。特に、セパレータに含まれるVdF成分含有
樹脂の溶融粘度(230℃/100s-1)が1000〜
3000Pa/secである実施例1〜21の二次電池
は、セパレータ中のVdF成分含有樹脂の溶融粘度が高
い実施例22の二次電池に比べて初期の内部抵抗が低
く、放電容量維持率が高いことがわかる。また、正極及
び負極のうち一方の電極に溶融粘度(230℃/100
s-1)が5000Pa/sec以上であるVdF成分含
有樹脂を用いる場合に比べて、正極及び負極の双方に溶
融粘度(230℃/100s-1)が5000Pa/se
c以上であるVdF成分含有樹脂を用いる方が、内部抵
抗の上昇を抑制する効果が高いことがわかる。As is apparent from Tables 1 to 3 and FIGS. 3 and 4, at least one of the positive electrode and the negative electrode has Vd.
F component and melt viscosity (230 ° C / 100
It can be seen that the secondary batteries of Examples 1 to 23 containing a resin having s -1 ) of 5000 Pa / sec or more have a small increase in internal resistance with the progress of the charge / discharge cycle and a high discharge capacity retention ratio. In particular, the melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of the VdF component-containing resin contained in the separator is 1000 to 1000.
The secondary batteries of Examples 1 to 21 at 3000 Pa / sec have a lower initial internal resistance and a lower discharge capacity retention ratio than the secondary battery of Example 22 in which the melt viscosity of the VdF component-containing resin in the separator is high. It turns out that it is high. The melt viscosity (230 ° C./100
s -1) as compared with the case of using a VdF component-containing resin is 5000 Pa / sec or more, the melt viscosity on both the positive electrode and the negative electrode (230 ℃ / 100s -1) is 5000 Pa / se
It can be seen that the use of a VdF component-containing resin having a value of c or more has a higher effect of suppressing an increase in internal resistance.
【0079】これに対し、正極及び負極双方のVdF成
分含有樹脂の溶融粘度が5000Pa/sec未満であ
る比較例の二次電池は、内部抵抗が急速に上昇し、放電
容量維持率が低いことがわかる。On the other hand, in the secondary battery of the comparative example in which the VdF component-containing resin of both the positive electrode and the negative electrode had a melt viscosity of less than 5000 Pa / sec, the internal resistance rapidly increased and the discharge capacity retention rate was low. Understand.
【0080】一方、表4及び図5から明らかなように、
88〜95mol%のVdF成分を含有する樹脂は、非
水電解液を多量に吸液することができ、かつ非水電解液
を含浸した際の膨潤率が適度であることがわかる。実際
に、前述した表1〜3及び図3〜4から、VdF成分含
有樹脂におけるVdF成分の共重合割合が88〜95m
ol%である実施例1〜21の二次電池は、共重合割合
が88mol%より低い実施例23の二次電池に比べて
内部抵抗上昇率が低くて放電容量維持率が高く、また、
共重合割合が95mol%より高い実施例24の二次電
池に比べて初期の内部抵抗が低くて放電容量維持率が高
いことがわかる。On the other hand, as apparent from Table 4 and FIG.
It is understood that the resin containing 88 to 95 mol% of the VdF component can absorb a large amount of the non-aqueous electrolyte and has an appropriate swelling ratio when impregnated with the non-aqueous electrolyte. Actually, from Tables 1 to 3 and FIGS. 3 and 4 described above, the copolymerization ratio of the VdF component in the VdF component-containing resin is 88 to 95 m.
ol%, the secondary battery of Examples 1 to 21 has a lower internal resistance increase rate and a higher discharge capacity retention rate than the secondary battery of Example 23 in which the copolymerization ratio is lower than 88 mol%.
It can be seen that the initial internal resistance is lower and the discharge capacity retention ratio is higher than the secondary battery of Example 24 in which the copolymerization ratio is higher than 95 mol%.
【0081】なお、前述した実施例においては、正極、
負極及びセパレータに同じVdF成分含有量のVdF成
分含有樹脂を用いたが、正極、負極及びセパレータに含
まれる樹脂のVdF成分含有量は互いに異なっていても
良い。In the embodiment described above, the positive electrode,
Although the VdF component-containing resin having the same VdF component content was used for the negative electrode and the separator, the VdF component content of the resin contained in the positive electrode, the negative electrode, and the separator may be different from each other.
【0082】また、前述した実施例においては、多孔質
集電体の両面に正極層を担持させたが、多孔質集電体の
片面のみに正極層を担持させても良い。In the above-described embodiment, the positive electrode layer is supported on both surfaces of the porous current collector. However, the positive electrode layer may be supported on only one surface of the porous current collector.
【0083】また、前述した実施例においては、正極、
セパレータ、負極、セパレータ及び正極がこの順番に積
層された5層構造の発電要素を用いる例を説明したが、
これに限らず、例えば、正極、セパレータ及び負極から
なる3層構造の発電要素を用いても良い。In the above embodiment, the positive electrode,
Although an example using a power generation element having a five-layer structure in which a separator, a negative electrode, a separator, and a positive electrode are stacked in this order has been described,
However, the present invention is not limited thereto, and a power generating element having a three-layer structure including a positive electrode, a separator, and a negative electrode may be used.
【0084】また、前述した実施例においてはポリマー
リチウム二次電池に適用した例を説明したが、活性炭及
び溶融粘度(230℃/100s-1)が5000Pa/
sec以上のVdF−HFPの共重合体(VdF成分の
共重合割合が92mol%)をアセトン中で混合するこ
とにより得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布
し、ロールプレスで圧着して分極性電極を2組作製し、
これら分極性電極の間に溶融粘度(230℃/100s
-1)が2500Pa/secのVdF−HFPの共重合
体(VdF成分の共重合割合が92mol%)を含むセ
パレータを介装して熱ロールで一体化し、非水電解液を
含浸させた後、ラミネートフィルム内に密封することに
より電気二重層キャパシタを組み立てたところ、充放電
時の容量維持率を向上できることを確認できた。In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a polymer lithium secondary battery has been described. However, the activated carbon and the melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) are 5000 Pa /
A paste obtained by mixing a copolymer of VdF-HFP (sec copolymerization ratio of VdF component is 92 mol%) for more than sec in acetone is applied on an aluminum foil, and pressure-bonded by a roll press to obtain a polarizable electrode. Make two sets,
Melt viscosity (230 ° C / 100s) between these polarizable electrodes
-1 ) is interposed with a separator containing a 2500 Pa / sec copolymer of VdF-HFP (the copolymerization ratio of the VdF component is 92 mol%), integrated with a hot roll, and impregnated with a non-aqueous electrolyte. When the electric double layer capacitor was assembled by sealing in a laminate film, it was confirmed that the capacity retention rate during charge and discharge could be improved.
【0085】[0085]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、充
放電サイクル時の容量維持率が向上された電気化学デバ
イスを提供することができる。As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an electrochemical device having an improved capacity retention rate during a charge / discharge cycle.
【図1】実施例1のポリマーリチウム二次電池を示す平
面図。FIG. 1 is a plan view showing a polymer lithium secondary battery of Example 1.
【図2】図1のポリマーリチウム二次電池を示す断面
図。FIG. 2 is a sectional view showing the polymer lithium secondary battery of FIG. 1;
【図3】実施例1〜24及び比較例のポリマーリチウム
二次電池における充放電サイクル数と放電容量維持率と
の関係を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of charge / discharge cycles and the discharge capacity retention ratio in the polymer lithium secondary batteries of Examples 1 to 24 and Comparative Example.
【図4】実施例1〜24及び比較例のポリマーリチウム
二次電池における充放電サイクル数と内部抵抗(1kH
z)との関係を示す特性図。FIG. 4 shows the number of charge / discharge cycles and the internal resistance (1 kHz) in the polymer lithium secondary batteries of Examples 1 to 24 and Comparative Example.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship with z).
【図5】樹脂中のVdF成分含有量と溶剤吸液量との関
係を示す特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a VdF component content in a resin and a solvent absorption amount.
1…正極、 2…負極、 3…セパレータ、 4…正極集電体、 5…正極層、 6…負極集電体、 7…負極層、 12…外装材。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... positive electrode, 2 ... negative electrode, 3 ... separator, 4 ... positive electrode current collector, 5 ... positive electrode layer, 6 ... negative electrode current collector, 7 ... negative electrode layer, 12 ... exterior material.
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成12年4月24日(2000.4.2
4)[Submission date] April 24, 2000 (200.4.2
4)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【特許請求の範囲】[Claims]
【手続補正2】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係る電気化学デ
バイスは、ビニリデンフルオライド(VdF)成分を含
有する樹脂及び前記樹脂に保持される非水電解液を含む
電極層及び前記電極層が担持される集電体を備える電極
を少なくとも1種類と、ビニリデンフルオライド(Vd
F)成分を含有する樹脂及び前記樹脂に保持される非水
電解液を含むセパレータとを具備した電気化学デバイス
において、前記電極のうち少なくとも1種類は、前記樹
脂の溶融粘度(230℃/100s-1)が5000Pa
・sec以上であることを特徴とするものである。According to the present invention, there is provided an electrochemical device comprising: a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component; an electrode layer containing a non-aqueous electrolyte held by the resin; At least one electrode having a current collector to be used, and vinylidene fluoride (Vd
F) In an electrochemical device comprising a resin containing a component and a separator containing a non-aqueous electrolyte held by the resin, at least one of the electrodes has a melt viscosity of the resin (230 ° C./100 s −). 1 ) is 5000 Pa
- it is characterized in that sec or more.
【手続補正3】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0008】また、本発明によれば、ビニリデンフルオ
ライド(VdF)成分を含有する樹脂及び前記樹脂に保
持される非水電解液を含む正極層及び前記正極層が担持
される正極集電体を備える正極と、ビニリデンフルオラ
イド(VdF)成分を含有する樹脂及び前記樹脂に保持
される非水電解液を含む負極層及び前記負極層が担持さ
れる負極集電体を備える負極と、前記正極と前記負極の
間に配置され、ビニリデンフルオライド(VdF)成分
を含有する樹脂及び前記樹脂に保持される非水電解液を
含むセパレータとを具備し、前記正極及び前記負極のう
ち少なくとも一方の電極の前記樹脂は溶融粘度(230
℃/100s-1)が5000Pa・sec以上であるこ
とを特徴とする電気化学デバイスが提供される。According to the present invention, a positive electrode layer containing a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component, a non-aqueous electrolyte held by the resin, and a positive electrode current collector carrying the positive electrode layer are provided. A negative electrode comprising a negative electrode layer containing a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component and a non-aqueous electrolyte held by the resin, and a negative electrode current collector carrying the negative electrode layer; A resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component and a separator containing a non-aqueous electrolyte held by the resin; The resin has a melt viscosity (230
(° C./100 s −1 ) is 5000 Pa · sec or more.
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0011】前記発電要素において、前記正極、前記負
極及び前記セパレータは、一体化されている。また、前
記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の電極の前記
樹脂は溶融粘度(230℃で100s-1のずり速度を加
えた際の粘度)が5000Pa・sec以上である。In the power generating element, the positive electrode, the negative electrode, and the separator are integrated. The resin of at least one of the positive electrode and the negative electrode has a melt viscosity (viscosity at 230 ° C. when a shear rate of 100 s −1 is applied) of 5000 Pa · sec or more.
【手続補正5】[Procedure amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0020[Correction target item name] 0020
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0020】前記VdF成分を含む樹脂は、溶融粘度
(230℃/100s-1)が5000Pa・sec以上
である。前記溶融粘度は、前記樹脂の分子量や、前記樹
脂の枝分かれ構造により変動する。前記溶融粘度を50
00Pa・sec未満にすると、非水電解液を保持また
は含浸することにより樹脂強度が極端に低下し、高温時
の耐溶剤性(耐非水電解液性)が低下する。その結果、
充放電サイクルを繰り返すと、正極集電体から正極層が
剥離するため、内部抵抗が上昇し、サイクル寿命が短く
なる。前記溶融粘度は、6000Pa・sec以上にす
ることがさらに好ましい。また、前記溶融粘度の上限値
は、10000Pa・secにすることが好ましい。前
記溶融粘度が10000Pa・secより高くなると、
後述する正極製造におけるペーストの調製(VdF成分
含有樹脂の溶解)が困難になる、あるいはVdF成分含
有樹脂の合成コストが高くなる等の問題点を生じる恐れ
がある。The resin containing the VdF component has a melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of 5000 Pa · sec or more. The melt viscosity varies depending on the molecular weight of the resin and the branched structure of the resin. The melt viscosity is 50
If the pressure is less than 00 Pa · sec, the resin strength is extremely reduced by holding or impregnating the non-aqueous electrolyte, and the solvent resistance (non-aqueous electrolyte resistance) at high temperatures is reduced. as a result,
When the charge / discharge cycle is repeated, the positive electrode layer is separated from the positive electrode current collector, so that the internal resistance increases and the cycle life is shortened. More preferably, the melt viscosity is 6000 Pa · sec or more. Further, the upper limit of the melt viscosity is preferably set to 10,000 Pa · sec. When the melt viscosity is higher than 10000 Pa · sec,
There is a possibility that the preparation of the paste (dissolution of the VdF component-containing resin) in the production of the positive electrode, which will be described later, becomes difficult, or the cost of synthesizing the VdF component-containing resin increases, which may cause problems.
【手続補正6】[Procedure amendment 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0026[Correction target item name] 0026
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0026】なお、負極層中のVdF成分含有樹脂の溶
融粘度(230℃/100s-1)が5000Pa・se
c以上である際、前記正極層中のVdF成分含有樹脂の
溶融粘度(230℃/100s-1)が5000Pa・s
ec未満であっても良い。また、溶融粘度が5000P
a・sec未満であっても、樹脂中のVdF成分の含有
量は、前述したのと同様な理由により88〜95mol
%の範囲であることが好ましい。The VdF component-containing resin in the negative electrode layer has a melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of 5000 Pa · sec.
c or more, the melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of the VdF component-containing resin in the positive electrode layer is 5000 Pa · s.
It may be less than ec. In addition, the melt viscosity is 5000P
Even if less than a · sec, the content of the VdF component in the resin is 88 to 95 mol for the same reason as described above.
% Is preferable.
【手続補正7】[Procedure amendment 7]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0031[Correction target item name] 0031
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0031】前記VdF成分を含む樹脂は、溶融粘度
(230℃/100s-1)が5000Pa・sec以上
である。前記溶融粘度を5000Pa・sec未満にす
ると、充放電サイクルを繰り返すと、負極集電体から負
極層が剥離するため、内部抵抗が上昇し、サイクル寿命
が短くなる。前記溶融粘度は、6000Pa・sec以
上にすることがさらに好ましい。また、前記溶融粘度の
上限値は、10000Pa・secにすることが好まし
い。前記溶融粘度が10000Pa・secより高くな
ると、後述する負極製造におけるペーストの調製(Vd
F成分含有樹脂の溶解)が困難になる、あるいはVdF
成分含有樹脂の合成コストが高くなる等の問題点を生じ
る恐れがある。The resin containing the VdF component has a melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of 5000 Pa · sec or more. When the melt viscosity is less than 5000 Pa · sec, the charge and discharge cycle is repeated, so that the negative electrode layer is separated from the negative electrode current collector, so that the internal resistance increases and the cycle life is shortened. More preferably, the melt viscosity is 6000 Pa · sec or more. Further, the upper limit of the melt viscosity is preferably set to 10,000 Pa · sec. When the melt viscosity is higher than 10000 Pa · sec, the paste preparation (Vd
F component-containing resin) or VdF
There is a possibility that problems such as an increase in the synthesis cost of the component-containing resin may occur.
【手続補正8】[Procedure amendment 8]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0036】なお、正極層中のVdF成分含有樹脂の溶
融粘度(230℃/100s-1)が5000Pa・se
c以上である際、前記負極層中のVdF成分含有樹脂の
溶融粘度(230℃/100s-1)を5000Pa・s
ec未満にしても良い。また、溶融粘度が5000Pa
・sec未満であっても、樹脂中のVdF成分の含有量
は、前述したのと同様な理由により88〜95mol%
の範囲であることが好ましい。The melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of the VdF component-containing resin in the positive electrode layer was 5000 Pa · sec.
c or more, the melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of the VdF component-containing resin in the negative electrode layer is 5000 Pa · s.
It may be less than ec. The melt viscosity is 5000 Pa
- be less than sec, the content of VdF components in the resin, 88~95mol% by the same reason as described above
Is preferably within the range.
【手続補正9】[Procedure amendment 9]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0040[Correction target item name] 0040
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0040】前記VdF成分を含む樹脂は、溶融粘度
(230℃/100s-1)を1000〜3000Pa・
secの範囲にすることが好ましい。前記溶融粘度を1
000Pa・sec未満にすると、充放電サイクルを繰
り返した際にセパレータから正極及び負極が剥離しやす
くなるため、充放電サイクル時の内部抵抗の上昇を充分
に抑制することが困難になる恐れがある。一方、前記溶
融粘度が3000Pa・secを超えると、セパレータ
のリチウムイオン伝導度が低下するため、充放電サイク
ル初期から内部抵抗が高くなる恐れがある。前記溶融粘
度の更に好ましい範囲は、1500〜2500Pa・s
ecである。The resin containing the VdF component has a melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of 1000 to 3000 Pa ·
sec. The melt viscosity is 1
When the pressure is less than 000 Pa · sec, the positive electrode and the negative electrode are easily separated from the separator when the charge / discharge cycle is repeated, so that it may be difficult to sufficiently suppress an increase in the internal resistance during the charge / discharge cycle. On the other hand, if the melt viscosity exceeds 3,000 Pa · sec, the lithium ion conductivity of the separator decreases, and the internal resistance may increase from the beginning of the charge / discharge cycle. A more preferable range of the melt viscosity is 1500 to 2500 Pa · s.
ec.
【手続補正10】[Procedure amendment 10]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0052[Correction target item name] 0052
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0052】以上詳述した本発明に係わる電気化学デバ
イスは、ビニリデンフルオライド(VdF)成分を含有
する樹脂及び前記樹脂に保持される非水電解液を含む電
極層及び前記電極層が担持される集電体を備える電極を
少なくとも1種類と、ビニリデンフルオライド(Vd
F)成分を含有する樹脂及び前記樹脂に保持される非水
電解液を含むセパレータとを具備し、前記電極のうち少
なくとも1種類は、前記樹脂の溶融粘度(230℃/1
00s-1)が5000Pa・sec以上である。このよ
うな溶融粘度を有する樹脂は、高分子量で、かつ枝分か
れを多数有する構造であるため、流動性が低い。その結
果、電極層と集電体との密着性を向上することができる
ため、充放電を繰り返した際に集電体から電極層が剥離
するのを防止することができる。このため、内部抵抗の
上昇を抑制することができ、充放電時の容量維持率を向
上することができる。また、フィルム製の外装材を使用
した際にも集電体から電極層が剥離しないため、フィル
ム製外装材の使用が可能になり、薄型で、かつ充放電時
の容量維持率が高い電気化学デバイスを実現することが
可能になる。The electrochemical device according to the present invention described in detail above carries a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component, an electrode layer containing a non-aqueous electrolyte held by the resin, and the electrode layer. At least one electrode provided with a current collector, and vinylidene fluoride (Vd
F) a resin containing the component and a separator containing a non-aqueous electrolyte held by the resin, wherein at least one of the electrodes has a melt viscosity (230 ° C./1
00s −1 ) is 5000 Pa · sec or more. Since the resin having such a melt viscosity has a high molecular weight and a structure having many branches, the resin has low fluidity. As a result, the adhesion between the electrode layer and the current collector can be improved, so that the electrode layer can be prevented from peeling off from the current collector when charge and discharge are repeated. For this reason, an increase in internal resistance can be suppressed, and the capacity retention rate during charging and discharging can be improved. In addition, since the electrode layer does not peel from the current collector even when a film-made exterior material is used, the use of a film-made exterior material is possible, and the electrochemical device is thin and has a high capacity retention rate during charge and discharge. It becomes possible to realize the device.
【手続補正11】[Procedure amendment 11]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0053[Correction target item name] 0053
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0053】本発明に係る電気化学デバイスにおいて、
前記セパレータ中の前記樹脂の溶融粘度(230℃/1
00s-1)を1000〜3000Pa・secにするこ
とによって、セパレータと電極との密着性を維持しつ
つ、セパレータのリチウムイオン伝導度を向上すること
ができるため、初期の内部抵抗を低くすることができ、
充放電時の容量維持率を更に向上することができる。In the electrochemical device according to the present invention,
Melt viscosity of the resin in the separator (230 ° C./1
00s −1 ) of 1000 to 3000 Pa · sec can improve the lithium ion conductivity of the separator while maintaining the adhesion between the separator and the electrode, so that the initial internal resistance can be reduced. Can,
The capacity retention rate during charge / discharge can be further improved.
【手続補正12】[Procedure amendment 12]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0077[Correction target item name] 0077
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0077】[0077]
【表4】 [Table 4]
【手続補正13】[Procedure amendment 13]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0078[Correction target item name] 0078
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0078】表1〜表3及び図3〜図4から明らかなよ
うに、正極及び負極のうち少なくとも一方の電極がVd
F成分を含有し、かつ溶融粘度(230℃/100
s-1)が5000Pa・sec以上である樹脂を含む実
施例1〜23の二次電池は、充放電サイクルの進行に伴
う内部抵抗の上昇が少なく、放電容量維持率が高いこと
がわかる。特に、セパレータに含まれるVdF成分含有
樹脂の溶融粘度(230℃/100s-1)が1000〜
3000Pa・secである実施例1〜21の二次電池
は、セパレータ中のVdF成分含有樹脂の溶融粘度が高
い実施例22の二次電池に比べて初期の内部抵抗が低
く、放電容量維持率が高いことがわかる。また、正極及
び負極のうち一方の電極に溶融粘度(230℃/100
s-1)が5000Pa・sec以上であるVdF成分含
有樹脂を用いる場合に比べて、正極及び負極の双方に溶
融粘度(230℃/100s-1)が5000Pa・se
c以上であるVdF成分含有樹脂を用いる方が、内部抵
抗の上昇を抑制する効果が高いことがわかる。As is apparent from Tables 1 to 3 and FIGS. 3 and 4, at least one of the positive electrode and the negative electrode has Vd.
F component and melt viscosity (230 ° C / 100
It can be seen that the secondary batteries of Examples 1 to 23 containing a resin having s −1 ) of 5000 Pa · sec or more have a small increase in internal resistance as the charge / discharge cycle progresses and a high discharge capacity retention rate. In particular, the melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) of the VdF component-containing resin contained in the separator is 1000 to 1000.
The secondary batteries of Examples 1 to 21 at 3000 Pa · sec have a lower initial internal resistance and a lower discharge capacity retention ratio than the secondary battery of Example 22 in which the melt viscosity of the VdF component-containing resin in the separator is high. It turns out that it is high. The melt viscosity (230 ° C./100
s -1) as compared with the case of using a VdF component-containing resin is 5000 Pa · sec or more, the melt viscosity on both the positive electrode and the negative electrode (230 ℃ / 100s -1) is 5000 Pa · se
It can be seen that the use of a VdF component-containing resin having a value of c or more has a higher effect of suppressing an increase in internal resistance.
【手続補正14】[Procedure amendment 14]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0079[Correction target item name] 0079
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0079】これに対し、正極及び負極双方のVdF成
分含有樹脂の溶融粘度が5000Pa・sec未満であ
る比較例の二次電池は、内部抵抗が急速に上昇し、放電
容量維持率が低いことがわかる。On the other hand, in the secondary battery of the comparative example in which the VdF component-containing resin of both the positive electrode and the negative electrode had a melt viscosity of less than 5000 Pa · sec, the internal resistance rapidly increased and the discharge capacity retention rate was low. Understand.
【手続補正15】[Procedure amendment 15]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0084[Correction target item name]
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0084】また、前述した実施例においてはポリマー
リチウム二次電池に適用した例を説明したが、活性炭及
び溶融粘度(230℃/100s-1)が5000Pa・
sec以上のVdF−HFPの共重合体(VdF成分の
共重合割合が92mol%)をアセトン中で混合するこ
とにより得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布
し、ロールプレスで圧着して分極性電極を2組作製し、
これら分極性電極の間に溶融粘度(230℃/100s
-1)が2500Pa・secのVdF−HFPの共重合
体(VdF成分の共重合割合が92mol%)を含むセ
パレータを介装して熱ロールで一体化し、非水電解液を
含浸させた後、ラミネートフィルム内に密封することに
より電気二重層キャパシタを組み立てたところ、充放電
時の容量維持率を向上できることを確認できた。In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a polymer lithium secondary battery has been described. However, activated carbon and melt viscosity (230 ° C./100 s −1 ) are 5000 Pa ·
A paste obtained by mixing a copolymer of VdF-HFP (sec copolymerization ratio of VdF component is 92 mol%) for more than sec in acetone is applied on an aluminum foil, and pressure-bonded by a roll press to obtain a polarizable electrode. Make two sets,
Melt viscosity (230 ° C / 100s) between these polarizable electrodes
-1 ) with a separator containing a VdF-HFP copolymer (the copolymerization ratio of the VdF component is 92 mol%) of 2500 Pa · sec, integrated with a hot roll, and impregnated with a non-aqueous electrolyte solution. When the electric double layer capacitor was assembled by sealing in a laminate film, it was confirmed that the capacity retention rate during charge and discharge could be improved.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海藤 英樹 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東芝 電池株式会社内 (72)発明者 藤原 愛一郎 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東芝 電池株式会社内 (72)発明者 奥山 哲生 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 Fターム(参考) 4J100 AC24P AC27Q CA01 CA04 DA09 JA43 5H003 AA02 AA04 BB01 BB05 BB12 BD01 BD06 5H029 AJ03 AJ05 AK02 AK03 AK05 AL06 AL07 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 DJ04 DJ07 EJ12 HJ10 HJ14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hideki Kaito 3-4-10 Minamishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Toshiba Battery Corporation (72) Inventor Aiichiro Fujiwara 3-4-1 Minamishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo No.Toshiba Battery Corporation (72) Inventor Tetsuo Okuyama 72 Horikawa-cho, Saiwai-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture 5H029 AJ03 AJ05 AK02 AK03 AK05 AL06 AL07 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 DJ04 DJ07 EJ12 HJ10 HJ14
Claims (2)
を含有する樹脂及び前記樹脂に保持される非水電解液を
含む電極層及び前記電極層が担持される集電体を備える
電極を少なくとも1種類と、ビニリデンフルオライド
(VdF)成分を含有する樹脂及び前記樹脂に保持され
る非水電解液を含むセパレータとを具備した電気化学デ
バイスにおいて、 前記電極のうち少なくとも1種類は、前記樹脂の溶融粘
度(230℃/100s-1)が5000Pa/sec以
上であることを特徴とする電気化学デバイス。1. An electrode comprising a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component, an electrode layer containing a non-aqueous electrolyte held by the resin, and a current collector carrying the electrode layer. And a resin containing a vinylidene fluoride (VdF) component and a separator containing a non-aqueous electrolyte held by the resin, wherein at least one of the electrodes has a melt viscosity of the resin ( 230 ° C./100 s −1 ) is 5000 Pa / sec or more.
(230℃/100s -1)が1000〜3000Pa/
secであることを特徴とする請求項1記載の電気化学
デバイス。2. The resin of the separator has a melt viscosity.
(230 ° C / 100s -1) Is 1000 to 3000 Pa /
2. The electrochemical according to claim 1, wherein
device.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-09-14 JP JP26116899A patent/JP2001085060A/en active Pending
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