JP2001143755A - Non-aqueous electrolyte secondary cell - Google Patents
Non-aqueous electrolyte secondary cellInfo
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解質二次電池
に関する。[0001] The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在市販されているリチウム二次電池
は、コバルト酸リチウムなどの遷移金属複合酸化物から
なる正極、グラファイトなどの炭素系物質からなる負
極、ポリエチレン、ポリプロピレン等のセパレータ、エ
チレンカーボネートなどの炭酸エステル混合溶媒にLi
PF6などのリチウム塩が溶解された有機電解液とが用
いられてなるものであるが、電池をより一層安定なもの
とするために、可燃性の有機電解液の代わりに化学反応
性に乏しい固体ポリマー電解質を用いる試みがなされて
きた。2. Description of the Related Art Currently, commercially available lithium secondary batteries include a positive electrode composed of a transition metal composite oxide such as lithium cobalt oxide, a negative electrode composed of a carbon-based material such as graphite, a separator such as polyethylene and polypropylene, and ethylene carbonate. Li in the mixed solvent of carbonate
Lithium salts such as PF 6 is made of used and dissolved organic electrolyte, in order to more stable ones batteries, poor chemical reactivity instead of combustible organic electrolyte Attempts have been made to use solid polymer electrolytes.
【0003】そして、最近では、導電性を向上させるた
めに有機電解液でポリマーを湿潤または膨潤させたゲル
状のポリマー電解質を利用することが試みられており、
さらにはリチウムイオンの拡散速度を向上させるため
に、例えば特開平8−195220号、特開平9−25
9923号に記載されているように、ゲル状の多孔性ポ
リマー電解質をセパレータとして用いたり、電極空孔中
に担持させたりしてもちいることで、高率充放電特性お
よび安全性に優れた電池を製造することが提案されてい
る。Recently, attempts have been made to use a gel-like polymer electrolyte obtained by wetting or swelling a polymer with an organic electrolyte to improve conductivity.
Further, in order to improve the diffusion rate of lithium ions, for example, JP-A-8-195220 and JP-A-9-25
As described in Japanese Patent No. 9923, a battery excellent in high-rate charge / discharge characteristics and safety is obtained by using a gel-like porous polymer electrolyte as a separator or by supporting it in electrode pores. It has been proposed to produce
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ゲル状の多孔性ポリマ
ー電解質の利用は、導電性を有するゲル状のポリマー電
解質に多数の孔を形成し、この孔の中に電解液を保持さ
せることでリチウムイオンの拡散速度を改善することを
目的とするものであり、これをセパレータとして用いる
ことにより、セパレータを兼ねると共に電池中に保持さ
れる電解液の量を低減でき、電極空孔中に担持させるこ
とにより電極空孔中に保持されている電解液の量を低減
できる。そして、電解液と同等のリチウムイオンの拡散
速度を維持でき、高率充放電特性も確保できる。The use of a gel-like porous polymer electrolyte involves the formation of a large number of pores in a conductive gel-like polymer electrolyte, and the retention of an electrolyte in these pores by lithium. The purpose of the present invention is to improve the diffusion rate of ions, and by using this as a separator, it can also serve as a separator and reduce the amount of electrolytic solution held in the battery, allowing it to be supported in electrode pores. Thus, the amount of the electrolyte held in the electrode holes can be reduced. Further, the diffusion rate of lithium ions equivalent to that of the electrolytic solution can be maintained, and high-rate charge / discharge characteristics can be secured.
【0005】このようなゲル状の多孔性ポリマー電解質
を用いる場合、電池内の電解液量を低減するという目的
からは、正極および負極の空孔中にこの多孔性ポリマー
電解質を充填すると共に、セパレータとしてもこの多孔
性ポリマー電解質を用いるのが好ましい。When such a gel-like porous polymer electrolyte is used, in order to reduce the amount of the electrolyte solution in the battery, the pores of the positive electrode and the negative electrode are filled with the porous polymer electrolyte, and the separator is used. It is preferable to use this porous polymer electrolyte.
【0006】また、セパレータとして多孔性ポリマー電
解質を用いる用いないに拘わらず、セパレータと電極と
の境界部に隙間が生じると、この部分がイオン媒体の存
在しない空間となって反応が阻害されたり、これを防ぐ
為にこの隙間にも電解液が保持されるように余剰の電解
液の注入が必要となってしまったりするため、このよう
な隙間の発生を防止するという目的からは、電極表面に
多孔性ポリマー層を形成してセパレータとの密着性を良
好にするのが好ましい。[0006] Further, regardless of whether a porous polymer electrolyte is used as a separator, if a gap is formed at the boundary between the separator and the electrode, this space becomes a space where no ionic medium is present, and the reaction is hindered. In order to prevent this, it is necessary to inject an excessive amount of electrolyte so that the electrolyte is also held in this gap. It is preferable to form a porous polymer layer to improve the adhesion to the separator.
【0007】しかしながら、以上のような構成とするこ
とにより、電解液を減らしかつ不均一な反応を減らすこ
とができるようになったものの、依然として急速充電時
に負極にリチウム金属の析出が生じるという問題があ
り、また、高率放電を行った場合に著しく放電容量が低
下する電池が発生するという新たな問題が生じた。[0007] However, although the above-described structure can reduce the amount of the electrolyte and reduce the heterogeneous reaction, there is still a problem that lithium metal is deposited on the negative electrode during rapid charging. In addition, a new problem arises in that a battery having a significantly reduced discharge capacity occurs when high-rate discharge is performed.
【0008】本発明はこのような問題を解決することを
目的とする。An object of the present invention is to solve such a problem.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解質二次
電池は、電極に多孔性ポリマー電解質を備えた電池であ
って、正極はその内部に多孔性ポリマー電解質を備え、
負極はその表面に一体となった多孔性ポリマー電解質を
備えていることを特徴とする。A non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is a battery having a porous polymer electrolyte in an electrode, wherein a positive electrode has a porous polymer electrolyte therein,
The negative electrode is characterized by having a porous polymer electrolyte integrated on its surface.
【0010】本発明の電池では、正極内部と負極内部と
でその内部に備えられた多孔性ポリマーの充填の割合が
異なり正極内部の方が多い為、充電時に正極側が先に分
極を生じることとなり、充電時の電池電圧の上限を所定
の値に制御しておけば負極がリチウム電位もしくはそれ
以下の電位になることはなく、負極へのリチウムの電解
析出が抑制される。このため、急速充電を行ってもリチ
ウムの電解析出の発生しない電池の製造が可能となる。In the battery of the present invention, the filling ratio of the porous polymer provided in the inside of the positive electrode differs from that in the inside of the negative electrode, so that the inside of the positive electrode is more polarized. If the upper limit of the battery voltage at the time of charging is controlled to a predetermined value, the negative electrode does not have a lithium potential or a potential lower than that, and the electrolytic deposition of lithium on the negative electrode is suppressed. For this reason, it becomes possible to manufacture a battery in which lithium electrolytic deposition does not occur even when rapid charging is performed.
【0011】さらに、本発明の電池では、電極表面側に
一体に形成する多孔性ポリマー電解質を、負極表面のみ
に形成するようにしているため、その正確な理由は不明
ではあるが、高率放電時の放電容量の低下が防がれる。Further, in the battery of the present invention, the porous polymer electrolyte integrally formed on the surface of the electrode is formed only on the surface of the negative electrode. In this case, the discharge capacity is prevented from being reduced.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明電池の実施形態を説
明することにより、本発明についてさらに説明をする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be further described by describing embodiments of the battery of the present invention.
【0013】本発明の非水電解質電池は、電極に多孔性
ポリマー電解質を備えることを特徴とするものである
が、この多孔性ポリマー電解質とは、例えば溶媒抽出法
による孔の形成されたポリマー電解質であって、図9、
図10に示されるように膜状に形成されて多数の孔を有
した三次元網目構造をなす場合や、電極内部の小さな空
孔内に形成されて、その一部のみを見ると空孔内に糸状
のポリマーが張り巡らされたような形状となる場合(こ
の場合、三次元網目を有する膜の中に活物質粒子が多数
取り込まれた構造になっていると見ることもできる)
等、その形成される場所や孔の形成方法によって種々の
形態を示すものである。従って、形成されたポリマー電
解質を見た場合に、多孔性と表現するには不十分である
との感覚を抱く場合もあるかもしれないが、製造方法的
に表現するならば、多孔処理が施されたポリマー電解質
ということもでき、また、機能的に表現するならば、イ
オンの移動を容易にさせるための電解液をポリマーが保
持できるようにするための多数の孔または空隙を有する
(例えば、このような構造となることによって電解液中
をリチウムイオンが移動でき、ポリマーを構成するマト
リクス中もリチウムイオンが移動できるようになる)ポ
リマー電解質ということもできる。The non-aqueous electrolyte battery of the present invention is characterized in that the electrode is provided with a porous polymer electrolyte. The term "porous polymer electrolyte" refers to a polymer electrolyte having pores formed by, for example, a solvent extraction method. And FIG.
As shown in FIG. 10, when a three-dimensional network structure having a large number of holes is formed in the form of a film, or when formed in a small hole inside an electrode, only a part thereof is viewed as a hole. When a thread-like polymer is stretched around (in this case, it can be seen that a structure having a large number of active material particles incorporated in a film having a three-dimensional network)
Various forms are shown depending on the place where the holes are formed and the method of forming the holes. Therefore, when the formed polymer electrolyte is viewed, it may be felt that it is not enough to express the porosity. Can be referred to as a polymer electrolyte, and, when functionally represented, have a number of pores or voids to allow the polymer to retain an electrolyte that facilitates the transfer of ions (e.g., With such a structure, lithium ions can move in the electrolytic solution, and lithium ions can move in the matrix constituting the polymer.) It can also be referred to as a polymer electrolyte.
【0014】なお、図10、11は、溶媒抽出法を用い
てポリマーを溶解する溶媒をガラス基板上に塗布した後
これをアルコール水溶液中に浸漬することによって得ら
れた多孔性ポリマー膜であって、図10は膜断面の電子
顕微鏡写真、図11は膜表面の電子顕微鏡写真である。FIGS. 10 and 11 show a porous polymer membrane obtained by applying a solvent for dissolving a polymer on a glass substrate using a solvent extraction method and then immersing the glass substrate in an aqueous alcohol solution. FIG. 10 is an electron micrograph of the cross section of the film, and FIG. 11 is an electron micrograph of the film surface.
【0015】ポリマー電解質は、ポリマーそのものがイ
オン伝導性を有するものであっても良いし、電解液に浸
漬されることによってポリマーが湿潤または膨潤してイ
オン伝導性を有するようになるものであっても良い。The polymer electrolyte may be one in which the polymer itself has ion conductivity, or one in which the polymer is immersed or swelled by being immersed in an electrolytic solution to have ion conductivity. Is also good.
【0016】なお、好ましくは、湿潤または膨潤してイ
オン伝導性を有するようになるポリマーが良く、その材
質としては、例えば、ポリビニリデンフルオライド(P
VdF)、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポ
リエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドなどのポ
リエーテル、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンフ
ルオライド、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリ
レート、ポリメチルアクリレート、ポリビニルアルコー
ル、ポリメタクリロニトリル、ポリビニルアセテート、
ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリブタ
ジエン、ポリスチレン、ポリイソプレン、もしくはこれ
らの誘動体を、単独で、あるいは混合して用いることが
できる。Preferably, a polymer that becomes ionic conductive when wet or swells is used. As a material thereof, for example, polyvinylidene fluoride (P
VdF), polyethers such as polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyethylene oxide, and polypropylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyvinyl alcohol, polymethacrylonitrile, and polyvinyl acetate ,
Polyvinylpyrrolidone, polyethyleneimine, polybutadiene, polystyrene, polyisoprene, or their inducers can be used alone or as a mixture.
【0017】また、上記ポリマーを構成する各種モノマ
ーを共重合させたポリマー、たとえばビニリデンフルオ
ライド/ヘキサフルオロプロピレンコポリマー(P(V
dF/HFP))などを用いることもできる。なお、正
極内部または負極表面に備えるポリマーとしては、充放
電による活物質の体積膨張収縮に追随した形状変化の可
能な柔軟性を有するものが好ましい。Further, a polymer obtained by copolymerizing various monomers constituting the above polymer, for example, a vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer (P (V
dF / HFP)) can also be used. As the polymer provided inside the positive electrode or on the surface of the negative electrode, a polymer having flexibility capable of changing its shape following volume expansion and contraction of the active material due to charge and discharge is preferable.
【0018】多孔処理を施す方法としては、紫外線照射
による貫通孔作成方法や、剣山などによって貫通孔を開
ける手法、溶媒抽出法等を用いることができ、中でも溶
媒抽出法による方法が好ましい。As a method of performing the porosity treatment, a method of forming a through-hole by irradiating ultraviolet rays, a method of forming a through-hole with a sword or the like, a solvent extraction method, or the like can be used, and a method by a solvent extraction method is preferable.
【0019】溶媒抽出法は、ポリマーを溶解する溶媒a
とポリマー溶液a'から溶媒aを抽出する抽出用の溶媒
bとを用いて多孔性ポリマーを得る方法であって、ポリ
マーを溶解したポリマー溶液a'を、ポリマーに対して
不溶であり、溶媒aと相溶性のある溶媒b中に浸漬する
ことによって、ポリマー溶液a'の溶媒aを抽出し、ポ
リマーの溶媒aが除去された部分が孔となって、多孔性
ポリマーが形成されるというものである。そして、この
溶媒抽出法では、ポリマーに開口部が円形の貫通孔を形
成することができる。In the solvent extraction method, a solvent a
A method for obtaining a porous polymer by using a solvent a for extraction to extract a solvent a from a polymer solution a ′, wherein the polymer solution a ′ in which the polymer is dissolved is insoluble in the polymer, and the solvent a By immersing in a solvent b which is compatible with the polymer solution a ′, the solvent a of the polymer solution a ′ is extracted, and a portion where the solvent a of the polymer is removed becomes a pore, and a porous polymer is formed. is there. Then, in this solvent extraction method, a through hole having a circular opening can be formed in the polymer.
【0020】ポリマーを溶解する溶媒aとしては、ポリ
マーに合わせて、例えば、ジメチルホルムアミド、プロ
ピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカ
ーボネートなどの炭酸エステル、ジメチルエーテル、ジ
エチルエーテル、エチルメチルエーテル、テトラヒドロ
フランなどのエーテル、ジメチルアセトアミド、1−メ
チル−ピロリジノン、n−メチル−2−ピロリドンやこ
れらの混合物を用いることができる。ポリマー溶液中の
溶媒aを抽出する溶媒bとしては、溶媒aに合わせてこ
れと相溶性のあるものが選択され、例えば水、アルコー
ル、アセトン、これらの混合溶液を用いることができ
る。As the solvent a for dissolving the polymer, for example, dimethylformamide, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and other carbonic esters, dimethyl ether, diethyl ether, ethyl methyl ether And ethers such as tetrahydrofuran, dimethylacetamide, 1-methyl-pyrrolidinone, n-methyl-2-pyrrolidone and mixtures thereof. As the solvent b for extracting the solvent a in the polymer solution, a solvent b that is compatible with the solvent a is selected according to the solvent a. For example, water, alcohol, acetone, or a mixed solution thereof can be used.
【0021】次に、本発明の電池は、正極の内部に多孔
性ポリマー電解質を備えていることを特徴とするもので
あるが、ここで正極内部とは、正極最表層に存在する間
隙、および正極活物質粒子間に存在する間隙を示すもの
である。そして、正極内部に備えられる多孔性ポリマー
電解質の量は、負極内部に備えられる多孔性ポリマー電
解質の量に比べて、充電時の分極が正極で優先的に生じ
るようにその割合を調整する。Next, the battery of the present invention is characterized in that a porous polymer electrolyte is provided inside the positive electrode. Here, the inside of the positive electrode means a gap existing in the outermost layer of the positive electrode, It shows a gap existing between the positive electrode active material particles. Then, the amount of the porous polymer electrolyte provided in the positive electrode is adjusted such that the polarization during charging occurs preferentially in the positive electrode as compared with the amount of the porous polymer electrolyte provided in the negative electrode.
【0022】例えば、最も簡単には、負極内部には多孔
性ポリマーが備えられないようにする(ただこの場合
も、後でも説明されるように多少は内部に多孔性ポリマ
ーが入り込むことがあっても良い。)。For example, in the simplest case, no porous polymer is provided inside the negative electrode (in this case, however, as described later, the porous polymer may enter into the inside to some extent. Is also good.).
【0023】また、負極内部に多孔性ポリマーを備える
場合には、例えばポリマー溶液の濃度を変えることで内
部に入るポリマーの量を調整するようにし、正極の空孔
体積に占める多孔性ポリマー電解質の体積比率をAvo
l%、負極の空孔体積に占める多孔性ポリマー電解質の
体積比率をBvol%とした場合に、A>Bとなるよう
にする。When a porous polymer is provided inside the negative electrode, the amount of the polymer entering the inside is adjusted by, for example, changing the concentration of the polymer solution, and the amount of the porous polymer electrolyte occupying the pore volume of the positive electrode is adjusted. Avo volume ratio
A> B when 1% and the volume ratio of the porous polymer electrolyte to the pore volume of the negative electrode are Bvol%.
【0024】この場合、さらにこの体積比率がB≧0.
4Aとなるようにすれば、高率放電特性の低下を抑えな
がら効果的に電解液の量を低減することができるので好
ましい。なお、ポリマー電解質の体積は正味の体積であ
って、電極内部に備えられたポリマーの重量をこのポリ
マーの比重で割り算することによって算出される体積で
ある。さらに、本願請求項の記載において正極の内部に
多孔性ポリマー電解質を備えているとは、積極的には正
極表面上に多孔性ポリマーが形成されないということで
あって、このことは後で述べるように、高率放電時の容
量低下を防止することに大きな影響を及ぼす。In this case, if the volume ratio is B ≧ 0.
A value of 4 A is preferable because the amount of the electrolytic solution can be effectively reduced while suppressing a decrease in the high-rate discharge characteristics. The volume of the polymer electrolyte is a net volume, which is a volume calculated by dividing the weight of the polymer provided inside the electrode by the specific gravity of the polymer. Further, in the description of the claims of the present application, that the porous polymer electrolyte is provided inside the positive electrode means that the porous polymer is not positively formed on the positive electrode surface, which will be described later. In addition, there is a great effect on preventing the capacity from being reduced during high-rate discharge.
【0025】本発明電池をリチウム二次電池とする場合
には、正極活物質として、例えば、リチウムの吸蔵放出
が可能な化合物を用いることができ、例えば、LiCo
O2、LiNiO2、LiMn2O4、Li2Mn2O4、M
nO2、FeO2、V2O5、V 6O13、TiO2、TiS2
などのような、組成式LixMO2、またはLiyM2O4
(ただし、Mは遷移金属、0≦x≦1、0≦y≦2)で表
される複合酸化物、トンネル状の孔を有する酸化物、層
状構造の金属カルコゲン化物等を用いることができる。When the battery of the present invention is a lithium secondary battery
For example, as a positive electrode active material, for example, insertion and extraction of lithium
Can be used, for example, LiCo
OTwo, LiNiOTwo, LiMnTwoOFour, LiTwoMnTwoOFour, M
nOTwo, FeOTwo, VTwoOFive, V 6O13, TiOTwo, TiSTwo
The composition formula LixMOTwoOr LiyMTwoOFour
(Where M is a transition metal, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 2)
Oxides, oxides with tunnel-like holes, layers
Metal chalcogenides having a like structure can be used.
【0026】また、LiNi0.80Co0.20O2、LiNi0.80Co0.17
Al0.03O2などのように、遷移金属Mの一部を他の元素で
置換した無機化合物を用いることもできる。さらには、
例えばポリアニリンなどの導電性ポリマーのような有機
化合物を用いることもできる。なお、無機化合物、有機
化合物を問わず、上記各種活物質を混合して用いること
もできる。Also, LiNi 0.80 Co 0.20 O 2 , LiNi 0.80 Co 0.17
An inorganic compound in which a part of the transition metal M is substituted with another element, such as Al 0.03 O 2, can also be used. Moreover,
For example, an organic compound such as a conductive polymer such as polyaniline can be used. In addition, regardless of an inorganic compound or an organic compound, the above-mentioned various active materials can be mixed and used.
【0027】これらの活物質を用いて本発明の電池に用
いられる正極を作製するには、例えば以下のような方法
を用いる。上記示したような種類の正極活物質の粒子、
アセチレンブラックなどの導電助剤、ポリビニリデンフ
ルオライドなどの結着剤、NMPなどの分散媒とを混練し
てなるペーストをアルミニウムなどの金属箔上に塗布、
乾燥し、この処理を金属箔の両面に施すことで正極本体
を製造する。In order to produce a positive electrode used in the battery of the present invention using these active materials, for example, the following method is used. Particles of the positive electrode active material of the type shown above,
A conductive agent such as acetylene black, a binder such as polyvinylidene fluoride, and a paste formed by kneading a dispersion medium such as NMP are applied on a metal foil such as aluminum,
The positive electrode body is manufactured by drying and applying this treatment to both surfaces of the metal foil.
【0028】次に、該電極本体を上記示したような材質
から選択されたポリマーを溶媒aに溶解したポリマー溶
液中に浸漬し、電極本体内部にポリマー溶液を担持させ
る。電極本体をポリマー溶液に浸漬することにより、ポ
リマー溶液が電極内部の空隙に浸透するのであるが、こ
の際、電極内部にポリマー溶液を浸透させる方法として
は、他に真空含浸法や、スクリーン印刷法、ドクターブ
レード法などによってポリマー溶液を電極表面へ塗布
し、浸透圧によって電極内部に浸透させる方法などを用
いることも出来る。Next, the electrode body is immersed in a polymer solution obtained by dissolving a polymer selected from the above-mentioned materials in a solvent a, and the polymer solution is carried inside the electrode body. When the electrode body is immersed in the polymer solution, the polymer solution penetrates into the voids inside the electrode. At this time, other methods for penetrating the polymer solution into the electrode include a vacuum impregnation method and a screen printing method. Alternatively, a method in which a polymer solution is applied to the electrode surface by a doctor blade method or the like, and the polymer solution is permeated into the electrode by osmotic pressure may be used.
【0029】次に、電極をローラーなどに通すことによ
って電極表面に担持した余剰なポリマー溶液を取り除
き、この後、ポリマーを溶解する溶媒aの抽出用溶媒で
ある上記溶媒b中に浸漬することにより、電極最表層の
活物質粒子間隙および電極内部の活物質粒子間に存在す
る空隙が有孔性ポリマー電解質によって占められるよう
にする。Next, the excess polymer solution carried on the electrode surface is removed by passing the electrode through a roller or the like, and then immersed in the above-mentioned solvent b which is a solvent for extracting the solvent a for dissolving the polymer. The pores existing between the active material particles in the outermost layer of the electrode and the active material particles inside the electrode are occupied by the porous polymer electrolyte.
【0030】このような方法によれば、最表層の活物質
粒子表面にポリマーが残ることがあり厳密には正極表面
にも多孔性ポリマーが形成されていると言えないことも
ないが、積極的には表面上に多孔性ポリマーが形成され
ていない正極が得られる。このような方法により仮に表
面に多孔性ポリマーが残ったとしても、僅かの量であれ
ばこれは問題にはならない。さらに、有孔性ポリマー電
解質を電極内部に備えた後、この正極を高温乾燥するこ
とによって電極の水分を除去する。According to such a method, the polymer may remain on the surface of the active material particles in the outermost layer, and strictly speaking, it cannot be said that the porous polymer is also formed on the surface of the positive electrode. Can obtain a positive electrode having no porous polymer formed on the surface. Even if the porous polymer remains on the surface by such a method, this is not a problem if the amount is small. Further, after a porous polymer electrolyte is provided inside the electrode, the positive electrode is dried at a high temperature to remove water from the electrode.
【0031】次にこの正極にプレスを行なうことによっ
て、正極を所定の厚みとする。プレス後の正極の空隙率
としては、有孔性ポリマー電解質の占める体積を除いて
20〜40%とすることが好ましい。なお、このように
正極には有孔性ポリマー電解質を電極内部に備えた後プ
レス処理を施すのが好ましく、このことからもプレス前
の状態で表面に多孔性ポリマー電解質が存在しない方が
良い。これは、表面に多くの多孔性ポリマー電解質が残
っていると、プレスによりこれが無孔性となり電極表面
のイオンの通路を塞いでしまうからである。さらに本発
明電池は、その表面に一体となった多孔性ポリマー電解
質を備えた負極を有していることを特徴とし、このよう
な負極は例えば以下のようにして作製される。Next, the positive electrode is pressed to have a predetermined thickness. The porosity of the positive electrode after pressing is preferably 20 to 40% excluding the volume occupied by the porous polymer electrolyte. It is preferable that the positive electrode be subjected to a press treatment after the porous polymer electrolyte is provided inside the electrode, and from this, it is better that the porous polymer electrolyte does not exist on the surface before pressing. This is because if a large amount of the porous polymer electrolyte remains on the surface, it becomes non-porous due to the pressing and blocks the ion passage on the electrode surface. Further, the battery of the present invention is characterized in that it has a negative electrode provided with a porous polymer electrolyte integrated on its surface, and such a negative electrode is produced, for example, as follows.
【0032】本発明電池をリチウム二次電池とする場合
には、負極活物質としては、例えばAl、Si、Pb、
Sn、Zn、Cdなどとリチウムの合金、LiFe2O3
などの遷移金属複合酸化物、WO2、MoO2などの遷移
金属酸化物、コークス、メソカーボンマイクロビーズ
(MCMB)、メソフェーズピッチ系炭素繊維、熱分解
気相成長炭素繊維などの易黒鉛化性炭素の熱処理物、フ
ェノール樹脂焼成体、ポリアクリロニトリル系炭素繊
維、擬等方性炭素、フルフリルアルコール樹脂焼成体な
どの難黒鉛化性炭素の熱処理物、天然黒鉛、人造黒鉛、
黒鉛化MCMB、黒鉛化メソフェーズピッチ系炭素繊
維、黒鉛ウイスカーなどの黒鉛質材料、またはこれらの
混合物からなる炭素材料、窒化リチウム、もしくは金属
リチウム、またはこれらの混合物を用いることができ、
特に炭素材料が好ましい。When the battery of the present invention is a lithium secondary battery, the negative electrode active material may be, for example, Al, Si, Pb,
Alloy of lithium with Sn, Zn, Cd, etc., LiFe 2 O 3
Transition metal composite oxides such as transition metal oxides such as WO 2, MoO 2, coke, mesocarbon microbeads (MCMB), mesophase pitch-based carbon fiber, graphitizable carbon such as pyrolytic vapor grown carbon fiber Heat-treated products of non-graphitizable carbon, such as fired products of phenolic resin, polyacrylonitrile-based carbon fiber, pseudo-isotropic carbon, and fired furfuryl alcohol resin, natural graphite, artificial graphite,
Graphitized MCMB, graphitized mesophase pitch-based carbon fiber, a graphitic material such as graphite whisker, or a carbon material composed of a mixture thereof, lithium nitride, or metal lithium, or a mixture thereof,
Particularly, a carbon material is preferable.
【0033】そして、上記のような負極活物質の粒子、
ポリビニリデンフルオライドなどの結着剤、NMPなどの
分散媒とを混連してなるペーストを銅などの金属箔上に
塗布、乾燥し、この処理を金属箔の両面に施すことで負
極本体を製造する。Then, the particles of the negative electrode active material as described above,
A paste made by mixing a binder such as polyvinylidene fluoride and a dispersion medium such as NMP is applied on a metal foil such as copper and dried, and this process is performed on both sides of the metal foil to form the negative electrode body. To manufacture.
【0034】次に、負極本体にプレスを行い、所定の厚
みとする。プレス後の負極の空隙率としては20〜40
%とすることが好ましい。Next, the negative electrode body is pressed to a predetermined thickness. The porosity of the negative electrode after pressing is 20 to 40.
% Is preferable.
【0035】次に、負極表面上にポリマー溶液を塗布す
る。塗布厚みはドクターブレードや、一定幅を有するロ
ーラー間に前記負極を通して調節する。次に、ポリマー
を溶解する溶媒aの抽出溶媒である上記溶媒b中に負極
を浸漬することにより、負極表面上に多孔性ポリマー電
解質を形成し、この処理を負極の両面に対して行なう。Next, a polymer solution is applied on the surface of the negative electrode. The coating thickness is adjusted by passing the negative electrode between a doctor blade and a roller having a constant width. Next, the negative electrode is immersed in the solvent b, which is an extraction solvent of the solvent a for dissolving the polymer, to form a porous polymer electrolyte on the negative electrode surface, and this treatment is performed on both surfaces of the negative electrode.
【0036】負極表面上に有孔性ポリマー電解質を形成
する方法としては、スクリーン印刷法、真空含浸法によ
り負極表面にポリマー溶液を保持させ、一定幅のローラ
ーに通すことにより、負極表面に保持されたポリマー溶
液の厚みを所定の厚さとし、次に抽出溶媒b中に浸漬す
ることにより、負極表面に有孔性ポリマー電解質を形成
する方法等他の方法を用いることも可能である。As a method for forming a porous polymer electrolyte on the negative electrode surface, the polymer solution is held on the negative electrode surface by a screen printing method or a vacuum impregnation method, and the polymer solution is held on the negative electrode surface by passing through a roller having a predetermined width. It is also possible to use another method such as a method of forming a porous polymer electrolyte on the surface of the negative electrode by setting the thickness of the polymer solution to a predetermined thickness and then immersing the polymer solution in the extraction solvent b.
【0037】また、多孔化処理の方法としては、ポリマ
ーをポリマーを溶解した溶媒あるいは、ポリマーを溶解
しない溶媒中に分散させた混合物をスプレーによって負
極表面に吹き付け、溶媒を蒸発させることにより多孔化
する方法等を用いることも可能であり、この場合には、
微粒子からなる有孔性ポリマー電解質膜が負極表面上に
形成される。また、ポリマーを溶解した溶液を電極に噴
霧した場合は、さらに溶媒抽出をおこなってポリマーの
有孔化処理を施すこともでき、スプレーを用いた場合に
は、噴霧時間により、負極表面に塗布するポリマー溶液
の厚みを調節することが可能である。[0037] As a method of the porous treatment, a polymer is dissolved in a solvent in which the polymer is dissolved or a mixture in which the polymer is dispersed in a solvent in which the polymer is not dissolved is sprayed on the surface of the negative electrode by spraying, and the solvent is evaporated to be porous. It is also possible to use a method, etc., in this case,
A porous polymer electrolyte membrane composed of fine particles is formed on the negative electrode surface. In addition, when the solution in which the polymer is dissolved is sprayed on the electrode, the solvent can be further extracted and the polymer can be subjected to a perforation treatment. When a spray is used, the solution is applied to the negative electrode surface by the spraying time. It is possible to adjust the thickness of the polymer solution.
【0038】負極表面に形成する多孔性ポリマー電解質
の厚みとしては、正・負極間にさらに多孔性ポリマー電
解質膜やセパレータを使用しない場合では、短絡を防ぐ
ことが可能な厚みであればよく、好ましくは35μm以
下とするのが好ましい。The thickness of the porous polymer electrolyte formed on the surface of the negative electrode may be any thickness that can prevent short-circuiting when no porous polymer electrolyte membrane or separator is used between the positive and negative electrodes. Is preferably 35 μm or less.
【0039】以上のような方法により、別途作製した多
孔性ポリマー電解質膜を表面に貼りつける場合に得られ
るようなものとは異なる、表面に一体となった多孔性ポ
リマー電解質が形成される。By the above-described method, a porous polymer electrolyte integrated with the surface, which is different from that obtained when a separately prepared porous polymer electrolyte membrane is attached to the surface, is formed.
【0040】電池の電解液を減少させると、電極とセパ
レータとの間隙が存在した場合、充放電特性が著しく劣
化するが、本発明では、負極表面に有孔性ポリマー電解
質を備えており、電極とセパレータとの間隙がほとんど
ないために、良好な充放電特性を有する電池とすること
ができる。When the battery electrolyte is reduced, the charge / discharge characteristics are significantly deteriorated when a gap is present between the electrode and the separator. However, in the present invention, a porous polymer electrolyte is provided on the negative electrode surface, Since there is almost no gap between the battery and the separator, a battery having good charge / discharge characteristics can be obtained.
【0041】なお、本発明において表面に一体となった
多孔性ポリマー電解質が形成された負極とは、負極内部
に仮に多孔性ポリマーが担持されている場合でも、優先
的に正極が分極するのを妨げない程度の量しかないこと
を意味し、好ましくは、積極的には負極内部に多孔性ポ
リマーが担持されていないのが良く、この場合、具体的
には、電極内の多孔性ポリマーの体積が、負極の空孔体
積の2%以下、より好ましくは1%以下であるのが良
い。In the present invention, the negative electrode having the porous polymer electrolyte formed integrally on the surface thereof means that the positive electrode is preferentially polarized even if the porous polymer is carried inside the negative electrode. It means that there is only an amount that does not hinder, preferably it is good that the porous polymer is not positively supported inside the negative electrode, in this case, specifically, the volume of the porous polymer in the electrode However, it is good to be 2% or less, more preferably 1% or less of the pore volume of the negative electrode.
【0042】なお、本願に記載の電極の空孔体積は、活
物質、結着剤、導電性助剤の各密度から計算される電極
の合剤密度と電極の外形(縦、横、厚み)寸法に基く見
かけ体積とその重量とから計算されるものである。ま
た、セパレータの空孔体積も、同様にセパレータに用い
られているポリマー等の材質の密度と見かけ体積、重量
とから計算されるものである。The pore volume of the electrode described in the present application is determined by the density of the electrode mixture calculated from the respective densities of the active material, the binder, and the conductive auxiliary agent and the outer shape (length, width, and thickness) of the electrode. It is calculated from the apparent volume based on the dimensions and its weight. Similarly, the pore volume of the separator is also calculated from the density, apparent volume, and weight of a material such as a polymer used for the separator.
【0043】本願発明の電池において用いられる正極、
負極は、以上のようにして作製することができるが、さ
らに本発明の電池をより安定性に優れたものとする場合
には、本発明の電池において、その正極または負極が、
予めその表面にポリマーが形成された活物質粒子を含ん
でなるようなものとする。A positive electrode used in the battery of the present invention;
The negative electrode can be prepared as described above, but when the battery of the present invention is to be further excellent in stability, in the battery of the present invention, the positive electrode or the negative electrode is
It is assumed to include active material particles having a polymer formed on the surface thereof in advance.
【0044】すなわち、上記のような方法により電極を
作製した場合にも、その電極中の活物質粒子表面にはポ
リマーが形成された状態となっているが、予め表面にポ
リマーが形成された活物質粒子を用いることにより、そ
の表面に形成されるポリマーの種類や量を自由に調整す
ることが出来、例えば、ポリマーが形成された表面を多
くすることによって、活物質と電解液との直接接触面積
が少なくなり、より安全な電池となる。That is, even when an electrode is manufactured by the above-described method, the polymer is formed on the surface of the active material particles in the electrode, but the active material on which the polymer is formed in advance is formed. By using the material particles, the type and amount of the polymer formed on the surface can be freely adjusted.For example, by increasing the surface on which the polymer is formed, the direct contact between the active material and the electrolytic solution can be adjusted. The area is reduced and the battery is safer.
【0045】表面に形成するポリマーの種類は、ポリマ
ーの形成によりどのような性質を付与するかによって種
々選択すれば良いのであるが、例えば、ポリマー、有孔
性ポリマー、ポリマー電解質、有孔性ポリマー電解質、
これらの混合物を用いることができ、その形態として
は、特に、多孔性ポリマーを形成するのが好ましく、さ
らに、最終的にこのポリマーが上記同様の多孔性ポリマ
ー電解質となるようなものがより好ましい。The type of the polymer formed on the surface may be selected variously depending on what kind of properties are imparted by the formation of the polymer. Examples of the polymer include a polymer, a porous polymer, a polymer electrolyte, and a porous polymer. Electrolytes,
These mixtures can be used, and as the form, it is particularly preferable to form a porous polymer, and more preferable that the polymer finally becomes a porous polymer electrolyte similar to the above.
【0046】これは、有孔性ポリマーとすることによっ
て孔中の電解液をとおってリチウムイオンが拡散できる
ようになり、充放電特性に優れた電池とすることができ
からであって、さらに、多孔性ポリマー電解質とするこ
とによってポリマーマトリクス中もリチウムイオンが拡
散できるために充放電特性により優れた電池とすること
ができるからである。This is because the porous polymer allows lithium ions to diffuse through the electrolyte solution in the pores, thereby providing a battery having excellent charge / discharge characteristics. This is because the use of a porous polymer electrolyte allows lithium ions to be diffused even in the polymer matrix, so that a battery having more excellent charge / discharge characteristics can be obtained.
【0047】なお、表面にポリマーが形成された活物質
粒子とは、少なくとも活物質粒子表面の一部にポリマー
を備えるということであって、活物質粒子が二次粒子か
らなる場合、一次粒子同士の隙間にポリマーが存在する
ような形態のものでも良い。なお、表面に形成されるポ
リマーの量としては、ポリマーが形成された活物質粒子
の重量に対してポリマーの割合が4wt%以下であれば
十分である。The active material particles having a polymer formed on the surface means that the polymer is provided on at least a part of the surface of the active material particles. May be such that the polymer is present in the gaps. The amount of the polymer formed on the surface is sufficient if the ratio of the polymer to the weight of the active material particles on which the polymer is formed is 4 wt% or less.
【0048】表面に形成されるポリマーとしては、例え
ば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等
のポリエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポ
リオレフィン、ポリビニリデンフルオライド、ポリアク
リロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタク
リレート、ポリメチルアクリレート、ポリビニルアルコ
ール、ポリメタクリロニトリル、ポリビニルアセテー
ト、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリ
ブタジエン、ポリスチレン、ポリイソプレン及びこれら
の誘導を単独で、あるいは混合して用いることができ
る。また、上記高分子を構成する各種モノマーを共重合
させた高分子を用いてもよい。Examples of the polymer formed on the surface include polyethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polyvinylidene chloride, polymethyl methacrylate, and polymethyl acrylate. , Polyvinyl alcohol, polymethacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, polyethyleneimine, polybutadiene, polystyrene, polyisoprene, and derivatives thereof can be used alone or in combination. Further, a polymer obtained by copolymerizing various monomers constituting the above polymer may be used.
【0049】予め表面にポリマーが形成された活物質粒
子の製造方法としては、例えば次のものが挙げられる。
ポリマー溶液を保持した活物質を、直接乾燥してポリマ
ーを溶解する溶媒を蒸発させる方法、ポリマー溶液a'を
保持した活物質を溶媒b中に浸漬し、ポリマーに多孔化
処理を施し、次にポリマーを備えた活物質を取り出し、
その後乾燥する方法、または活物質を含むポリマー溶液
a'に溶媒bを添加し、多孔化処理を施されたポリマーを
備えた活物質を取り出し、その後乾燥する方法などがあ
る。以上のようにして作製した正極と負極とは、例え
ば、これらを積層して、または重ねて巻回して、または
正・負極間にさらに多孔性ポリマー電解質膜またはセパ
レータを介在して積層して、またはこれを重ねて巻回し
て、円筒型、角型、アルミニウム製のラミネート袋など
の電池ケース内に配置し、リチウム二次電池用電解液を
注入して電池とする。Examples of a method for producing active material particles having a polymer formed on the surface in advance include the following.
A method in which the active material holding the polymer solution is directly dried to evaporate a solvent that dissolves the polymer, the active material holding the polymer solution a ′ is immersed in the solvent b, and the polymer is subjected to a porous treatment. Take out the active material with the polymer,
After drying, or a polymer solution containing the active material
There is a method in which the solvent b is added to a ′, the active material having the polymer subjected to the porous treatment is taken out, and then dried. The positive electrode and the negative electrode produced as described above are, for example, laminated or stacked and wound, or laminated with a porous polymer electrolyte membrane or separator interposed between the positive and negative electrodes, Alternatively, these are stacked and wound, placed in a battery case such as a cylindrical, square, or aluminum laminate bag, and an electrolyte for a lithium secondary battery is injected to obtain a battery.
【0050】そして、ポリマーが湿潤等してイオン伝導
性を有するように成るものの場合には、電解液の注入に
より電極内部と電極表面に備えられた多孔性ポリマー電
解質が、電解液によって湿潤または膨潤し、リチウムイ
オン伝導性ポリマーとなり、本発明による非水電解質二
次電池が完成される。In the case where the polymer has ion conductivity due to wetting or the like, the porous polymer electrolyte provided inside the electrode and on the electrode surface is wetted or swollen by the electrolyte when the electrolyte is injected. Then, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is completed.
【0051】有孔性ポリマー電解質膜を用いる場合に
は、このような膜材質としては、上記電解液によって湿
潤または膨潤してイオン伝導性を有するようになるポリ
マー材質を用いることができ、好ましくは、PVdF、
ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン
オキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリマー、もし
くはこれらの誘導体を単独で、あるいは混合したものか
らなるもの、さらには、上記ポリマーを構成する各種モ
ノマーを共重合させたポリマーからなる電解質、たとえ
ばP(VdF/HFP)等を用いることができる。When a porous polymer electrolyte membrane is used, such a membrane material may be a polymer material which becomes ionic conductive when wetted or swelled by the above-mentioned electrolytic solution, and is preferably used. , PVdF,
Polymers such as polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyethylene oxide, and polypropylene oxide, or derivatives of these alone or as a mixture, and further, a polymer obtained by copolymerizing various monomers constituting the above polymer An electrolyte such as P (VdF / HFP) can be used.
【0052】また、セパレータを用いる場合には、例え
ば、ポリプロピレン製微孔性膜、ポリエチレン製の微孔
性膜などのポリオレフィン製の微孔性膜などを用いるこ
とができる。When a separator is used, for example, a polyolefin microporous membrane such as a polypropylene microporous membrane or a polyethylene microporous membrane can be used.
【0053】なお、多孔性ポリマー電解質膜とセパレー
タとを同時に用いても良い。(ここで「セパレータ」と
は、例えば、ポリプロピレンやポリエチレンなどの絶縁
性フィルムに多数の微孔が設けられてなるものや、不織
布からなるもので、いわゆる通常セパレータと呼ばれて
いるものである。多孔性ポリマー電解質膜との大きな違
いは、絶縁性フィルム部分がイオン伝導性を持たないこ
とである。)電解液としては、その溶媒として、エチレ
ンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカー
ボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラク
トン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニト
リル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、
1、2−ジメトキシエタン、1、2−ジエトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラ
ン、ジオキソラン、メチルアセテートなどの極性溶媒、
もしくはこれらの混合物を用いることができる。Incidentally, the porous polymer electrolyte membrane and the separator may be used simultaneously. (Here, the “separator” is, for example, an insulating film such as polypropylene or polyethylene provided with a large number of micropores or a nonwoven fabric, which is a so-called ordinary separator. The major difference from the porous polymer electrolyte membrane is that the insulating film portion has no ionic conductivity.) As the electrolytic solution, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, γ -Butyrolactone, sulfolane, dimethylsulfoxide, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide,
Polar solvents such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxolan, and methyl acetate;
Alternatively, a mixture thereof can be used.
【0054】また、電解液に含有させる塩としては、L
iPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、Li
SCN、LiI、LiCF3SO3、LiCl、LiB
r、LiCF3CO2などのリチウム塩、もしくはこれら
の混合物を用いることができる。The salt contained in the electrolytic solution may be L
iPF 6, LiBF 4, LiAsF 6 , LiClO 4, Li
SCN, LiI, LiCF 3 SO 3 , LiCl, LiB
r, a lithium salt such as LiCF 3 CO 2 , or a mixture thereof can be used.
【0055】そして、電解液の注液量は正極、負極、セ
パレータ(セパレータを使用しない場合はこれを除く)
の空孔体積(多孔性ポリマー電解質分は除く)合計の1
20%以下、10%以上とするのが良く、最低限、電極
材質に合わせて電極体積の膨張収縮に追随できるの量と
するのが良く、好ましくは、正極とセパレータの空孔体
積に対しては、30〜100%として計算した量を注液
するのが良い。The amount of the electrolyte injected is the positive electrode, the negative electrode, and the separator (excluding when no separator is used).
Of the total pore volume (excluding the porous polymer electrolyte component)
It is preferably 20% or less and 10% or more, and at least the amount that can follow the expansion and contraction of the electrode volume in accordance with the electrode material is good. Preferably, it is based on the pore volume of the positive electrode and the separator. It is preferable to inject an amount calculated as 30 to 100%.
【0056】[0056]
【実施例】以下、実施例によりさらに本発明について説
明する。 [単極試験]正極活物質として、LiNi0.86Co0.140
2を使用し、以下のようにして正極を作製した。EXAMPLES The present invention will be further described below with reference to examples. As [unipolar test positive electrode active material, LiNi 0.86 Co 0.14 0
Using No. 2 , a positive electrode was produced as follows.
【0057】まず、LiNi0.86Co0.1402粒子4
8.7wt%、アセチレンブラック2.7wt%、PV
DF3.3wt%、NMP45.3wt%を混合したも
のを、アルミニウム箔の両面に塗布し、90℃で乾燥し
てNMPを蒸発させ正極本体を準備した。正極本体の空
隙率は68%であった。First, LiNi 0.86 Co 0.140 2 particles 4
8.7 wt%, acetylene black 2.7 wt%, PV
A mixture of 3.3 wt% of DF and 45.3 wt% of NMP was applied to both surfaces of an aluminum foil, dried at 90 ° C. to evaporate NMP, and a positive electrode body was prepared. The porosity of the positive electrode body was 68%.
【0058】次に、NMPに8wt%のP(VdF/HFP)が溶
解されたポリマー溶液を準備し、この中に上記電極本体
を浸漬し、電極本体にポリマー溶液を担持した。そし
て、電極表面に余剰に付着したポリマー溶液をローラー
を通して除去した後、電極本体を0.001M燐酸水溶
液(アルミニウムの腐蝕を防止することができるという
利点を有する)に浸漬してNMPの抽出をおこなった。
この電極を取り出し、130℃で乾燥をおこない、その
後プレスした。プレス後の正極の厚さは170μmであ
った。多孔性ポリマー電解質を除いた電極の空隙率は3
0%であった。単位面積当たりに充填された活物質と導
電助剤の合計重量は21mg/cm2であった。Next, a polymer solution in which 8% by weight of P (VdF / HFP) was dissolved in NMP was prepared, and the electrode body was immersed in the polymer solution to carry the polymer solution on the electrode body. Then, after removing the polymer solution excessively adhering to the electrode surface through a roller, the electrode body is immersed in a 0.001M phosphoric acid aqueous solution (which has an advantage that corrosion of aluminum can be prevented) to extract NMP. Was.
The electrode was taken out, dried at 130 ° C., and then pressed. The thickness of the positive electrode after pressing was 170 μm. The porosity of the electrode excluding the porous polymer electrolyte is 3
It was 0%. The total weight of the active material and the conductive additive filled per unit area was 21 mg / cm 2 .
【0059】なお、電極の空隙率は、活物質、結着剤、
導電性助剤の各密度から計算される電極の合剤密度と電
極の外形(縦、横、厚み)寸法から計算される見かけ体
積と電極の重量とから計算したものである。以下も同様
である。The porosity of the electrode depends on the active material, the binder,
It is calculated from the mixture density of the electrode calculated from the respective densities of the conductive assistants, the apparent volume calculated from the outer dimensions (length, width, thickness) of the electrode, and the weight of the electrode. The same applies to the following.
【0060】次に、負極活物質として、グラファイトを
使用し、以下のようにして負極を作製した。グラファイ
ト81wt%、PVdF9wt%、NMP10wt%を
混合したものを厚さ14μmの銅箔の両面に塗布し、9
0℃で乾燥してNMPを蒸発させて負極本体を準備し、
次に、NMPに8wt%のP(VdF/HFP)が溶解されたポリ
マー溶液を準備し、この中に上記電極本体を浸漬し、電
極本体にポリマー溶液を担持した。そして、電極表面に
余剰に付着したポリマー溶液をローラーを通して除去し
た後、電極本体を0.001M燐酸水溶液に浸漬してN
MPの抽出をおこなった。Next, graphite was used as a negative electrode active material, and a negative electrode was produced as follows. A mixture of 81 wt% of graphite, 9 wt% of PVdF, and 10 wt% of NMP is applied to both sides of a copper foil having a thickness of 14 μm.
Dry at 0 ° C. to evaporate the NMP to prepare a negative electrode body,
Next, a polymer solution in which 8 wt% of P (VdF / HFP) was dissolved in NMP was prepared, and the electrode body was immersed in the polymer solution to carry the polymer solution on the electrode body. Then, after removing the polymer solution excessively attached to the electrode surface through a roller, the electrode body is immersed in a 0.001 M phosphoric acid aqueous solution and
The extraction of MP was performed.
【0061】この電極を取り出し、130℃で乾燥をお
こない、その後プレスした。プレス後の負極の厚さは1
95μmであった。負極の空隙率は35%であった。負
極単位面積当たりに充填された活物質の重量は13mg
/cm2であった。The electrode was taken out, dried at 130 ° C., and then pressed. The thickness of the negative electrode after pressing is 1
It was 95 μm. The porosity of the negative electrode was 35%. The weight of the active material filled per unit area of the negative electrode is 13 mg.
/ Cm 2 .
【0062】以上のようにして作製された正極、負極
を、それぞれNMPに20 wt%のP(VdF/HFP)を溶解し
たポリマー溶液中に浸漬し、電極表面にポリマー溶液を
担持させた。ポリマー溶液の粘度が高い為に、電極内部
にはさらにポリマー溶液が入ることは殆どなかった。次
に、ポリマー溶液を保持した負極をローラー間のギャッ
プを所定の大きさに調整して通すことにより、電極表面
に担持させるポリマー溶液の厚みを40μmとした。さ
らに、これら電極をイオン交換水に浸漬してNMPの抽
出をおこない、各電極の表面に多孔性ポリマー電解質層
を形成し、120℃で真空乾燥して残存する水分を除去
した。この結果、電極表面に形成された多孔性ポリマー
電解質層の厚みは10μmであった。The positive electrode and the negative electrode prepared as described above were immersed in a polymer solution in which 20% by weight of P (VdF / HFP) was dissolved in NMP, and the polymer solution was carried on the electrode surface. Since the viscosity of the polymer solution was high, the polymer solution hardly entered the inside of the electrode. Next, the thickness of the polymer solution carried on the electrode surface was set to 40 μm by passing the negative electrode holding the polymer solution while adjusting the gap between the rollers to a predetermined size. Further, these electrodes were immersed in ion-exchanged water to extract NMP, to form a porous polymer electrolyte layer on the surface of each electrode, and vacuum-dried at 120 ° C. to remove residual moisture. As a result, the thickness of the porous polymer electrolyte layer formed on the electrode surface was 10 μm.
【0063】以上のようにして作製された、表面に多孔
性ポリマー電解質層の形成された正極と負極について、
対向電極と参照電極にリチウム金属を用い、エチレンカ
ーボネートと、ジエチルカーボネートの混合(体積1:
1)溶媒に1MのLiClO 4を溶解した電解液を用い
てガラスビーカーセルによる単極試験を行った。The porous surface produced as described above
For the positive electrode and the negative electrode on which the conductive polymer electrolyte layer was formed,
Use lithium metal for the counter electrode and the reference
Of carbonate and diethyl carbonate (volume 1:
1) 1M LiClO as solvent FourUsing dissolved electrolyte
A monopolar test was performed using a glass beaker cell.
【0064】この結果、放電電流密度を変化させた場合
の単位重量当たりの放電容量の変化において、正極と負
極とで大きな違いが生じることが分かった。即ち、負極
の場合、図1、図2に示すように、放電電流密度を大き
くしていった場合の放電容量の減少の程度が、負極内
部、表面ともに多孔性ポリマー電解質を担持させていな
い負極に比べて変わらなかった。As a result, it was found that a large difference was caused between the positive electrode and the negative electrode in the change of the discharge capacity per unit weight when the discharge current density was changed. That is, in the case of the negative electrode, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the degree of decrease in the discharge capacity when the discharge current density is increased depends on the negative electrode in which both the inside and the surface of the negative electrode do not support the porous polymer electrolyte. Did not change compared to.
【0065】これに対し、図3、図4に示すように、正
極の場合、内部、表面ともに多孔性ポリマー電解質を担
持させていない正極に比べて、放電電流密度を大きくし
た場合の放電容量の低下の度合いが著しく大きくなるこ
とが分かった。On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, in the case of the positive electrode, the discharge capacity when the discharge current density was increased was larger than that of the positive electrode in which neither the inside nor the surface carried the porous polymer electrolyte. It was found that the degree of the decrease was significantly large.
【0066】また、電極表面に多孔性ポリマー電解質層
を形成しない場合にはこのようなことは生じないことか
ら、正極の場合、その表面に多孔性ポリマー電解質層が
形成されることで高率放電特性が悪くなると考えられ
る。In the case where the porous polymer electrolyte layer is not formed on the electrode surface, such a phenomenon does not occur. In the case of the positive electrode, the porous polymer electrolyte layer is formed on the surface, so that the high-rate discharge is performed. It is considered that the characteristics deteriorate.
【0067】そして、これらのことから、電極表面に多
孔性ポリマー電解質層を形成する場合には、負極表面に
形成するのが良いことが分かった。From these facts, it was found that when a porous polymer electrolyte layer is formed on the electrode surface, it is better to form it on the negative electrode surface.
【0068】なお、図1は表面に多孔性ポリマー電解質
層を担持させていない負極の放電電流密度と放電容量と
の関係を示す図、図2は表面に多孔性ポリマー電解質層
を担持させた負極の放電電流密度と放電容量との関係を
示す図、図3は表面に多孔性ポリマー電解質層を担持さ
せていない正極の放電電流密度と放電容量との関係を示
す図、図4は表面に多孔性ポリマー電解質を担持させた
正極の放電電流密度と放電容量との関係を示す図であ
る。なお、電流の単位は図中に記載されている通り、m
A/cm2である。FIG. 1 shows the relationship between the discharge current density and the discharge capacity of a negative electrode having no porous polymer electrolyte layer on the surface, and FIG. 2 shows the negative electrode having a porous polymer electrolyte layer on the surface. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the discharge current density and the discharge capacity of the positive electrode having no porous polymer electrolyte layer on the surface, and FIG. FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a discharge current density and a discharge capacity of a positive electrode carrying a conductive polymer electrolyte. The unit of the current is m as shown in the figure.
A / cm 2 .
【0069】[実施例1]正極活物質として、LiCoO2を
使用し、負極活物質としてグラファイトを用いて以下の
ような電池を製作した。Example 1 The following battery was manufactured using LiCoO 2 as the positive electrode active material and graphite as the negative electrode active material.
【0070】正極は次のようにして製作した。まず、Li
CoO248.7wt%、アセチレンブラック2.7wt
%、PVdF3.3wt%、NMP45.3wt%を混
合したものを、幅20mm、長さ480mm、厚さ20
μmのアルミニウム箔の両面に塗布し、90℃で乾燥し
てNMPを蒸発させて、正極本体を準備した。正極本体
の空隙率は70%であった。The positive electrode was manufactured as follows. First, Li
CoO 2 48.7 wt%, acetylene black 2.7 wt
%, 3.3 wt% of PVdF, and 45.3 wt% of NMP are mixed to obtain a width of 20 mm, a length of 480 mm, and a thickness of 20 mm.
It was applied on both sides of a μm aluminum foil, dried at 90 ° C., and NMP was evaporated to prepare a positive electrode body. The porosity of the positive electrode body was 70%.
【0071】次に、NMPに16wt%のP(VdF/HFP)を溶解
したポリマー溶液を製作し、真空含浸法により、正極空
孔中にポリマー溶液を充填した。電極表面に付着した余
剰なポリマー溶液をローラーに通して除去した後、イオ
ン交換水中に正極を浸漬して、NMPを抽出した。この電
極を取り出し、130℃で乾燥し、その後プレスした。プ
レス後の正極の厚さは、210μmであった。Next, a polymer solution in which 16% by weight of P (VdF / HFP) was dissolved in NMP was prepared, and the polymer solution was filled in the positive electrode holes by vacuum impregnation. After removing excess polymer solution adhering to the electrode surface through a roller, the positive electrode was immersed in ion-exchanged water to extract NMP. The electrode was taken out, dried at 130 ° C., and then pressed. The thickness of the positive electrode after pressing was 210 μm.
【0072】得られた正極を電子顕微鏡観察したとこ
ろ、三次元網目を有する膜の中に活物質粒子が多数取り
込まれて空孔内に糸状物が張り巡らされたような構造が
観察され、この糸状物はDSC分析により上記のポリマ
ーであると認められた。電子顕微鏡写真を図5から7に
示す。図5はプレス前の断面、図6はプレス前の表面、
図7はプレス後の断面である。この多孔性ポリマー電解
質を除いた電極の空隙率は30%であった。単位面積当た
りに充填された活物質と導電助剤の合計重量は29mg/
cm2であった。When the obtained positive electrode was observed with an electron microscope, a structure was observed in which a large number of active material particles were incorporated into a film having a three-dimensional network, and a filament was stretched in the pores. The thread was found to be the above polymer by DSC analysis. Electron micrographs are shown in FIGS. FIG. 5 is a cross section before pressing, FIG. 6 is a surface before pressing,
FIG. 7 is a cross-section after pressing. The porosity of the electrode excluding the porous polymer electrolyte was 30%. The total weight of the active material and the conductive additive filled per unit area is 29 mg /
cm 2 .
【0073】次に、負極の製造について説明する。グラ
ファイト81wt%、PVdF9wt%、NMP10w
t%を混合したものを厚さ14μmの銅箔の両面に塗布
し、90℃で乾燥してNMPを蒸発させて負極本体を準備
した。次に、電極を平板プレスした。プレス後の負極の
厚さは160μmであった。負極の空隙率は20%であっ
た。負極単位面積当たりに充填された活物質の重量は1
3mg/cm2であった。Next, the production of the negative electrode will be described. Graphite 81wt%, PVdF9wt%, NMP10w
A mixture of t% was applied to both sides of a copper foil having a thickness of 14 μm, dried at 90 ° C. to evaporate NMP, and thereby a negative electrode body was prepared. Next, the electrode was flat-pressed. The thickness of the negative electrode after pressing was 160 μm. The porosity of the negative electrode was 20%. The weight of the active material filled per unit area of the negative electrode is 1
It was 3 mg / cm 2 .
【0074】次に、NMPに20wt%のP(VdF/HFP)を溶
解したポリマー溶液中に負極を浸漬し、負極表面にポリ
マー溶液を担持させる。次に、ポリマー溶液を保持した
負極をローラーに通して、負極表面に担持させるポリマ
ー溶液の厚みを80μmとした。Next, the negative electrode is immersed in a polymer solution in which 20 wt% of P (VdF / HFP) is dissolved in NMP, and the polymer solution is supported on the surface of the negative electrode. Next, the negative electrode holding the polymer solution was passed through a roller, and the thickness of the polymer solution supported on the negative electrode surface was set to 80 μm.
【0075】次に、この負極をイオン交換水に浸漬して
NMPの抽出をおこない、負極表面に多孔性ポリマー電
解質を形成した。Next, the negative electrode was immersed in ion-exchanged water to extract NMP, thereby forming a porous polymer electrolyte on the negative electrode surface.
【0076】次に、表面に多孔性ポリマー電解質を形成
した負極を120℃で真空乾燥し、残存する水分を除去
した。負極表面に形成された多孔性ポリマー電解質の厚
みは25μmであった。負極表面に形成された多孔性ポ
リマー層の形状は、図10、11に示したのと同様のも
のであった。Next, the negative electrode having a porous polymer electrolyte formed on its surface was vacuum-dried at 120 ° C. to remove residual moisture. The thickness of the porous polymer electrolyte formed on the negative electrode surface was 25 μm. The shape of the porous polymer layer formed on the negative electrode surface was similar to that shown in FIGS.
【0077】上記の工程を経て完成した正極と負極とを
重ねて巻き回して巻回型極板群とし、これを底面直径15
mm、高さ47.0mmのステンレスケース中に挿入して円筒形
電池を組み立てた。その後、1MのLiPF6を含むエ
チレンカーボネートと、ジエチルカーボネートの混合
(体積1:1)電解液を加え、最後に60℃で48時間
エージング処理を行い、公称容量800mAhの、本発
明による電池(X)を用意した。The positive electrode and the negative electrode completed through the above-described steps are superposed and wound to form a wound electrode plate group.
The cylindrical battery was assembled by inserting it into a stainless case having a height of 47.0 mm and a height of 47.0 mm. Thereafter, a mixed (volume 1: 1) electrolytic solution of ethylene carbonate containing 1M LiPF 6 and diethyl carbonate was added, and finally an aging treatment was performed at 60 ° C. for 48 hours to obtain a battery (X) having a nominal capacity of 800 mAh according to the present invention. ) Was prepared.
【0078】[比較例1]次に比較例として、正極内部
に多孔性ポリマー電解質を備えず、負極内部に多孔性ポ
リマー電解質を、そして負極表面に多孔性ポリマー電解
質を一体に備えた電池を製作した。[Comparative Example 1] Next, as a comparative example, a battery was prepared in which the porous polymer electrolyte was not provided inside the positive electrode, the porous polymer electrolyte was provided inside the negative electrode, and the porous polymer electrolyte was provided integrally on the negative electrode surface. did.
【0079】正極は次のようにして製作した。LiCoO24
8.7wt%、アセチレンブラック2.7wt%、PV
DF3.3wt%、NMP45.3wt%を混合したも
のを、幅20mm、長さ480mm、厚さ20μmのア
ルミニウム箔の両面に塗布し、90℃で乾燥してNMP
を蒸発させて、正極本体を準備した。その後、プレスし
た。プレス後の正極の厚さは、210μmであった。電極の
空隙率は30%であった。単位面積当たりに充填された活
物質と導電助剤の合計重量は29mg/cm2であった。The positive electrode was manufactured as follows. LiCoO 2 4
8.7 wt%, acetylene black 2.7 wt%, PV
A mixture of 3.3 wt% of DF and 45.3 wt% of NMP was applied to both sides of an aluminum foil having a width of 20 mm, a length of 480 mm and a thickness of 20 μm, dried at 90 ° C., and dried at 90 ° C.
Was evaporated to prepare a positive electrode body. Then, it was pressed. The thickness of the positive electrode after pressing was 210 μm. The porosity of the electrode was 30%. The total weight of the active material and the conductive auxiliary filled per unit area was 29 mg / cm 2 .
【0080】次に、負極の製造について説明する。グラ
ファイト81wt%、PVdF9wt%、NMP10w
t%を混合したものを厚さ14μmの銅箔の両面に塗布
し、90℃で乾燥してNMPを蒸発させて負極本体を準備
した。負極本体の空隙率は70%であった。Next, the production of the negative electrode will be described. Graphite 81wt%, PVdF9wt%, NMP10w
A mixture of t% was applied to both sides of a copper foil having a thickness of 14 μm, dried at 90 ° C. to evaporate NMP, and thereby a negative electrode body was prepared. The porosity of the negative electrode body was 70%.
【0081】次に、NMPに16wt%のP(VdF/HFP)を溶解
したポリマー溶液を製作し、真空含浸法により、負極空
孔中にポリマー溶液を充填した。電極表面に付着した余
剰なポリマー溶液をローラーに通して除去した後、多量
のイオン交換水中に負極を浸漬して、NMPを抽出した。
この電極を取り出し、130℃で乾燥し、電極を平板プレ
スした。プレス後の負極の厚さは160μmであった。多
孔性ポリマー電解質を除いた負極の空隙率は20%であっ
た。負極単位面積当たりに充填された活物質の重量は1
3mg/cm2であった。Next, a polymer solution in which 16% by weight of P (VdF / HFP) was dissolved in NMP was prepared, and the polymer solution was filled in the pores of the negative electrode by vacuum impregnation. After removing excess polymer solution adhering to the electrode surface through a roller, the negative electrode was immersed in a large amount of ion-exchanged water to extract NMP.
The electrode was taken out, dried at 130 ° C., and the electrode was flat-pressed. The thickness of the negative electrode after pressing was 160 μm. The porosity of the negative electrode excluding the porous polymer electrolyte was 20%. The weight of the active material filled per unit area of the negative electrode is 1
It was 3 mg / cm 2 .
【0082】次に、NMP20wt%のP(VdF/HFP)を溶解
したポリマー溶液中に負極を浸漬し、負極表面にポリマ
ー溶液を担持させる。次に、ポリマー溶液を保持した負
極をローラーに通すことにより、負極表面に担持させる
ポリマー溶液の厚みを80μmとした。Next, the negative electrode is immersed in a polymer solution in which P (VdF / HFP) containing 20 wt% of NMP is dissolved, and the polymer solution is supported on the surface of the negative electrode. Next, the thickness of the polymer solution supported on the surface of the negative electrode was set to 80 μm by passing the negative electrode holding the polymer solution through a roller.
【0083】次に、この負極をイオン交換水に浸漬して
NMPの抽出をおこない、負極表面に多孔性ポリマー電
解質を形成した。次に、表面に多孔性ポリマー電解質を
形成した負極を120℃で真空乾燥し、残存する水分を
除去した。負極表面に形成された多孔性ポリマー電解質
の厚みは25μmであった。Next, the negative electrode was immersed in ion-exchanged water to extract NMP, thereby forming a porous polymer electrolyte on the negative electrode surface. Next, the negative electrode having a porous polymer electrolyte formed on its surface was vacuum-dried at 120 ° C. to remove residual moisture. The thickness of the porous polymer electrolyte formed on the negative electrode surface was 25 μm.
【0084】上記の工程を経て完成した正極と負極とを
重ねて巻き回して巻回型極板群とし、その後の工程は上
記実施例と同一として電池(Y)を用意した。The positive electrode and the negative electrode completed through the above-described steps were stacked and wound to form a wound electrode plate group, and the subsequent steps were the same as in the above-described example to prepare a battery (Y).
【0085】[比較例2]さらに比較例として、正極お
よび負極の内部に多孔性ポリマー電解質を備え、負極表
面に多孔性ポリマー電解質を一体として備えた電池を製
作した。正極は上記実施例と同一の工程を経て製作し、
負極は上記比較例と同一の工程を経て製作した。これら
の正極と負極とを重ねて巻き回して巻回型極板群とし、
その後の工程は上記実施例と同一として電池(Z)を用
意した。Comparative Example 2 As a comparative example, a battery was prepared in which a porous polymer electrolyte was provided inside the positive electrode and the negative electrode, and a porous polymer electrolyte was integrally provided on the negative electrode surface. The positive electrode was manufactured through the same steps as in the above example,
The negative electrode was manufactured through the same steps as in the comparative example. These positive and negative electrodes are stacked and wound to form a wound electrode group,
The subsequent steps were the same as in the above example, and a battery (Z) was prepared.
【0086】[負極表面上へのリチウムデンドライト析
出量の調査]上記電池を使用して、以下のような試験を
実施し、負極表面に形成したリチウムデンドライト量を
調査した。まず電池(X)、(Y)、および(Z)を1C
mAの電流で4.2Vまで充電し、続いて4.2Vの定電圧で2時
間充電した。次に、0.2CmAの電流で2.75Vまで放電する
ことにより、完全に放電させた。これを室温にて20サイ
クル実施した。放電後の電池をそれぞれ解体し、負極板
表面上に析出したリチウムデンドライト量を調査した。
その結果を表1に示す。[Investigation of Amount of Lithium Dendrite Precipitated on Negative Electrode Surface] Using the above-described battery, the following test was conducted to investigate the amount of lithium dendrite formed on the negative electrode surface. First, batteries (X), (Y) and (Z) are
The battery was charged with a current of mA to 4.2 V, followed by a constant voltage of 4.2 V for 2 hours. Next, it was completely discharged by discharging to 2.75 V at a current of 0.2 CmA. This was performed at room temperature for 20 cycles. The discharged batteries were disassembled, and the amount of lithium dendrite deposited on the surface of the negative electrode plate was examined.
Table 1 shows the results.
【0087】[0087]
【表1】 [Table 1]
【0088】本結果から負極表面析出したデンドライト
の量は、電池(Y)がもっとも多くなった。電池(Y)
は、充電時の負極の分極する速度が、正極よりも大きい
ため、リチウムの電解析出電位に到達してしまい、析出
した金属リチウムは数サイクルの後にデンドライトとな
ることが考えられる。これに対し、電池(Z)は、充電
時にリチウムの電解析出量を低減できたが、電池(X)
はさらにリチウムの電解析出を極力抑えることができ
た。電極内部へは正極のみに多孔性ポリマー電解質を備
えることにより、充電時の電位制御を正極支配とし、さ
らに負極表面に多孔性ポリマー電解質を一体形成するこ
とにより、高率充電を実施した場合においても、リチウ
ムイオンの拡散分布を均一できるために、電解析出を防
止できたものと考えられる。From this result, the amount of dendrite deposited on the negative electrode surface was the largest in the battery (Y). Battery (Y)
It is conceivable that the rate of polarization of the negative electrode during charging is higher than that of the positive electrode, so that the electrode reaches the electrolytic deposition potential of lithium, and the deposited metallic lithium becomes dendrites after several cycles. On the other hand, in the battery (Z), although the amount of electrolytic deposition of lithium was reduced during charging, the battery (X)
Further suppressed the electrolytic deposition of lithium as much as possible. By providing a porous polymer electrolyte only in the positive electrode inside the electrode, the potential control during charging is controlled by the positive electrode, and by forming the porous polymer electrolyte integrally on the negative electrode surface, even when high-rate charging is performed It is considered that since the diffusion distribution of lithium ions can be made uniform, electrolytic deposition was prevented.
【0089】[比較例3]多孔性ポリマー電解質を用い
なかった以外は上記実施例と同じにして比較例の電池を
製造した。正極は上記実施例での正極本体と同じもの
を、ポリマー溶液に浸漬することなくプレスし、厚さは
210μm、空隙率30%の電極を得た。単位面積当た
りに充填された活物質と導電助剤の合計重量は29mg
/cm2であった。得られた正極の電子顕微鏡写真を図
8、9に示す。図8はプレス前の断面、図9はプレス後
の断面である。Comparative Example 3 A battery of a comparative example was manufactured in the same manner as in the above example except that the porous polymer electrolyte was not used. The same positive electrode as the positive electrode body in the above example was pressed without immersion in the polymer solution to obtain an electrode having a thickness of 210 μm and a porosity of 30%. The total weight of the active material and the conductive additive filled per unit area is 29 mg
/ Cm 2 . 8 and 9 show electron micrographs of the obtained positive electrode. FIG. 8 is a cross section before pressing, and FIG. 9 is a cross section after pressing.
【0090】負極は上記実施例でのポリマー溶液に浸漬
する前の負極と同じであり、プレス後の負極の厚さは1
60μm、空隙率は20%、負極単位面積当たりに充填
された活物質と導電助剤の合計重量は13mg/cm2
であった。The negative electrode is the same as the negative electrode before immersion in the polymer solution in the above-described embodiment, and the thickness of the negative electrode after pressing is 1
60 μm, the porosity is 20%, and the total weight of the active material and the conductive auxiliary filled per unit area of the negative electrode is 13 mg / cm 2.
Met.
【0091】次に、こうして製造した正極と負極との間
に多孔性ポリマー電解質膜(厚さ25μm、多孔度40
%、P(VdF/HFP)製)を介在させて巻き回して
巻回型極板群とし、上記実施例1の電池と同様にして公
称容量800mAhの、比較例電池(F)を用意した。Next, a porous polymer electrolyte membrane (thickness: 25 μm, porosity: 40 μm) was placed between the positive electrode and the negative electrode thus produced.
%, Made of P (VdF / HFP)) to form a wound electrode group, and a comparative battery (F) having a nominal capacity of 800 mAh was prepared in the same manner as the battery of Example 1 described above.
【0092】[注液量と放電容量との関係]実施例電池
Xと比較例電池Fについて、注液量による充放電容量の
違いを調査した。電池を構成する正極、負極、および正
・負極間の短絡を防止する負極表面に形成した有孔性ポ
リマー電解質の空孔体積は充放電にともなって変化し、
充電時においては、正極、負極が膨張するため、組み立
て時よりも空孔体積は増加する。[Relationship Between Injected Amount and Discharge Capacity] The difference in charge / discharge capacity depending on the injected amount was examined for the battery X of the example and the battery F of the comparative example. The positive electrode constituting the battery, the negative electrode, and the pore volume of the porous polymer electrolyte formed on the negative electrode surface for preventing short circuit between the positive and negative electrodes change with charging and discharging,
At the time of charging, the positive electrode and the negative electrode expand, so that the volume of pores is larger than at the time of assembly.
【0093】そこで、注液量は空孔体積がもっとも大き
くなる充電状態の空孔体積(正極空孔体積、負極空孔体
積、負極表面に形成した多孔性ポリマー電解質の空孔体
積、および正極・負極間に備えた多孔性ポリマー膜また
は多孔性ポリマー電解質膜の空孔体積の総和)の10〜
120%とした。そして、室温において1CmA(800m
A)の電流で4.2Vまで充電し、続いて4.2Vの定
電圧で2時間充電した後、1.5CmA(1600mA)の電
流で2.75Vまで放電した。注液量の変化に対する放
電容量の変化を図12に示す。Therefore, the amount of liquid injected is the charged volume volume (the positive electrode volume, the negative electrode volume, the pore volume of the porous polymer electrolyte formed on the negative electrode surface, the positive electrode volume, (Total pore volume of the porous polymer membrane or porous polymer electrolyte membrane provided between the negative electrodes)
120%. Then, at room temperature, 1 CmA (800 mA
The battery was charged to 4.2 V with the current of A), subsequently charged for 2 hours at a constant voltage of 4.2 V, and then discharged to 2.75 V with a current of 1.5 CmA (1600 mA). FIG. 12 shows the change in the discharge capacity with respect to the change in the injection amount.
【0094】この結果から比較例電池(F)(図中の
△)においては注液量を120%よりも少なくすると
1.5CmAという高率での放電容量が急激に減少した
のに対し、本発明による電池X(図中の□)では液量を
少なくしてもその放電容量はあまり減少しなかった。こ
のことから、本発明の電池では、電池使用による電解液
の減少が生じても高率放電性能の劣化が抑制された電池
となることが分かった。From these results, in the comparative example battery (F) (△ in the figure), when the injection amount was smaller than 120%, the discharge capacity at a high rate of 1.5 CmA sharply decreased. In the battery X (□ in the figure) according to the invention, the discharge capacity did not decrease so much even when the liquid amount was reduced. From this, it was found that the battery of the present invention was a battery in which the deterioration of the high-rate discharge performance was suppressed even if the electrolyte solution was reduced due to the use of the battery.
【0095】[実施例2、3]正極活物質として、予め
表面にポリマーを備えたLiNi0.80Co0.17Al0.03O2を使用
し、負極活物質として、予め表面にポリマーを備えたグ
ラファイトを用いた電池についての実施例を示す。[Examples 2 and 3] LiNi 0.80 Co 0.17 Al 0.03 O 2 previously provided with a polymer was used as a positive electrode active material, and graphite previously provided with a polymer was used as a negative electrode active material. An example for a battery is shown.
【0096】正極は次のように製作した。真空中に保た
れたLiNi0.80Co0.17Al0.03O2に、P(VdF/HFP)1wt%を
N−メチル−2−ピロリドン(NMP)99wt%に溶
解した溶液を混合し、吸引濾過によって余分なP(VdF/HF
P)のNMP溶液を除去した。その後、120℃で乾燥を
行い、P(VdF/HFP)で被覆されたLiNi0.80Co0.17Al0.03O2
を製造した。次にこのLiNi0.80Co0.17Al0.03O248.7
wt%、アセチレンブラック2.7wt%、PVDF
3.3wt%、NMP45.3wt%を混合したもの
を、幅20mm、長さ480mm、厚さ20μmのアル
ミニウム箔の両面に塗布し、90℃で乾燥してNMPを
蒸発させて、正極本体を準備した。正極本体の空隙率は
68%であった。The positive electrode was manufactured as follows. A solution obtained by dissolving 1 wt% of P (VdF / HFP) in 99 wt% of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was mixed with LiNi 0.80 Co 0.17 Al 0.03 O 2 kept in a vacuum, and the excess was filtered by suction filtration. P (VdF / HF
The PMP NMP solution was removed. Thereafter, drying was performed at 120 ° C., and LiNi 0.80 Co 0.17 Al 0.03 O 2 coated with P (VdF / HFP)
Was manufactured. Next, this LiNi 0.80 Co 0.17 Al 0.03 O 2 48.7
wt%, acetylene black 2.7 wt%, PVDF
A mixture of 3.3 wt% and 45.3 wt% of NMP is applied to both sides of an aluminum foil having a width of 20 mm, a length of 480 mm and a thickness of 20 μm, and dried at 90 ° C. to evaporate the NMP to prepare a positive electrode body. did. The porosity of the positive electrode body was 68%.
【0097】次に、NMPに8wt%のP(VdF/HFP)を溶
解したポリマー溶液中に電極本体を浸漬し、電極本体に
ポリマー溶液を担持した。電極表面に余剰に付着したポ
リマー溶液をローラーを通して完全に除去した後、電極
本体を0.001M燐酸水溶液に浸漬してNMPの抽出
をおこなった。この電極を取り出し、130℃で乾燥を
おこない、その後プレスした。プレス後の正極の厚さは
170μmであった。有孔性ポリマー電解質を除いた電
極の空隙率は30%であった。単位面積当たりに充填さ
れた活物質と導電助剤の合計重量は21mg/cm2で
あった。Next, the electrode body was immersed in a polymer solution in which 8 wt% of P (VdF / HFP) was dissolved in NMP, and the polymer solution was carried on the electrode body. After the polymer solution excessively attached to the electrode surface was completely removed through a roller, the electrode body was immersed in a 0.001 M phosphoric acid aqueous solution to extract NMP. The electrode was taken out, dried at 130 ° C., and then pressed. The thickness of the positive electrode after pressing was 170 μm. The porosity of the electrode excluding the porous polymer electrolyte was 30%. The total weight of the active material and the conductive additive filled per unit area was 21 mg / cm 2 .
【0098】次に、負極の製造について説明する。真空
中に保たれたグラファイトに、P(VdF/HFP)1wt%をN
MP99wt%に溶解した溶液を混合し、吸引濾過によ
って余分なP(VdF/HFP)のNMP溶液を除去した。その
後、100℃で乾燥を行い、P(VdF/HFP)で被覆されたグ
ラファイトを製造した。このグラファイト81wt%、
PVdF9wt%、NMP10wt%を混合したものを
厚さ14μmの銅箔の両面に塗布し、90℃で乾燥して
NMPを蒸発させて負極本体を準備した。次に、電極を
平板プレスした。プレス後の負極の厚さは195μmで
あった。負極の空隙率は35%であった。負極単位面積
当たりに充填された活物質と導電助剤の合計重量は13
mg/cm2であった。Next, the production of the negative electrode will be described. 1% by weight of P (VdF / HFP) is added to graphite kept in vacuum
The solution dissolved in 99 wt% of MP was mixed, and excess NMP solution of P (VdF / HFP) was removed by suction filtration. Thereafter, drying was performed at 100 ° C. to produce graphite coated with P (VdF / HFP). 81% by weight of this graphite,
A mixture of 9 wt% of PVdF and 10 wt% of NMP was applied to both surfaces of a copper foil having a thickness of 14 μm, dried at 90 ° C. to evaporate the NMP, thereby preparing a negative electrode body. Next, the electrode was flat-pressed. The thickness of the negative electrode after pressing was 195 μm. The porosity of the negative electrode was 35%. The total weight of the active material and the conductive auxiliary filled per unit area of the negative electrode is 13
mg / cm 2 .
【0099】次に、NMP20 wt%のP(VdF/HFP)を溶
解したポリマー溶液中に負極を浸漬し、負極表面にポリ
マー溶液を担持させる。次に、ポリマー溶液を保持した
負極をローラー間のギャップを変化させて通すことによ
り、負極表面に担持させるポリマー溶液の厚みを80、
40μmとした。次に、この負極をイオン交換水に浸漬
してNMPの抽出をおこない、負極表面に有孔性ポリマ
ー電解質を形成した。Next, the negative electrode is immersed in a polymer solution in which P (VdF / HFP) containing 20 wt% of NMP is dissolved, and the polymer solution is carried on the surface of the negative electrode. Next, by passing the negative electrode holding the polymer solution by changing the gap between the rollers, the thickness of the polymer solution to be supported on the negative electrode surface is 80,
It was 40 μm. Next, this negative electrode was immersed in ion-exchanged water to extract NMP, thereby forming a porous polymer electrolyte on the negative electrode surface.
【0100】次に、表面に有孔性ポリマー電解質を形成
した負極を120℃で真空乾燥し、残存する水分を除去
した。負極表面に形成された有孔性ポリマー電解質の厚
みはそれぞれ25、10μmであった。25μmの有孔性
ポリマー電解質膜を形成したものを負極(A)、10μ
mの膜を形成したものを負極(B)とする。Next, the negative electrode having a porous polymer electrolyte formed on its surface was vacuum dried at 120 ° C. to remove residual moisture. The thickness of the porous polymer electrolyte formed on the negative electrode surface was 25 and 10 μm, respectively. A 25 μm porous polymer electrolyte membrane was formed into a negative electrode (A), 10 μm
The film formed with the film m is referred to as a negative electrode (B).
【0101】上記の工程を経て完成した正極と負極
(A)とを重ねて巻き回して巻回型極板群とし、これを
底面直径15mm、高さ47.0mmのステンレスケース中に挿入
して円筒形電池を組み立てた。その後、1Mの1MのLi
PF6を含むエチレンカーボネートと、ジエチルカーボ
ネートの混合(体積1:1)電解液を加え、最後に60
℃で48時間エージング処理を行い、公称容量800m
Ahの、本発明実施例2の電池(C)を用意した。The positive electrode and the negative electrode (A) completed through the above-described steps are superposed and wound to form a wound electrode plate group, which is inserted into a stainless case having a bottom diameter of 15 mm and a height of 47.0 mm to form a cylinder. The battery was assembled. Then, 1M 1M Li
A mixed (volume 1: 1) electrolyte solution of ethylene carbonate containing PF 6 and diethyl carbonate was added.
Aging treatment at 48 ° C for 48 hours, nominal capacity 800m
Ah, a battery (C) of Example 2 of the present invention was prepared.
【0102】上記ステンレスケースには溝を掘り(いわ
ゆる非復帰式の安全弁)、電池の内圧が上昇するとその
溝の部分に亀裂か生じて電池内部のガスが放出されるよ
うにし、電池ケースが破裂しないようにした。A groove is dug in the stainless steel case (a so-called non-return type safety valve). When the internal pressure of the battery rises, a crack is formed in the groove to release gas inside the battery, and the battery case is ruptured. I did not do it.
【0103】次に、上記工程を経て完成した正極と負極
(B)との間に有孔性ポリマー電解質膜(厚さ15μ
m、多孔度40%、P(VdF/HFP)製)を介在させ
て巻き回して巻回型極板群とし、これを底面直径15mm、
高さ47.0mmのステンレスケース中に挿入して円筒形電池
を組み立てた。その後、1Mの1MのLiPF6を含むエ
チレンカーボネートと、ジエチルカーボネートの混合
(体積1:1)電解液を加え、最後に60℃で48時間
エージング処理を行い、公称容量800mAhの、本発
明実施例3の電池(D)を用意した。Next, a porous polymer electrolyte membrane (having a thickness of 15 μm) was placed between the positive electrode and the negative electrode (B) completed through the above steps.
m, porosity 40%, made of P (VdF / HFP)) to form a wound electrode plate group, which has a bottom diameter of 15 mm,
The cylindrical battery was assembled by inserting it into a stainless steel case having a height of 47.0 mm. Thereafter, a mixed electrolyte (volume 1: 1) of ethylene carbonate containing 1 M of 1 M LiPF 6 and diethyl carbonate was added, and finally, aging treatment was performed at 60 ° C. for 48 hours to obtain a nominal capacity of 800 mAh according to the present invention. Battery No. 3 (D) was prepared.
【0104】上記実施例では電池ケースとして円筒型の
ものを使用したが、これに限定されるものではなく角型
ケース、アルミニウム製のラミネートケースなどを用い
てもよい。In the above embodiment, a cylindrical battery case is used. However, the present invention is not limited to this, and a rectangular case, an aluminum laminate case, or the like may be used.
【0105】[実施例4]正極は次のように製作した。真
空中に保たれたLiNi0.80Co0.17Al0.03O2に、P(VdF/HFP)
1wt%をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)99
wt%に溶解した溶液を混合し、吸引濾過によって余分
なP(VdF/HFP)のNMP溶液を除去した。その後、さらに
水に浸漬し、吸引濾過によって水を取り除き、120℃
で乾燥を行い、多孔性のP(VdF/HFP)で被覆されたLiNi
0.80Co0.17Al0.03O2を製造した。Example 4 A positive electrode was manufactured as follows. To LiNi 0.80 Co 0.17 Al 0.03 O 2 kept in vacuum, P (VdF / HFP)
1% by weight of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 99
The solution dissolved in wt% was mixed, and excess NMP solution of P (VdF / HFP) was removed by suction filtration. Then, it was further immersed in water, and the water was removed by suction filtration.
LiNi coated with porous P (VdF / HFP)
0.80 Co 0.17 Al 0.03 O 2 was produced.
【0106】その後は上記実施例2の電池と同一の処理
をおこなって正極が完成する。この正極活物質粒子表面
の電子顕微鏡写真を図13、14に示す。図13は、ポ
リマー被覆後の粒子表面の部分写真、図14はポリマー
被覆前の粒子表面写真である。Thereafter, the same processing as in the battery of Example 2 is performed to complete the positive electrode. Electron micrographs of the surface of the positive electrode active material particles are shown in FIGS. FIG. 13 is a partial photograph of the particle surface after polymer coating, and FIG. 14 is a particle surface photograph before polymer coating.
【0107】負極は次のようにして製作した。真空中に
保たれたグラファイトに、P(VdF/HFP)1wt%をNMP
99wt%に溶解した溶液を混合し、吸引濾過によって
余分なP(VdF/HFP)のNMP溶液を除去した。その後、さ
らに水に浸漬し、吸引濾過によって水を取り除き、10
0℃で乾燥を行い、多孔性のP(VdF/HFP)膜で被覆された
グラファイトを製造した。その後は、負極表面に形成す
る有孔性ポリマー電解質膜の形成方法を変更した以外は
上記実施例2の電池と同一の手法で負極が完成する。The negative electrode was manufactured as follows. 1% by weight of P (VdF / HFP) is added to graphite kept in vacuum by NMP
The solution dissolved in 99 wt% was mixed, and excess NMP solution of P (VdF / HFP) was removed by suction filtration. Then, it was further immersed in water, and the water was removed by suction filtration.
Drying was performed at 0 ° C. to produce graphite covered with a porous P (VdF / HFP) film. Thereafter, the negative electrode is completed in the same manner as in the battery of Example 2 except that the method of forming the porous polymer electrolyte membrane formed on the negative electrode surface is changed.
【0108】負極表面への有孔性ポリマー電解質の形成
は以下のようにしておこなった。まず、プレス後の負極
板上にスクリーン印刷法により、NMP20 wt%のP(V
dF/HFP)を溶解したポリマー溶液を塗布する。次に、メ
ッシュを負極板から取り除き、ポリマー溶液を電極表面
に担持した負極を水中に浸漬してNMPの抽出をおこな
い、負極表面に有孔性ポリマー電解質を形成した。この
処理を負極の両面に施した。負極表面上に形成した有孔
性ポリマー電解質膜の厚みは25μmであった。The formation of the porous polymer electrolyte on the negative electrode surface was performed as follows. First, NMP 20 wt% P (V
dF / HFP) is applied. Next, the mesh was removed from the negative electrode plate, and the negative electrode carrying the polymer solution on the electrode surface was immersed in water to extract NMP, thereby forming a porous polymer electrolyte on the negative electrode surface. This treatment was performed on both surfaces of the negative electrode. The thickness of the porous polymer electrolyte membrane formed on the negative electrode surface was 25 μm.
【0109】上記正極と上記負極とを用いて、その後は
上記実施例1と同一の処理を施して、公称容量800m
Ahの、本発明実施例4の電池(E)を用意した。Using the above-mentioned positive electrode and the above-mentioned negative electrode, the same processing as in the above-mentioned Example 1 is performed, and a nominal capacity of 800 m
A battery A of Example 4 of the present invention was prepared.
【0110】[比較例4]比較として、正極活物質とし
て、LiNi0.80Co0.17Al0.03O2を使用し、負極活物質とし
てグラファイトを用いた従来から既存の電池を製造し
た。正極は次のように製作した。まず、LiNi0.80Co0.17
Al0.03O248.7wt%、アセチレンブラック2.7w
t%、PVDF3.3wt%、NMP45.3wt%を
混合したものを、幅20mm、長さ480mm、厚さ2
0μmのアルミニウム箔の両面に塗布し、90℃で乾燥
してNMPを蒸発させて、正極本体を準備した。正極本
体の空隙率は68%であった。Comparative Example 4 For comparison, a conventional battery was manufactured using LiNi 0.80 Co 0.17 Al 0.03 O 2 as the positive electrode active material and graphite as the negative electrode active material. The positive electrode was manufactured as follows. First, LiNi 0.80 Co 0.17
Al 0.03 O 2 48.7 wt%, acetylene black 2.7 w
t%, 3.3 wt% of PVDF, and 45.3 wt% of NMP were mixed to obtain a mixture having a width of 20 mm, a length of 480 mm, and a thickness of 2 mm.
It was applied to both sides of a 0 μm aluminum foil, dried at 90 ° C., and NMP was evaporated to prepare a positive electrode body. The porosity of the positive electrode body was 68%.
【0111】その後、平板プレスをおこなった。プレス
後の正極の厚さは170μmであった。有孔性ポリマー
電解質を除いた電極の空隙率は30%であった。単位面
積当たりに充填された活物質と導電助剤の合計重量は2
1mg/cm2であった。Thereafter, a flat plate press was performed. The thickness of the positive electrode after pressing was 170 μm. The porosity of the electrode excluding the porous polymer electrolyte was 30%. The total weight of the active material and the conductive additive filled per unit area is 2
It was 1 mg / cm 2 .
【0112】次に、負極の製造について説明する。グラ
ファイト81wt%、PVdF9wt%、NMP10w
t%を混合したものを厚さ14μmの銅箔の両面に塗布
し、90℃で乾燥してNMPを蒸発させて負極本体を準
備した。次に、電極を平板プレスした。プレス後の負極
の厚さは195μmであった。負極の空隙率は35%で
あった。負極単位面積当たりに充填された活物質と導電
助剤の合計重量は13mg/cm2であった。Next, the production of the negative electrode will be described. Graphite 81wt%, PVdF9wt%, NMP10w
A mixture of t% was applied to both surfaces of a copper foil having a thickness of 14 μm, dried at 90 ° C. to evaporate NMP, and a negative electrode body was prepared. Next, the electrode was flat-pressed. The thickness of the negative electrode after pressing was 195 μm. The porosity of the negative electrode was 35%. The total weight of the active material and the conductive additive filled per unit area of the negative electrode was 13 mg / cm 2 .
【0113】次に、こうして製造した正極と負極との間
に多孔性ポリマー電解質膜(厚さ25μm、多孔度40
%、P(VdF/HFP)製)を介在させて巻き回して
巻回型極板群とし、これを底面直径15mm、高さ47.0mmの
ステンレスケース中に挿入して円筒形電池を組み立て
た。その後、1Mの1MのLiPF6を含むエチレンカー
ボネートと、ジエチルカーボネートの混合(体積1:
1)電解液を加え、最後に60℃で48時間エージング
処理を行い、公称容量800mAhの、比較例の電池
(F)を用意した。Next, a porous polymer electrolyte membrane (thickness 25 μm, porosity 40 μm) was placed between the positive electrode and the negative electrode thus produced.
%, Made of P (VdF / HFP)) to form a wound electrode group, which was inserted into a stainless case having a bottom diameter of 15 mm and a height of 47.0 mm to assemble a cylindrical battery. Then, a mixture of ethylene carbonate containing 1 M of 1 M LiPF 6 and diethyl carbonate (volume 1:
1) An electrolytic solution was added, and finally aging treatment was performed at 60 ° C. for 48 hours to prepare a battery (F) of a comparative example having a nominal capacity of 800 mAh.
【0114】[充放電特性]注液量による充放電特性の
違いを調査した。電池を構成する正極、負極、および正
・負極間の短絡を防止する負極表面に形成した有孔性ポ
リマー電解質の空孔体積は充放電にともなって変化す
る。上記実施例では、充電時において、正極、負極が膨
張するため、組み立て時よりも空孔体積は増加する。そ
こで、注液量は空孔体積がもっとも大きくなる充電状態
の空孔体積(正極空孔体積、負極空孔体積、負極表面に
形成した有孔性ポリマー電解質の空孔体積、および正極
・負極間に備えた有孔性ポリマー膜または有孔性ポリマ
ー電解質膜の空孔体積の総和)の10〜120%とし
た。[Charge / Discharge Characteristics] The difference in charge / discharge characteristics depending on the amount of liquid injected was investigated. The pore volume of the porous polymer electrolyte formed on the positive electrode, the negative electrode, and the negative electrode surface for preventing short circuit between the positive electrode and the negative electrode constituting the battery changes with charging and discharging. In the above embodiment, the positive electrode and the negative electrode expand at the time of charging, so that the pore volume is larger than at the time of assembly. Therefore, the amount of liquid injected is the pore volume in the charged state where the pore volume is the largest (positive pore volume, negative electrode pore volume, pore volume of the porous polymer electrolyte formed on the negative electrode surface, and between the positive electrode and the negative electrode). (Total pore volume of the porous polymer membrane or the porous polymer electrolyte membrane) provided in (1) above.
【0115】製作した本発明による電池(C)、
(D)、(E)および比較例の電池(F)を室温におい
て1CmA(800mA)の電流で4.2Vまで充電し、続い
て4.2Vの定電圧で2時間充電した後、1.5CmA
(1600mA)の電流で2.75Vまで放電した。注液量の
変化に対する放電容量の変化を図2に示す。The battery (C) according to the present invention thus produced,
The batteries (D) and (E) and the battery (F) of the comparative example were charged at room temperature with a current of 1 CmA (800 mA) to 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V for 2 hours, and then 1.5 CmA.
(1600 mA) and discharged to 2.75V. FIG. 2 shows the change in the discharge capacity with respect to the change in the injection amount.
【0116】この結果から比較例の電池(F)において
は注液量を120%よりも少なくすると1.5CmAと
いう高率での放電容量が急激に減少したのに対し、本発
明による電池(C)、(D)、(E)は液量を少なくし
ても、大きな放電容量を示した。From these results, in the battery (F) of the comparative example, when the injection amount was smaller than 120%, the discharge capacity at a high rate of 1.5 CmA was sharply reduced. ), (D) and (E) showed large discharge capacities even when the liquid volume was reduced.
【0117】[安全性試験]製作した電池を用いて次の
ような安全性試験をおこなった。本発明による電池
(C)、(D)、(E)、および従来から公知の電池
(F)を室温において1CAの電流で4.3Vまで充電
し、続いて4.3Vの定電圧で2時間充電した後、3m
mの釘を電池に刺して貫通させた。その結果を表2に示
す。[Safety Test] The following safety tests were performed using the manufactured batteries. The batteries (C), (D), (E) and the conventionally known batteries (F) according to the invention are charged at room temperature to 4.3 V with a current of 1 CA, followed by a constant voltage of 4.3 V for 2 hours. 3m after charging
The nail was pierced by piercing the battery. Table 2 shows the results.
【0118】[0118]
【表2】 この結果から、本発明による電池(C)、(D)、
(E)は、比較例の電池(F)よりも安全性に優れた電
池であることが分かり、また本発明においては電解液量
が少ないほど安全性に優れた電池とすることができるこ
とが明らかとなった。また、実施例1の電池についても
同様の試験を行った結果、実施例2,3,4の電池の方
が安全弁の作動しない電池の数が多いことがわかり、予
め表面にポリマーの形成された活物質を用いた電池の方
がより安全性に優れていることが分かった。[Table 2] From these results, the batteries (C), (D),
(E) was found to be a battery with higher safety than the battery (F) of the comparative example, and in the present invention, it was clear that the smaller the amount of the electrolyte, the better the safety of the battery. It became. In addition, as a result of performing the same test on the battery of Example 1, it was found that the batteries of Examples 2, 3, and 4 had a larger number of batteries in which the safety valve did not operate, and the polymer was formed on the surface in advance. It was found that the battery using the active material was more excellent in safety.
【0119】なお、上記実施例では、活物質表面の一部
を有孔性ポリマー電解質で被覆し、電極内部に有孔性ポ
リマー電解質を備えた正極と、活物質表面の一部を有孔
性ポリマー電解質で被覆し、電極表面に有孔性ポリマー
電解質を備えた負極との間に、さらに有孔性ポリマー電
解質膜を介在させて電池を製作したが、有孔性ポリマー
電解質膜のかわりに、ポリプロピレン製などのセパレー
タを用いた場合においても同様の結果を得ることができ
た。In the above embodiment, a part of the surface of the active material was covered with a porous polymer electrolyte, and a positive electrode having a porous polymer electrolyte inside the electrode and a part of the surface of the active material were covered with a porous polymer electrolyte. A battery was fabricated by coating with a polymer electrolyte and interposing a porous polymer electrolyte membrane between a negative electrode having a porous polymer electrolyte on the electrode surface, but instead of the porous polymer electrolyte membrane, Similar results were obtained when a separator made of polypropylene or the like was used.
【0120】また、本発明では、正極および負極の両方
の活物質粒子表面の一部に有孔性ポリマー電解質また
は、ポリマー電解質を備えたが、正極または負極の少な
くとも一方の活物質表面に備えるだけでも上記実施例と
同様に優れた結果が得られた。In the present invention, the porous polymer electrolyte or the polymer electrolyte is provided on a part of the surface of the active material particles of both the positive electrode and the negative electrode, but only the active material surface of at least one of the positive electrode and the negative electrode is provided. However, excellent results were obtained as in the above example.
【0121】さらに、正極または負極の少なくとも一方
の活物質粒子表面に備える材質としては単にポリマーで
もよく、少なくとも一方の活物質粒子表面にポリプロピ
レンを備えた活物質を用いて製作した本発明による電
池、有孔性ポリプロピレンを少なくとも一方の活物質粒
子表面に備えた活物質を用いて製作した本発明による電
池も上記実施例と同様に優れた結果が得られた。充放電
特性は上記実施例の本発明による電池(C)、(D)、
および(E)よりも若干であるが劣ったが、比較例の電
池(F)よりも優れた特性を有していた。Further, the material provided on the surface of at least one of the active material particles of the positive electrode and the negative electrode may be simply a polymer, and the battery according to the present invention manufactured using an active material having polypropylene on at least one of the active material particles, The battery according to the present invention, which was manufactured using an active material provided with porous polypropylene on at least one of the active material particle surfaces, also showed excellent results as in the above-described example. The charge and discharge characteristics of the batteries (C), (D), and
Although the battery was slightly inferior to (E) and (B), it had better characteristics than the battery (F) of the comparative example.
【0122】[0122]
【発明の効果】本発明によれば、多孔性ポリマー電解質
を用いた電池において、さらに、その急速充電性能と高
率放電性能を改善することができる。According to the present invention, in the battery using the porous polymer electrolyte, the rapid charging performance and the high rate discharging performance can be further improved.
【図1】 表面に多孔性ポリマー電解質層を担持させて
いない負極の放電電流密度と放電容量との関係を示す
図。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between discharge current density and discharge capacity of a negative electrode having no porous polymer electrolyte layer carried on its surface.
【図2】 表面に多孔性ポリマー電解質層を担持させた
負極の放電電流密度と放電容量との関係を示す図。FIG. 2 is a view showing the relationship between discharge current density and discharge capacity of a negative electrode having a porous polymer electrolyte layer carried on its surface.
【図3】 表面に多孔性ポリマー電解質層を担持させて
いない正極の放電電流密度と放電容量との関係を示す
図。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a discharge current density and a discharge capacity of a positive electrode having no porous polymer electrolyte layer carried on its surface.
【図4】 表面に多孔性ポリマー電解質を担持させた正
極の放電電流密度と放電容量との関係を示す図。FIG. 4 is a view showing a relationship between a discharge current density and a discharge capacity of a positive electrode having a porous polymer electrolyte supported on a surface thereof.
【図5】 実施例正極のプレス前の断面電子顕微鏡写
真。FIG. 5 is a cross-sectional electron micrograph of the positive electrode of Example before pressing.
【図6】 実施例正極のプレス前の表面電子顕微鏡写
真。FIG. 6 is a surface electron micrograph of the positive electrode of Example before pressing.
【図7】 実施例正極のプレス後の断面電子顕微鏡写
真。FIG. 7 is a cross-sectional electron micrograph of the positive electrode of Example after being pressed.
【図8】 多孔性ポリマー電解質を用いない比較例正極
のプレス前の断面電子顕微鏡写真。FIG. 8 is a cross-sectional electron micrograph of a comparative positive electrode without using a porous polymer electrolyte before pressing.
【図9】 多孔性ポリマー電解質を用いない比較例正極
のプレス後の断面電子顕微鏡写真。FIG. 9 is a cross-sectional electron micrograph of a comparative positive electrode after pressing without using a porous polymer electrolyte.
【図10】 多孔性ポリマー膜断面の電子顕微鏡写真。FIG. 10 is an electron micrograph of a cross section of a porous polymer film.
【図11】 多孔性ポリマー膜表面の電子顕微鏡写真。FIG. 11 is an electron micrograph of the surface of a porous polymer film.
【図12】 注液量の変化に対する放電容量の変化を示
す図。FIG. 12 is a diagram showing a change in discharge capacity with respect to a change in injection volume.
【図13】 ポリマー被覆後の粒子表面の部分電子顕微
鏡写真。FIG. 13 is a partial electron micrograph of the particle surface after polymer coating.
【図14】 ポリマー被覆前の粒子表面の部分電子顕微
鏡写真。FIG. 14 is a partial electron micrograph of the particle surface before polymer coating.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H003 AA01 BB12 BB32 BC01 BC04 BC05 5H014 AA02 AA07 CC01 CC04 EE02 5H029 AJ02 AJ05 AK02 AK03 AK05 AL01 AL02 AL03 AL06 AL12 AL19 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ02 BJ03 BJ04 BJ12 BJ14 DJ04 DJ08 DJ09 DJ13 DJ16 EJ12 HJ12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 5H003 AA01 BB12 BB32 BC01 BC04 BC05 5H014 AA02 AA07 CC01 CC04 EE02 5H029 AJ02 AJ05 AK02 AK03 AK05 AL01 AL02 AL03 AL06 AL12 AL19 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ02 BJ08 DJ09 DJ13 DJ16 EJ12 HJ12
Claims (2)
池であって、正極はその内部に多孔性ポリマー電解質を
備え、負極はその表面に一体となった多孔性ポリマー電
解質を備えていることを特徴とする非水電解質二次電
池。1. A battery comprising an electrode and a porous polymer electrolyte, wherein the positive electrode has a porous polymer electrolyte therein, and the negative electrode has an integral porous polymer electrolyte on its surface. Characteristic non-aqueous electrolyte secondary battery.
マーが形成された活物質粒子を含んでなることを特徴と
する請求項1記載の非水電解質二次電池。2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode or the negative electrode contains active material particles having a polymer formed on the surface thereof in advance.
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