JP2002042817A - Lithium secondary battery and its positive electrode producing method - Google Patents

Lithium secondary battery and its positive electrode producing method

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JP2002042817A
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Hiroshi Uejima
啓史 上嶋
Kenichiro Kami
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Manabu Yamada
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium secondary battery having a high capacity, superior charge/discharge cycles and less increasing internal resistance by using a water-soluble polymer superior in organic solvent resistance, as a binder. SOLUTION: The lithium secondary battery comprises a positive electrode containing a positive electrode active material having LiNiO2 compound represented by a formula LixNi1-yMyO2, where M is at least one element selected from the group consisting of Co, Mn, All, B, Ti, Mg and Fe, 0<x<=1.2, and 0<y<=0.25, and the binder for binding the positive electrode active material, and an electrolyte, the BET specific surface area of the LiNiO2 compound being 0.65 m2/g or smaller, the binder having the water-soluble polymer having electrolyte non-swelling property and the positive electrode active material having the surface coated with the water-soluble polymer. The lithium secondary battery is superior in charge/discharge cycling property, with less lowering capacity, less increasing internal resistance and less lowering discharge capacity.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池に
関し、特に正極活物質および結着剤を有するリチウム二
次電池に関する。
The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly to a lithium secondary battery having a positive electrode active material and a binder.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯電話や携帯ビデオカメラ等の
電気機器の電源として、高い重量エネルギー密度を持つ
ことから、リチウム電池の搭載が主流となりつつある。
このリチウム電池は、リチウムを含む正極活物質をも
ち、かつ充電時にはリチウムをリチウムイオンとして放
出し、放電時にはリチウムイオンを吸蔵することができ
る正極と、負極活物質をもち、充電時にはリチウムイオ
ンを吸蔵し放電時にはリチウムイオンを放出することが
できる負極と、有機溶媒にリチウムが含まれる支持塩よ
りなる電解質が溶解されてなる非水電解液と、から構成
される。
2. Description of the Related Art In recent years, a lithium battery is becoming mainstream because of its high weight energy density as a power source for electric equipment such as a cellular phone and a portable video camera.
This lithium battery has a positive electrode active material containing lithium and has a positive electrode capable of releasing lithium as lithium ions at the time of charging and occluding lithium ions at the time of discharging, and a negative electrode active material occluding lithium ions at the time of charging. It is composed of a negative electrode capable of releasing lithium ions at the time of discharge, and a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte made of a supporting salt containing lithium in an organic solvent is dissolved.

【0003】また、このようなリチウム電池は、重量エ
ネルギー密度を向上させるために、正極および負極がシ
ート状に形成され、同じくシート状に形成されたセパレ
ータを介して、シート状の正極および負極が巻回あるい
は積層された状態で、ケース内に納められている。シー
ト状の正極および負極は、集電体となる金属箔の表面
に、活物質を含む合剤層を形成した構造をしている。
Further, in such a lithium battery, in order to improve the weight energy density, the positive electrode and the negative electrode are formed in a sheet shape, and the sheet-shaped positive electrode and the negative electrode are formed via a separator formed in the same sheet shape. It is housed in a case in a wound or laminated state. The sheet-like positive electrode and negative electrode have a structure in which a mixture layer containing an active material is formed on the surface of a metal foil serving as a current collector.

【0004】ここで、リチウム電池に用いられる正極活
物質としては、一般には、LixCoO2、LixNi
2、LixMn24、LixFeO2、V25、Cr
25、MnO2、TiS2、MoS2などの遷移金属酸化
物およびカルコゲン酸化物が提案されている。
Here, as a positive electrode active material used for a lithium battery, Li x CoO 2 , Li x Ni
O 2 , Li x Mn 2 O 4 , Li x FeO 2 , V 2 O 5 , Cr
Transition metal oxides such as 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 and MoS 2 and chalcogen oxides have been proposed.

【0005】このリチウム電池用の正極活物質として
は、特にLixCoO2やLixNiO2、LixMn24
が4V級の非水電解質リチウム電池用正極活物質として
有望であることが知られている。これらのLi化合物の
中でも、LixNiO2は理論容量が最も大きく、安価で
安定した供給が可能な電池用正極活物質として期待され
ている。さらに、このLixNiO2には、添加元素Mを
添加したLixNi1-y y2で示される化合物を用いて
もよい。
As a positive electrode active material for this lithium battery,
Is especially LixCoOTwoAnd LixNiOTwo, LixMnTwoOFour
As a positive electrode active material for 4V class non-aqueous electrolyte lithium batteries
It is known to be promising. Of these Li compounds
Among them, LixNiOTwoHas the largest theoretical capacity, is inexpensive
Promising as a positive electrode active material for batteries that can be supplied stably
ing. Furthermore, this LixNiOTwoIn addition, the additional element M
Li addedxNi1-yM yOTwoUsing a compound represented by
Is also good.

【0006】これらの正極活物質を有する電極をシート
電極化する方法としては、特開平2−158055号に
示されるように、粉末状の活物質と導電剤とカルボキシ
メチルセルロース水溶液とポリテトラフルオロエチレン
の水性ディスバージョンとを均一に混合してペーストを
調整し、圧延アルミ箔のようなフィルム状の導電性箔上
に塗布、乾燥、圧延する方法が知られている。
As a method of forming an electrode having such a positive electrode active material into a sheet electrode, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-158055, a powdery active material, a conductive agent, a carboxymethylcellulose aqueous solution, and a polytetrafluoroethylene solution are used. There is known a method in which a paste is prepared by uniformly mixing an aqueous dispersion with a water-based dispersion, and the paste is applied, dried, and rolled on a film-like conductive foil such as a rolled aluminum foil.

【0007】このとき、ポリテトラフルオロエチレン、
カルボキシメチルセルロースといった耐有機溶媒性に優
れる樹脂が、結着剤として用いられている。これらの樹
脂は、リチウム電池の電解液の溶媒として広く用いられ
ているエチレンカーボネート(EC)、プロピレンカー
ボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)等
の有機溶媒に対しても膨潤、溶解することがなく、かつ
リチウム電池の使用により活物質が膨張、収縮しても活
物質が強固に結着した状態を維持できる。ここで、結着
剤が有機溶媒に対して膨潤や、溶解を生じると、その結
着力が低下し、サイクル特性の劣化が大きくなる。この
結果、これらの耐有機溶媒性に優れた結着剤を用いるこ
とで、電池として良好なサイクル特性を実現できる。さ
らに、電池の使用温度が高温になった場合、この差はよ
り顕著に表れるものである。
At this time, polytetrafluoroethylene,
A resin having excellent organic solvent resistance such as carboxymethyl cellulose is used as a binder. These resins do not swell and dissolve in organic solvents such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and diethyl carbonate (DEC), which are widely used as solvents for electrolytes of lithium batteries. In addition, even when the active material expands and contracts by using the lithium battery, the state where the active material is firmly bound can be maintained. Here, when the binder swells or dissolves in the organic solvent, the binding force decreases, and the deterioration of the cycle characteristics increases. As a result, by using these binders having excellent organic solvent resistance, good cycle characteristics as a battery can be realized. Further, when the operating temperature of the battery becomes high, this difference becomes more noticeable.

【0008】また、電極製造という観点からみても、結
着剤に、このような水分散性または水溶性の樹脂を用い
ることは、電極の製造時に有機溶媒を使用しなくなり、
有機溶媒の使用によるコストの上昇を抑えることができ
る。すなわち、有機溶媒を用いないことは、電極製造工
程において、有機溶媒自身に要していた溶媒コストの削
減、電極製造設備中に溶媒回収処理設備を必要としな
い、有機溶媒の廃液の産業廃棄物の低減等の効果を発揮
する。
Further, from the viewpoint of electrode production, the use of such a water-dispersible or water-soluble resin for the binder eliminates the use of an organic solvent during the production of the electrode.
An increase in cost due to the use of an organic solvent can be suppressed. In other words, the elimination of the use of an organic solvent reduces the cost of the solvent required for the organic solvent itself in the electrode manufacturing process, eliminates the need for solvent recovery processing equipment in the electrode manufacturing equipment, and reduces the industrial waste of organic solvent waste liquid. It has the effect of reducing the amount.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Lix
NiO2系の正極活物質は、リチウム電池の電池容量の
高容量化が可能であるが、結着剤に耐有機溶媒性に優れ
た水分散性または水溶性の樹脂を用いると、製造される
リチウム電池は、電池容量の低下、電荷移動抵抗の増大
による大電流放電特性の低下といった問題が発生してい
た。このことは、LixNiO2系正極活物質は、水との
反応性が高いため、電極作製時の水溶液系の活物質ペー
ストを調製するペースト調製工程において正極活物質の
表面でプロトンとリチウムイオンの交換反応が起こる、
あるいは活物質表面に水との反応により生じる被膜が形
成される等の現象が生じるため、電池性能が低下する。
However, Li x
The NiO 2 -based positive electrode active material can be used to increase the battery capacity of a lithium battery, but is manufactured using a water-dispersible or water-soluble resin having excellent organic solvent resistance as a binder. Lithium batteries have had problems such as a decrease in battery capacity and a decrease in large current discharge characteristics due to an increase in charge transfer resistance. This means that the Li x NiO 2 -based positive electrode active material has high reactivity with water, so that protons and lithium ions are present on the surface of the positive electrode active material during the paste preparation step of preparing an aqueous solution-based active material paste during electrode preparation. Exchange reaction occurs,
Alternatively, a phenomenon such as formation of a film formed by a reaction with water on the surface of the active material occurs, so that the battery performance is reduced.

【0010】このような課題に対し、水分の影響を除去
するために、非水有機溶媒にポリテトラフルオロエチレ
ンを分散させたペーストを作り、電極を作製するという
試みがなされているが、実用化に至るまでにはなってい
ない。すなわち、ポリテトラフルオロエチレンの非水有
機溶媒への分散性が悪い、ペースト作製時にポリテトラ
フルオロエチレン同士の絡み合いが発生してゲル化が生
じる、電極作製後に凝集物が発生し電池組み付け時に短
絡が多発する等の問題点があるためである。
[0010] In order to eliminate the influence of moisture, an attempt has been made to prepare a paste in which polytetrafluoroethylene is dispersed in a non-aqueous organic solvent to prepare an electrode. Has not been reached. In other words, polytetrafluoroethylene has poor dispersibility in a non-aqueous organic solvent, entanglement of polytetrafluoroethylene occurs during paste production, gelation occurs, aggregates are produced after electrode production, and short-circuiting occurs during battery assembly. This is because there are problems such as frequent occurrence.

【0011】このため、ポリテトラフルオロエチレンの
非水有機溶媒に対する分散性を向上させることを目的と
して、非水有機溶媒に可溶な化合物を添加する方法が提
案されている。たとえば、特開平8−106897号に
は、非水有機溶媒に可溶なポリフッ化ビニリデン(PV
DF)、ポリ塩化ビニリデンを添加することが、特開平
10−12243号にはポリビニルブチラールを添加す
る方法が開示されている。
For this reason, a method of adding a compound soluble in a non-aqueous organic solvent has been proposed for the purpose of improving the dispersibility of polytetrafluoroethylene in a non-aqueous organic solvent. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-108687 describes a polyvinylidene fluoride (PV) that is soluble in a non-aqueous organic solvent.
DF), polyvinylidene chloride is added, and JP-A-10-12243 discloses a method of adding polyvinyl butyral.

【0012】しかしながら、これらの添加される化合物
は、耐電解液性がポリテトラフルオロエチレンに比べ劣
るため、電解液に対して膨潤、溶解を生じるとともに、
充放電による電極活物質の膨張・収縮等により結着力が
低下し、サイクル劣化が大きくなってしまうという問題
が生じていた。
However, since these added compounds have inferior electrolytic solution resistance to polytetrafluoroethylene, they swell and dissolve in the electrolytic solution.
There has been a problem that the binding force is reduced due to expansion and contraction of the electrode active material due to charge and discharge, and cycle deterioration is increased.

【0013】また、電解液に対して膨潤、溶解しやすい
樹脂を結着剤として使用すると、結着剤による正極活物
質の被覆率が低下し、充放電時に電解液と正極活物質と
の接触面積が増大し、電解液と正極活物質との反応性が
増加する。電解液と正極活物質との反応が生じると、電
解液の分解反応等によりフッ化リチウム等の絶縁性被膜
が正極活物質表面に形成される。絶縁性被膜が形成され
ると、電池の内部抵抗が増加するといった問題が引き起
こされる。
When a resin that swells and dissolves easily in the electrolyte is used as the binder, the coverage of the cathode active material with the binder is reduced, and the contact between the electrolyte and the cathode active material during charge and discharge is reduced. The area increases, and the reactivity between the electrolytic solution and the positive electrode active material increases. When the reaction between the electrolytic solution and the positive electrode active material occurs, an insulating film such as lithium fluoride is formed on the surface of the positive electrode active material by a decomposition reaction of the electrolytic solution or the like. The formation of the insulating film causes a problem that the internal resistance of the battery increases.

【0014】本発明は上記実状に鑑みてなされたもので
あり、耐有機溶媒性に優れた水溶性高分子を結着剤とし
て用い、高容量かつ充放電サイクルに優れるとともに内
部抵抗の増加が抑えられたリチウム二次電池を提供する
ことを課題とする。
The present invention has been made in view of the above situation, and uses a water-soluble polymer having excellent organic solvent resistance as a binder, and has a high capacity and excellent charge / discharge cycles and suppresses an increase in internal resistance. It is an object to provide a rechargeable lithium secondary battery.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、正極活物質および結着剤について検討を重ねた結
果、正極活物質の比表面積を限定することで水との反応
に関与する面積を減少させ、かつ耐電解液性に優れた水
溶性高分子の被膜を正極活物質の表面に均一に形成する
ことにより充放電サイクルに伴う内部抵抗増加を抑制す
ることで上記課題を解決できることを見出した。
[0007] In order to solve the above-mentioned problems, as a result of repeated studies on the positive electrode active material and the binder, the specific surface area of the positive electrode active material is limited to thereby reduce the area involved in the reaction with water. It is possible to solve the above problem by suppressing the increase in internal resistance due to charge / discharge cycles by uniformly forming a water-soluble polymer film having excellent electrolyte resistance on the surface of the positive electrode active material. I found it.

【0016】すなわち、本発明のリチウム二次電池は、
式LixNi1-yy2(MはCo、Mn、Al、B、T
i、Mg、Feよりなる群から選ばれる少なくとも一種
の元素、0<x≦1.2、0<y≦0.25)で表され
るLiNiO2系化合物を有する正極活物質と、正極活
物質を結着する結着剤と、を含む正極と、電解液と、を
有するリチウム二次電池において、LiNiO2系化合
物のBET比表面積が0.65m2/g以下であり、か
つ結着剤が電解液に対して非膨潤性の水溶性高分子を有
し、正極活物質表面を水溶性高分子が被覆していること
を特徴とする。
That is, the lithium secondary battery of the present invention comprises:
Formula Li x Ni 1-y M y O 2 (M is Co, Mn, Al, B, T
a positive electrode active material having at least one element selected from the group consisting of i, Mg, and Fe, and a LiNiO 2 -based compound represented by 0 <x ≦ 1.2, 0 <y ≦ 0.25); In a lithium secondary battery having a positive electrode including a binder that binds to the electrolyte and an electrolyte, the BET specific surface area of the LiNiO 2 -based compound is 0.65 m 2 / g or less, and the binder is It has a water-soluble polymer that is non-swellable with respect to an electrolytic solution, and the surface of the positive electrode active material is coated with the water-soluble polymer.

【0017】本発明のリチウム二次電池は、正極活物質
のLiNiO2系化合物の表面の比表面積を低減するこ
とで、反応に関与する面積を減らし、電池製造時の水と
の反応による電池容量の低下を抑えている。また、結着
剤に耐有機溶媒性に優れた水溶性高分子を有し、この水
溶性高分子が正極活物質の表面を均一に被覆しているた
め内部抵抗の増加および放電容量の低下が抑制され、充
放電サイクル特性に優れた電池となっている。
In the lithium secondary battery of the present invention, the area involved in the reaction is reduced by reducing the specific surface area of the surface of the LiNiO 2 -based compound serving as the positive electrode active material, and the battery capacity due to the reaction with water during battery manufacture. Of the decline. In addition, since the binder contains a water-soluble polymer having excellent organic solvent resistance, and the water-soluble polymer uniformly covers the surface of the positive electrode active material, the internal resistance increases and the discharge capacity decreases. The battery is suppressed and has excellent charge / discharge cycle characteristics.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】(リチウム二次電池)本発明のリ
チウム二次電池は、正極活物質と、結着剤とを含む正極
と、電解液と、を有するリチウム二次電池である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Lithium Secondary Battery) The lithium secondary battery of the present invention is a lithium secondary battery having a positive electrode containing a positive electrode active material, a binder, and an electrolyte.

【0019】正極活物質は、式LixNi1-yy2(M
はCo、Mn、Al、B、Ti、Mg、Feよりなる群
から選ばれる少なくとも一種の元素、0<x≦1.2、
0<y≦0.25)で表されるLiNiO2系化合物を
有する。ここで、Mに複数の元素が用いられたときに
は、yは、この複数の元素の和を示す。
The positive electrode active material has the formula Li x Ni 1 -y My O 2 (M
Is at least one element selected from the group consisting of Co, Mn, Al, B, Ti, Mg, and Fe; 0 <x ≦ 1.2;
0 having LiNiO 2 based compound represented by <y ≦ 0.25). Here, when a plurality of elements are used for M, y indicates the sum of the plurality of elements.

【0020】また、LiNiO2系化合物は、BET比
表面積が0.65m2/g以下である。LiNiO2系化
合物のBET比表面積を0.65m2/g以下とするこ
とで、活物質表面での分散媒の水分により生じるプロト
ンとリチウムのイオン交換反応が抑制される。ここで、
BET比表面積が0.65m2/gを超えると、リチウ
ム二次電池の放電容量が低下するようになる。
The LiNiO 2 compound has a BET specific surface area of 0.65 m 2 / g or less. By setting the BET specific surface area of the LiNiO 2 -based compound to 0.65 m 2 / g or less, the ion exchange reaction between protons and lithium generated by the water in the dispersion medium on the active material surface is suppressed. here,
When the BET specific surface area exceeds 0.65 m 2 / g, the discharge capacity of the lithium secondary battery decreases.

【0021】ここで、比表面積の異なるLiNiO2
化合物よりなる正極活物質とポリテトラフルオロエチレ
ンを含む結着剤とを用いた正極を有する電池を作製し、
電池初期容量を測定した。正極活物質の比表面積の調節
は、活物質合成時の原材料の配合比、焼成温度、雰囲気
(酸素濃度、露点、CO2含有量等)を変えることで行
った。比表面積を変えた活物質サンプルにポリテトラフ
ルオロエチレンの水性ディスバージョンと水溶性セルロ
ース樹脂よりなる水系結着剤を用いて正極を作製し、こ
の正極を有する電池を作製した。この電池の初期放電容
量を測定した。また、比較として、結着剤にPVDFと
N−メチル−2−ピロリドン(NMP)とからなる有機
溶媒系結着剤を用いた電池も作製し、放電容量の測定を
行った。なお、この初期放電容量の測定方法は、実施例
の評価において行われた測定方法と同様の方法であっ
た。この測定結果を表1に示した。
Here, a battery having a positive electrode using a positive electrode active material made of a LiNiO 2 -based compound having a different specific surface area and a binder containing polytetrafluoroethylene was prepared.
The battery initial capacity was measured. The specific surface area of the positive electrode active material was adjusted by changing the mixing ratio of the raw materials, the firing temperature, and the atmosphere (oxygen concentration, dew point, CO 2 content, etc.) during the synthesis of the active material. A positive electrode was prepared using an aqueous dispersion of polytetrafluoroethylene and a water-based binder made of a water-soluble cellulose resin for an active material sample having a changed specific surface area, and a battery having this positive electrode was prepared. The initial discharge capacity of this battery was measured. As a comparison, a battery using an organic solvent-based binder composed of PVDF and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a binder was also prepared, and the discharge capacity was measured. The method for measuring the initial discharge capacity was the same as the method used in the evaluation of the examples. The measurement results are shown in Table 1.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】表1より、水系結着剤を用いた電池では、
正極活物質の比表面積が大きくなると、電池の初期放電
容量が低下していることがわかる。このことは、正極活
物質の比表面積が大きくなると、水系結着剤に含まれる
水分と反応するためであると考えられる。また、比表面
積が0.65m2/gの正極活物質を有する電池は、結
着剤に水系結着剤を用いても、有機溶媒系結着剤を用い
た場合とほぼ同等の電池初期容量を実現している。
As shown in Table 1, in the battery using the water-based binder,
It can be seen that the larger the specific surface area of the positive electrode active material, the lower the initial discharge capacity of the battery. This is considered to be because when the specific surface area of the positive electrode active material increases, the positive electrode active material reacts with moisture contained in the aqueous binder. In addition, the battery having a positive electrode active material having a specific surface area of 0.65 m 2 / g has a battery initial capacity that is substantially the same as that obtained when an organic solvent-based binder is used, even when an aqueous binder is used as the binder. Has been realized.

【0024】結着剤は、正極活物質を結着する。結着剤
は、電解液に対して非膨潤性の水溶性高分子を有し、正
極活物質の表面を均一に被覆している。このような結着
剤は、耐有機溶媒性に優れているため、リチウム電池の
電解液により膨潤、溶解することがなく、かつ電池の充
放電における正極活物質の膨張・収縮時に活物質を強固
に結着した状態を維持できるため、電池として良好なサ
イクル特性を実現できる。また、結着剤は、それ自身の
粘性により、増粘剤として機能させてもよい。
[0024] The binder binds the positive electrode active material. The binder has a water-soluble polymer that is non-swellable with respect to the electrolytic solution, and uniformly covers the surface of the positive electrode active material. Since such a binder has excellent organic solvent resistance, it does not swell or dissolve in an electrolyte of a lithium battery, and firmly binds the active material when the positive electrode active material expands and contracts during charge and discharge of the battery. Since the battery can maintain a state of being bonded to the battery, good cycle characteristics as a battery can be realized. The binder may function as a thickener due to its own viscosity.

【0025】また、結着剤が電解液に対して非膨潤性の
水溶性高分子を有することで、水溶性高分子が正極活物
質表面を均一に被覆することができ、リチウム二次電池
において正極活物質と電解液との反応を抑制することが
できる。
In addition, since the binder has a water-soluble polymer that is non-swellable with respect to the electrolytic solution, the water-soluble polymer can uniformly cover the surface of the positive electrode active material, and can be used in a lithium secondary battery. The reaction between the positive electrode active material and the electrolytic solution can be suppressed.

【0026】すなわち、リチウム二次電池の製造工程中
の電極ペースト作製時に、結着剤の水溶性高分子が水に
均一に溶解するため、水溶性高分子が均一に溶解した電
極ペーストが調製され、正極活物質表面に水溶性高分子
が均一に被覆される。
That is, when preparing the electrode paste during the manufacturing process of the lithium secondary battery, since the water-soluble polymer of the binder is uniformly dissolved in water, an electrode paste in which the water-soluble polymer is uniformly dissolved is prepared. In addition, the surface of the positive electrode active material is uniformly coated with the water-soluble polymer.

【0027】また、正極活物質表面に形成された水溶性
高分子の被膜が常に電解液と接するため、電解液に膨潤
しない非膨潤性の水溶性高分子が用いられる。また、水
溶性高分子は、電解液に溶解しない。すなわち、電解液
に溶解しないことで、水溶性高分子により正極活物質表
面に形成された被膜が保持される。
Since the water-soluble polymer film formed on the surface of the positive electrode active material is always in contact with the electrolyte, a non-swellable water-soluble polymer that does not swell in the electrolyte is used. Further, the water-soluble polymer does not dissolve in the electrolytic solution. That is, the film formed on the surface of the positive electrode active material by the water-soluble polymer is retained by not dissolving in the electrolytic solution.

【0028】このような水溶性高分子としては、メチル
セルロース(MC)、カルボキシメチルセルロース(C
MC)、エチルセルロース(EC)、ヒドロキシエチル
セルロース(HEC)、ヒドロキシプロピルメチルセル
ロース(HPMC)、ヒドロキシエチルメチルセルロー
ス(HEMC)等のセルロース類、ポリアクリル酸塩等
をあげることができる。
Examples of such water-soluble polymers include methylcellulose (MC), carboxymethylcellulose (C
MC), ethylcellulose (EC), hydroxyethylcellulose (HEC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) and other celluloses, and polyacrylates.

【0029】水溶性高分子は、水溶性セルロースがより
好ましい。
The water-soluble polymer is more preferably water-soluble cellulose.

【0030】結着剤は、正極に可とう性を付与する樹脂
を有することが好ましい。すなわち、結着剤が正極に可
とう性を付与する樹脂を有することで、正極が可とう性
を有することとなり、製造時等において正極の取り扱い
が容易となる。詳しくは、結着剤として水溶性高分子の
みを用いて正極活物質、導電剤および集電体を結着する
ことは可能であるが、作製された正極は可とう性が乏し
いため、取り扱い時やシート状の正極を捲回させる時に
活物質層にひび割れや活物質層の脱落等の正極の損傷が
生じやすくなるためである。
The binder preferably has a resin that imparts flexibility to the positive electrode. That is, when the binder has a resin that imparts flexibility to the positive electrode, the positive electrode has flexibility, and handling of the positive electrode becomes easy during manufacturing and the like. Specifically, it is possible to bind the positive electrode active material, the conductive agent and the current collector using only a water-soluble polymer as a binder, but the prepared positive electrode has poor flexibility, so This is because the positive electrode is likely to be damaged such as cracks in the active material layer or falling off of the active material layer when the positive electrode in the form of a sheet is wound.

【0031】また、正極に可とう性を付与する樹脂は、
耐電解液性に優れていることが好ましい。すなわち、正
極に可とう性を付与する樹脂は、結着剤として用いられ
るため、電解液に対して膨潤や溶解を生じると、水溶性
高分子が正極活物質表面に形成した被膜が破損を生じる
ようになるためである。
The resin for imparting flexibility to the positive electrode is as follows:
It is preferable to have excellent resistance to electrolyte. That is, since the resin that imparts flexibility to the positive electrode is used as a binder, when it swells or dissolves in the electrolytic solution, a film formed of the water-soluble polymer on the surface of the positive electrode active material causes damage. This is because

【0032】この正極に可とう性を付与する樹脂として
は、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PF
A)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(E
TFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
体(EPE)等のフッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ
エチレン、ポリオレフィン等のオレフィン類、ポリイミ
ド樹脂等の樹脂をあげることができる。
As a resin for imparting flexibility to the positive electrode, for example, polytetrafluoroethylene (PTF)
E), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer (PF
A), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (E
Examples include fluorine-based resins such as TFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkylvinylether copolymer (EPE), acrylic resins, olefins such as polyethylene and polyolefin, and resins such as polyimide resins.

【0033】正極に可とう性を付与する樹脂は、フッ素
系樹脂であることが好ましい。すなわち、フッ素系樹脂
は、電解液に対して、膨潤、溶解を生じないため、結着
剤として用いた電池の電池特性を向上させることができ
る。ここで、本発明のリチウム二次電池は、結着剤にフ
ッ素系樹脂を用いることが好ましいが、フッ素系以外の
樹脂や高分子材料を結着剤に用いることを排除するもの
ではない。
The resin for imparting flexibility to the positive electrode is preferably a fluorine resin. That is, since the fluorinated resin does not swell or dissolve in the electrolytic solution, the battery characteristics of the battery used as the binder can be improved. Here, in the lithium secondary battery of the present invention, it is preferable to use a fluorine-based resin as the binder, but it does not exclude the use of a resin or a polymer material other than the fluorine-based resin as the binder.

【0034】フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオ
ロエチレンがより好ましい。
As the fluororesin, polytetrafluoroethylene is more preferable.

【0035】LiNiO2系化合物は、X線粉末解析測
定結果における(006)面、(102)面および(1
01)面のピーク強度比(I006+I102)/I101が、
0.421以下であることが好ましい。すなわち、Li
NiO2系化合物の結晶性を高め、結晶構造を強化する
ことで、リチウム二次電池のサイクル特性の低下を抑え
ることができる。これは、以下に示す理由によるためで
ある。
The LiNiO 2 -based compound has the (006) plane, the (102) plane and the (1) plane in the X-ray powder analysis measurement results.
01) plane peak intensity ratio (I 006 + I 102 ) / I 101
It is preferably 0.421 or less. That is, Li
By increasing the crystallinity of the NiO 2 -based compound and strengthening the crystal structure, it is possible to suppress a decrease in the cycle characteristics of the lithium secondary battery. This is for the following reason.

【0036】すなわち、理想的なLiNiO2の構造と
しては、酸素層の間にLi+層、Ni 3+層が存在する層
状岩塩構造(α−NaFeO2構造)である。しかし、
Ni3+は、Ni2+に還元されやすく、またNi2+のイオ
ン半径(0.83Å)がLi+のイオン半径(0.90
Å)とほぼ等しいため、LiNiO2合成時に生じるL
+欠損サイトにNi2+が混入しやすくなっており、
[Li+ 1-xNi2+ x3b[Ni3+3a[O2- 26Cという
構造になりやすくなっている。このLi+ 3bサイトにN
2+が混入すると、局部的に電気化学的に不活性な構造
ができるとともに、Li+の拡散を妨げるようになる。
このため、結晶性の低いLiNiO2を電極活物質とし
て用いた場合には、電池容量の低下や耐久性の低下とい
った問題が生じるようになっていた。
That is, the ideal LiNiOTwoStructure and
Then, Li between the oxygen layers+Layer, Ni 3+Layer where layer exists
Rock salt structure (α-NaFeOTwoStructure). But,
Ni3+Is Ni2+Easily reduced to Ni2+Io
The radius (0.83Å) is Li+Ion radius (0.90
Å) is almost equal to LiNiOTwoL generated during synthesis
i+Ni at the missing site2+Is easy to mix,
[Li+ 1-xNi2+ x]3b[Ni3+]3a[O2- Two]6CThat
It is easy to be structured. This Li+ 3bN on site
i2+Is locally electrochemically inactive when
And Li+Will prevent the spread of
For this reason, LiNiO with low crystallinityTwoAs the electrode active material
If used, the battery capacity and durability will decrease.
Problems had arisen.

【0037】そこで、このLiNiO2の結晶性を定量
的に表す方法として、X線回折を用いた結晶構造解析に
よる(006)面に起因する回折強度I006と(10
2)面に起因する回折強度I102との和を(101)面
に起因する回折強度I101で除した値(I006+I102
/I101を用いた。この値が小さいほど結晶欠陥が少な
く、強固な結合力を持っている。
Therefore, as a method of quantitatively expressing the crystallinity of LiNiO 2 , diffraction intensity I 006 and (10) caused by the (006) plane by crystal structure analysis using X-ray diffraction are described.
2) The value obtained by dividing the sum of the diffraction intensity I 102 caused by the plane and the diffraction intensity I 101 caused by the (101) plane (I 006 + I 102 ).
/ I 101 was used. The smaller this value is, the smaller the crystal defects are, and the stronger the bonding strength is.

【0038】ここで、LiNiO2系化合物のピーク強
度比(I006+I102)/I101と電池特性の関係につい
て測定し、この測定結果を表2に示した。詳しくは、比
表面積が一定でありかつXRDのピーク強度比が異なる
正極活物質と、ポリテトラフルオロエチレンを含む結着
剤とを用いた正極を有する電池を作製し、充放電試験後
の放電容量を測定した。まず、合成時の原材料の配合
比、焼成温度、雰囲気(酸素濃度、露点、CO2 含有量
等)を変えることにより、BET比表面積を保ったま
ま、ピーク強度比(I006+I102)/I101の異なるL
iNi0.81Co0.15Al0.042のLiNiO2系化合物
よりなる正極活物質サンプルを作製した。この正極活物
質にポリテトラフルオロエチレンの水性ディスバージョ
ンと水溶性セルロース樹脂とからなる水系結着剤を用い
た正極を有する電池を作製し、初期放電容量および充放
電試験後の放電容量を測定した。このとき、この正極活
物質のBET比表面積は、0.65m2/gであった。
また、それぞれの正極活物質を用いて、PVDFおよび
NMPよりなる有機溶媒系の結着剤を用いたリチウム電
池も作製した。なお、初期放電容量およびサイクル特性
の測定は、後述の実施例に記載の測定方法を用いた。
Here, the relationship between the peak intensity ratio (I 006 + I 102 ) / I 101 of the LiNiO 2 -based compound and the battery characteristics was measured, and the measurement results are shown in Table 2. Specifically, a battery having a positive electrode using a positive electrode active material having a constant specific surface area and a different XRD peak intensity ratio and a binder containing polytetrafluoroethylene was prepared, and the discharge capacity after a charge / discharge test was performed. Was measured. First, the peak intensity ratio (I 006 + I 102 ) / I is maintained while maintaining the BET specific surface area by changing the mixing ratio of raw materials at the time of synthesis, the firing temperature, and the atmosphere (oxygen concentration, dew point, CO 2 content, etc.). 101 different L
A positive electrode active material sample composed of a LiNiO 2 compound of iNi 0.81 Co 0.15 Al 0.04 O 2 was prepared. A battery having a positive electrode using an aqueous binder composed of an aqueous dispersion of polytetrafluoroethylene and a water-soluble cellulose resin as the positive electrode active material was prepared, and the initial discharge capacity and the discharge capacity after the charge / discharge test were measured. . At this time, the BET specific surface area of the positive electrode active material was 0.65 m 2 / g.
In addition, a lithium battery using an organic solvent-based binder composed of PVDF and NMP was also manufactured using each of the positive electrode active materials. The measurement of the initial discharge capacity and the cycle characteristics was performed by the measurement method described in the examples described later.

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】表2より、水系結着剤を用いた電池は、ピ
ーク強度比によらずに、有機溶剤系結着剤を用いた電池
と同等の158(mAh/g)の初期放電容量が実現さ
れている。また、充放電試験後の放電容量比は、ピーク
強度比(I006+I102)/I 101が0.421以下の活
物質を用いた電池では、有機溶剤系結着剤を用いた電池
よりも優れていることがわかる。
As shown in Table 2, the batteries using the aqueous binder were
Batteries that use organic solvent-based binders regardless of the peak strength ratio
158 (mAh / g) initial discharge capacity equivalent to
Have been. The discharge capacity ratio after the charge / discharge test is
Intensity ratio (I006+ I102) / I 101Is less than 0.421
For batteries using substances, batteries using organic solvent-based binders
It turns out that it is superior.

【0041】正極活物質は、式LiaMnbMec4(M
eはCo、Cu、Fe、Ni、Zn、Al、Cr、T
i、MgおよびVよりなる群から選ばれる少なくとも一
種の元素、1≦a≦1.15、0≦c≦0.35、a+
b+c=3)で表されるLiMnO4系化合物を有する
ことが好ましい。このLiMnO4系化合物を正極活物
質に配合することで、リチウム二次電池の充放電曲線を
調節することができるようになる。この結果、充放電特
性の異なるリチウム二次電池を得ることができ、リチウ
ム二次電池の使用の用途が広がることとなる。詳しく
は、LiMn24系化合物を配合することで正極活物質
の充放電曲線にずれが生じ、LiMn24系化合物の配
合量を変化させることでずれの量が変化する。充放電曲
線が異なると、同一電位からの充放電容量が変化するよ
うになる。この結果、リチウム二次電池の充放電特性が
変化することとなる。ここで、LiMn24系化合物
は、任意の割合で正極活物質に配合することができる。
The positive electrode active material, wherein Li a Mn b Me c O 4 (M
e is Co, Cu, Fe, Ni, Zn, Al, Cr, T
at least one element selected from the group consisting of i, Mg and V, 1 ≦ a ≦ 1.15, 0 ≦ c ≦ 0.35, a +
It is preferable to have a LiMnO 4 -based compound represented by b + c = 3). By blending this LiMnO 4 -based compound into the positive electrode active material, the charge / discharge curve of the lithium secondary battery can be adjusted. As a result, lithium secondary batteries having different charge / discharge characteristics can be obtained, and the use of the lithium secondary batteries can be expanded. Specifically, the deviation in the charge-discharge curve of the positive electrode active material is caused by blending a LiMn 2 O 4 compounds, the amount of displacement by changing the amount of LiMn 2 O 4 compounds is changed. If the charge / discharge curves are different, the charge / discharge capacity from the same potential changes. As a result, the charge / discharge characteristics of the lithium secondary battery change. Here, the LiMn 2 O 4 -based compound can be added to the positive electrode active material at an arbitrary ratio.

【0042】電解液は、通常のリチウム二次電池に用い
られる電解液を用いることができる。この電解液として
は、例えば、1、2−ジメトキシエタン、1、2−ジエ
トキシエタン、プロピレンカーボネート、エチレンカー
ボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドラフラン、
1、3−ジオキソラン、ジエチレンカーボネート、ジメ
チルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの単
独または2種以上の混合溶媒に、例えば、LiCF3
3、LiC49SO3、LiClO4、LiPF6、Li
BF4、LiN(CF3 SO2)(CF3 SO2)、Li
N(C49SO 2)(CF3SO2)、LiN(C25
2)(C25SO2)などの電解質を単独または2種以
上を溶解させて調整した有機溶媒系の電解液を用いるこ
とができる。
The electrolyte is used for a normal lithium secondary battery.
Electrolyte solution can be used. As this electrolyte
Is, for example, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-die
Toxiethane, propylene carbonate, ethylene car
Bonate, γ-butyrolactone, tetrahydrafuran,
1,3-dioxolane, diethylene carbonate,
Simple materials such as chill carbonate and ethyl methyl carbonate
In a single or a mixture of two or more solvents, for example, LiCFThreeS
OThree, LiCFourF9SOThree, LiClOFour, LiPF6, Li
BFFour, LiN (CFThreeSOTwo) (CFThreeSOTwo), Li
N (CFourF9SO Two) (CFThreeSOTwo), LiN (CTwoFFiveS
OTwo) (CTwoFFiveSOTwo) Etc. alone or two or more
Use an organic solvent-based electrolyte solution prepared by dissolving the
Can be.

【0043】本発明のリチウム二次電池は、正極活物
質、結着剤および電解液以外は、通常のリチウム二次電
池に用いられる形態とすることができる。また、本発明
のリチウム二次電池は、その構造は特に限定されるもの
でなく、正極および負極をシート状に形成し、セパレー
タを介して交互に積層させた積層型の電極体を有する積
層型電極電池でも、シート状の正極および負極をセパレ
ータを介して巻回させた巻回型の電極体を有する巻回型
電極電池としてもよい。
The lithium secondary battery of the present invention can be in a form used for ordinary lithium secondary batteries, except for the positive electrode active material, the binder and the electrolyte. In addition, the structure of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and a stacked type having a stacked electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are formed in a sheet shape and alternately stacked via a separator. The electrode battery may also be a wound electrode battery having a wound electrode body in which a sheet-shaped positive electrode and a sheet-shaped negative electrode are wound via a separator.

【0044】シート状の正極および負極は、活物質、導
電材、結着材等を混合して得られた合材が集電体に塗布
されて形成されたことが好ましい。
The sheet-like positive electrode and negative electrode are preferably formed by applying a mixture obtained by mixing an active material, a conductive material, a binder and the like to a current collector.

【0045】本発明のリチウム二次電池に用いることが
できる負極活物質、集電体およびセパレータとしては、
たとえば、以下に示されるものを用いることができる。
The negative electrode active material, current collector and separator that can be used in the lithium secondary battery of the present invention include:
For example, the following can be used.

【0046】負極活物質としては、鱗片状黒鉛、球状黒
鉛、アモルファスカーボンなどのリチウムを吸蔵、放出
可能な炭素材料、またはリチウム金属等をあげることが
できる。
Examples of the negative electrode active material include carbon materials capable of occluding and releasing lithium, such as flaky graphite, spherical graphite, and amorphous carbon, and lithium metal.

【0047】正極の集電体としては、例えば、アルミニ
ウム、ステンレスなど、負極の集電体としては、例え
ば、銅、ニッケルなどを網、パンチドメタル、フォーム
メタルや板状に加工した箔などを用いることができる。
The current collector for the positive electrode is, for example, aluminum or stainless steel, and the current collector for the negative electrode is, for example, a net, punched metal, foam metal, foil processed into a plate shape, or the like made of copper, nickel, or the like. Can be used.

【0048】セパレ−タとしては、例えば、厚さ10〜
50(μm)で、開孔率30〜70%の微多孔性ポリプ
ロピレンフィルムまたは微多孔性ポリエチレンフィルム
などを用いることができる。
As a separator, for example, a thickness of 10 to
A microporous polypropylene film or a microporous polyethylene film having a pore size of 50 (μm) and a porosity of 30 to 70% can be used.

【0049】本発明のリチウム二次電池は、正極活物質
表面の比表面積を低減することで、反応に関与する面積
を減少させ、水との反応による電池容量の低下を抑えて
いる。また、結着剤に耐有機溶媒性に優れた水溶性高分
子を用い、正極活物質の表面を均一に被覆しているため
内部抵抗の増加を抑制し、電解液に対して膨潤、溶解を
生じることがないとともに、電池の充放電時に電極活物
質が膨張・収縮をしても活物質を強固に結着した状態を
維持できる。このため、充放電サイクルに優れた電池と
なっている。
In the lithium secondary battery of the present invention, the area involved in the reaction is reduced by reducing the specific surface area of the surface of the positive electrode active material, and the reduction in battery capacity due to the reaction with water is suppressed. In addition, a water-soluble polymer with excellent organic solvent resistance is used as the binder, and the surface of the positive electrode active material is uniformly coated, thereby suppressing an increase in internal resistance and swelling and dissolving the electrolyte. This does not occur, and the state in which the active material is firmly bound can be maintained even if the electrode active material expands and contracts during charging and discharging of the battery. Therefore, the battery has an excellent charge / discharge cycle.

【0050】(リチウム二次電池用正極の製造方法)本
発明のリチウム二次電池用正極の製造方法は、式Lix
Ni1-yy2(MはCo、Mn、Al、B、Ti、M
g、Feよりなる群から選ばれる少なくとも一種の元
素、0<x≦1.2、0<y≦0.25)で表され、B
ET比表面積が0.65m2/g以下であるLiNiO2
系化合物を有する正極活物質と、リチウム二次電池に用
いられる電解液に対して非膨潤性の水溶性高分子を有す
る結着剤と、水と、を混合してペースト状活物質混合体
を調整するペースト調整工程と、ペースト状活物質混合
体を集電体に塗布する塗布工程と、を有することを特徴
とする。
(Method for Producing a Positive Electrode for a Lithium Secondary Battery) The method for producing a positive electrode for a lithium secondary battery according to the present invention is represented by the formula Li x
Ni 1-y M y O 2 (M is Co, Mn, Al, B, Ti, M
g, at least one element selected from the group consisting of Fe, 0 <x ≦ 1.2, 0 <y ≦ 0.25), and B
LiNiO 2 having an ET specific surface area of 0.65 m 2 / g or less
A positive electrode active material having a base compound, a binder having a water-soluble polymer that is non-swelling with respect to an electrolyte used in a lithium secondary battery, and water are mixed to form a paste-like active material mixture. A paste adjusting step of adjusting the paste; and a coating step of applying the paste-like active material mixture to the current collector.

【0051】本発明のリチウム二次電池用正極の製造方
法は、正極活物質と、結着剤と、水と、を混合してペー
スト状活物質混合体を調整するペースト調整工程を有す
る。このペースト調整工程は、結着剤にリチウム二次電
池に用いられる電解液に対して非膨潤性の水溶性高分子
を用いているため、水を媒質として用いることができ
る。この結果、有機溶媒を用いないため、電池の製造に
要するコストを低減させることができるようになる。ま
た、ペースト調製工程が正極活物質と、結着剤と、水
と、を混合してペースト状活物質混合体を調整すること
で、正極活物質の表面に結着剤よりなる被膜を形成する
ことができる。
The method for producing a positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention includes a paste adjusting step of adjusting a paste-like active material mixture by mixing a positive electrode active material, a binder, and water. In this paste adjustment step, water can be used as a medium because a water-soluble polymer that is non-swellable with respect to an electrolyte used for a lithium secondary battery is used as a binder. As a result, since no organic solvent is used, the cost required for manufacturing the battery can be reduced. Further, in the paste preparation step, the coating of the binder is formed on the surface of the positive electrode active material by adjusting the paste-like active material mixture by mixing the positive electrode active material, the binder, and water. be able to.

【0052】なお、ペースト調整工程は、正極活物質
と、結着剤と、水と、が混合したペースト状活物質混合
体を調整する工程であり、この混合体を調整できる方法
であればどのような方法で調整してもよい。
The paste adjusting step is a step of adjusting a paste-like active material mixture in which the positive electrode active material, the binder, and water are mixed. The adjustment may be made in such a manner.

【0053】正極活物質は、式LixNi1-yy2(M
はCo、Mn、Al、B、Ti、Mg、Feよりなる群
から選ばれる少なくとも一種の元素、0<x≦1.2、
0<y≦0.25)で表される化合物を有する。
The positive electrode active material has the formula Li x Ni 1 -y My O 2 (M
Is at least one element selected from the group consisting of Co, Mn, Al, B, Ti, Mg, and Fe; 0 <x ≦ 1.2;
0 <y ≦ 0.25).

【0054】また、LiNiO2系化合物は、BET比
表面積が0.65m2/g以下である。LiNiO2系化
合物のBET比表面積を0.65m2/g以下とするこ
とで、LiNiO2系化合物表面での水分によるプロト
ンとリチウムのイオン交換反応の発生を抑制しているた
めと考えられる。また、BET比表面積が0.65m2
/gを超えると、水と反応を生じ、初期放電容量が低下
する。
The LiNiO 2 compound has a BET specific surface area of 0.65 m 2 / g or less. It is considered that by setting the BET specific surface area of the LiNiO 2 -based compound to 0.65 m 2 / g or less, the occurrence of ion exchange reaction between protons and lithium due to moisture on the surface of the LiNiO 2 -based compound is suppressed. Further, the BET specific surface area is 0.65 m 2.
/ G, the reaction with water occurs, and the initial discharge capacity decreases.

【0055】結着剤は、リチウム二次電池に用いられる
電解液に対して非膨潤性の水溶性高分子を有する。結着
剤が電解液に対して非膨潤性の水溶性高分子を有するこ
とで、ペースト調製工程において水溶性高分子が正極活
物質表面を均一に被覆することができ、製造された正極
を用いたリチウム二次電池において正極活物質と電解液
との反応を抑制することができる。
The binder has a water-soluble polymer which is non-swellable with respect to the electrolyte used for the lithium secondary battery. Since the binder has a water-soluble polymer that is non-swellable with respect to the electrolytic solution, the water-soluble polymer can uniformly cover the surface of the positive electrode active material in the paste preparation step. The reaction between the positive electrode active material and the electrolyte can be suppressed in the lithium secondary battery.

【0056】すなわち、結着剤が水溶性高分子を有する
ことで、ペースト調製工程において、水に均一に溶解
し、この溶液中に正極活物質が分散するため、水溶性高
分子が均一に被覆した正極活物質が得られるようにな
る。
That is, since the binder has a water-soluble polymer, it is uniformly dissolved in water in the paste preparation step, and the positive electrode active material is dispersed in this solution, so that the water-soluble polymer is uniformly coated. The obtained positive electrode active material can be obtained.

【0057】また、正極活物質表面に形成された水溶性
高分子の被膜は、電池が形成されたときに常に電解液と
接するようになるため、水溶性高分子には電解液に膨潤
しない非膨潤性の水溶性高分子が用いられる。また、水
溶性高分子は、電解液に溶解しない。すなわち、電解液
に溶解しないことで、水溶性高分子により正極活物質表
面に形成された被膜が保持される。
The water-soluble polymer film formed on the surface of the positive electrode active material is always in contact with the electrolyte when the battery is formed, so that the water-soluble polymer does not swell in the electrolyte. A swellable water-soluble polymer is used. Further, the water-soluble polymer does not dissolve in the electrolytic solution. That is, the film formed on the surface of the positive electrode active material by the water-soluble polymer is retained by not dissolving in the electrolytic solution.

【0058】このような結着剤は、耐有機溶媒性に優れ
ているため、リチウム電池の電解液により膨潤、溶解す
ることがなく、かつ充放電により活物質が膨張、収縮を
しても活物質を強固に結着した状態を維持できるため、
リチウム電池に良好なサイクル特性を生じさせる。ま
た、結着剤は、それ自身の粘性により、増粘剤として作
用させてもよい。
Since such a binder is excellent in organic solvent resistance, it does not swell or dissolve in an electrolyte of a lithium battery, and is active even if the active material expands and contracts by charging and discharging. Because it is possible to maintain a state where substances are firmly bound,
Causes lithium batteries to have good cycling characteristics. Also, the binder may act as a thickener due to its own viscosity.

【0059】このような水溶性高分子としては、メチル
セルロース(MC)、カルボキシメチルセルロース(C
MC)、エチルセルロース(EC)、ヒドロキシエチル
セルロース(HEC)、ヒドロキシプロピルメチルセル
ロース(HPMC)、ヒドロキシエチルメチルセルロー
ス(HEMC)等のセルロース類、ポリアクリル酸塩等
をあげることができる。
Examples of such a water-soluble polymer include methyl cellulose (MC) and carboxymethyl cellulose (C
MC), ethylcellulose (EC), hydroxyethylcellulose (HEC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) and other celluloses, and polyacrylates.

【0060】水溶性高分子は、水溶性セルロースがより
好ましい。
The water-soluble polymer is more preferably water-soluble cellulose.

【0061】結着剤は、正極に可とう性を付与する樹脂
を有することが好ましい。すなわち、結着剤が正極に可
とう性を付与する樹脂を有することで、正極が可とう性
を有することとなり、製造時等において正極の取り扱い
が容易となる。詳しくは、結着剤として水溶性高分子の
みを用いて正極活物質、導電剤および集電体を結着する
ことは可能であるが、作製された正極は可とう性が乏し
いため、取り扱い時やシート状の正極を捲回させる時に
活物質層にひび割れや活物質層の脱落等の正極の損傷が
生じやすくなるためである。
The binder preferably has a resin that imparts flexibility to the positive electrode. That is, when the binder has a resin that imparts flexibility to the positive electrode, the positive electrode has flexibility, and handling of the positive electrode becomes easy during manufacturing and the like. Specifically, it is possible to bind the positive electrode active material, the conductive agent and the current collector using only a water-soluble polymer as a binder, but the prepared positive electrode has poor flexibility, so This is because the positive electrode is likely to be damaged such as cracks in the active material layer or falling off of the active material layer when the positive electrode in the form of a sheet is wound.

【0062】また、正極に可とう性を付与する樹脂は、
耐電解液性に優れていることが好ましい。すなわち、正
極に可とう性を付与する樹脂は、結着剤として用いられ
るため、電解液に対して膨潤や溶解を生じると、水溶性
高分子が正極活物質表面に形成した被膜が破損を生じる
ようになるためである。
The resin that imparts flexibility to the positive electrode is:
It is preferable to have excellent resistance to electrolyte. That is, since the resin that imparts flexibility to the positive electrode is used as a binder, when it swells or dissolves in the electrolytic solution, a film formed of the water-soluble polymer on the surface of the positive electrode active material causes damage. This is because

【0063】この正極に可とう性を付与する樹脂として
は、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PF
A)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(E
TFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
体(EPE)等のフッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ
エチレン、ポリオレフィン等のオレフィン類、ポリイミ
ド樹脂等の樹脂をあげることができる。
As a resin for imparting flexibility to the positive electrode, for example, polytetrafluoroethylene (PTF)
E), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer (PF
A), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (E
Examples include fluorine-based resins such as TFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkylvinylether copolymer (EPE), acrylic resins, olefins such as polyethylene and polyolefin, and resins such as polyimide resins.

【0064】正極に可とう性を付与する樹脂は、フッ素
系樹脂であることが好ましい。すなわち、フッ素系樹脂
は、電解液に対して、膨潤、溶解を生じないため、結着
剤として用いた電池の電池特性を向上させることができ
る。ここで、本発明においては、結着剤にフッ素系樹脂
を用いることが好ましいが、フッ素系以外の樹脂や高分
子材料を結着剤に用いることを排除するものではない。
The resin that imparts flexibility to the positive electrode is preferably a fluororesin. That is, since the fluorinated resin does not swell or dissolve in the electrolytic solution, the battery characteristics of the battery used as the binder can be improved. Here, in the present invention, it is preferable to use a fluorine-based resin as the binder, but it is not excluded that a non-fluorine-based resin or a polymer material is used as the binder.

【0065】フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオ
ロエチレンがより好ましい。
As the fluororesin, polytetrafluoroethylene is more preferable.

【0066】結着剤が非膨潤性を示すリチウム二次電池
に用いられる電解液は、通常のリチウム二次電池に用い
られる電解液を用いることができる。この電解液として
は、例えば、1、2−ジメトキシエタン、1、2−ジエ
トキシエタン、プロピレンカーボネート、エチレンカー
ボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドラフラン、
1、3−ジオキソラン、ジエチレンカーボネート、ジメ
チルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの単
独または2種以上の混合溶媒に、例えば、LiCF3
3、LiC49SO3、LiClO4、LiPF6、Li
BF4、LiN(CF3 SO2)(CF3 SO2)、Li
N(C49SO2)(CF3SO2)、LiN(C25
2)(C25SO2)などの電解質を単独または2種以
上を溶解させて調整した有機溶媒系の電解液を用いるこ
とができる。
As the electrolyte used for the lithium secondary battery in which the binder exhibits non-swelling properties, an electrolyte used for a normal lithium secondary battery can be used. Examples of the electrolyte include 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrafuran,
A single solvent such as 1,3-dioxolane, diethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, or a mixture of two or more solvents, for example, LiCF 3 S
O 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiClO 4 , LiPF 6 , Li
BF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) (CF 3 SO 2 ), Li
N (C 4 F 9 SO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN (C 2 F 5 S
An organic solvent-based electrolytic solution prepared by dissolving an electrolyte such as O 2 ) (C 2 F 5 SO 2 ) alone or by dissolving two or more thereof can be used.

【0067】正極活物質は、式LiaMnbMec4(M
eはCo、Cu、Fe、Ni、Zn、Al、Cr、T
i、MgおよびVよりなる群から選ばれる少なくとも一
種の元素、1≦a≦1.15、0≦c≦0.35、a+
b+c=3)で表されるLiMn24系化合物を有する
ことが好ましい。正極活物質にLiMn24系化合物を
有することでリチウム二次電池の電池特性を変化させる
ことができる。
[0067] The positive electrode active material, wherein Li a Mn b Me c O 4 (M
e is Co, Cu, Fe, Ni, Zn, Al, Cr, T
at least one element selected from the group consisting of i, Mg and V, 1 ≦ a ≦ 1.15, 0 ≦ c ≦ 0.35, a +
It is preferable to have a LiMn 2 O 4 compound represented by b + c = 3). By having a LiMn 2 O 4 compound as the positive electrode active material, the battery characteristics of the lithium secondary battery can be changed.

【0068】塗布工程は、ペースト状活物質混合体を集
電体に塗布する工程である。このペースト状活物質混合
体の集電体への塗布は、通常のペースト状活物質混合体
の塗布に用いられている方法を用いることができる。こ
の塗布方法としては、例えば、ダイコータ、コンマコー
タ、リーバースローラー、ドクターブレード等の塗布方
法をあげることができる。
The application step is a step of applying the paste-like active material mixture to the current collector. The application of the paste-like active material mixture to the current collector can be performed by a method used for the usual application of the paste-like active material mixture. Examples of the application method include an application method using a die coater, a comma coater, a reverse roller, a doctor blade, or the like.

【0069】塗布工程は、集電体に塗布されたペースト
状活物質混合体を乾燥させる乾燥工程を有することが好
ましい。集電体に塗布されたペースト状活物質混合体を
乾燥させることで、その後の取り扱いにおいて、ペース
ト状活物質混合体が集電体の表面を流動してその塗布厚
さに変化が生じなくなる。
The coating step preferably includes a drying step of drying the paste-like active material mixture applied to the current collector. By drying the paste-like active material mixture applied to the current collector, the paste-like active material mixture flows on the surface of the current collector during subsequent handling, so that the applied thickness does not change.

【0070】本発明のリチウム二次電池用正極の製造方
法は、ペースト状活物質混合体が塗布された集電体を押
圧する圧着工程を有することが好ましい。すなわち、集
電体の表面に塗布されたペースト状活物質混合体を押圧
することで、集電体に圧着させるとともに、正極の重量
エネルギー密度を向上させる。この圧着工程は、乾燥工
程が施されたペースト状活物質混合体を押圧することが
好ましい。
The method for producing a positive electrode for a lithium secondary battery according to the present invention preferably includes a pressure bonding step of pressing the current collector coated with the paste-like active material mixture. That is, by pressing the paste-like active material mixture applied to the surface of the current collector, the paste is pressed against the current collector and the weight energy density of the positive electrode is improved. In the pressing step, it is preferable to press the paste-like active material mixture that has been subjected to the drying step.

【0071】本発明のリチウム二次電池用正極の製造方
法により製造された正極は、通常のリチウム二次電池に
用いることができる。すなわち、本発明の製造方法によ
り製造された正極を用いたリチウム二次電池は、正極以
外の負極、セパレータ等には、従来のリチウム二次電池
に用いられたものと同様のものを用いることができる。
また、このときのリチウム二次電池の製造方法は、従来
のリチウム二次電池の製造方法と同様の方法を用いるこ
とができる。
The positive electrode manufactured by the method for manufacturing a positive electrode for a lithium secondary battery according to the present invention can be used for an ordinary lithium secondary battery. That is, in the lithium secondary battery using the positive electrode manufactured by the manufacturing method of the present invention, a negative electrode other than the positive electrode, a separator, and the like may be the same as those used in the conventional lithium secondary battery. it can.
At this time, as a method for manufacturing the lithium secondary battery, a method similar to the conventional method for manufacturing a lithium secondary battery can be used.

【0072】本発明のリチウム二次電池用正極の製造方
法は、比表面積が低減された正極活物質を用いること
で、反応に関与する面積を減少させ、水との反応による
電池容量の低下を抑えている。また、結着剤に耐有機溶
媒性に優れた水溶性高分子を用い、正極活物質の表面を
均一に被覆しているため内部抵抗の増加を抑制し、電解
液に対して膨潤、溶解を生じることがないとともに、電
池の充放電時に電極活物質が膨張・収縮をしても活物質
を強固に結着した状態を維持できる。このため、本発明
の製造方法により製造された正極を用いたリチウム二次
電池は、充放電サイクルに優れた電池となっている。
In the method for producing a positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention, the area involved in the reaction is reduced by using the positive electrode active material having a reduced specific surface area, and the reduction in battery capacity due to the reaction with water is prevented. I am holding it down. In addition, a water-soluble polymer with excellent organic solvent resistance is used as the binder, and the surface of the positive electrode active material is uniformly coated, thereby suppressing an increase in internal resistance and swelling and dissolving the electrolyte. This does not occur, and the state in which the active material is firmly bound can be maintained even if the electrode active material expands and contracts during charging and discharging of the battery. For this reason, the lithium secondary battery using the positive electrode manufactured by the manufacturing method of the present invention is a battery excellent in charge and discharge cycles.

【0073】さらに、正極の結着剤に耐有機溶媒性に優
れた水溶性高分子を用いているため、有機溶媒を使用す
ることなく、正極を製造することができる。このため、
有機溶媒の使用に要していた、安全管理上のコストや、
有機溶媒自身の材料コスト、等を削減することが可能と
なり、安全かつ安価に正極を製造することができる。
Further, since a water-soluble polymer having excellent organic solvent resistance is used for the binder of the positive electrode, the positive electrode can be manufactured without using an organic solvent. For this reason,
The cost of safety management required for the use of organic solvents,
The material cost of the organic solvent itself can be reduced, and the positive electrode can be manufactured safely and inexpensively.

【0074】[0074]

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。The present invention will be described below with reference to examples.

【0075】本発明の実施例として、リチウム二次電池
を作製した。
As an example of the present invention, a lithium secondary battery was manufactured.

【0076】なお、実施例において用いられた正極活物
質のBET比表面積およびXRDは、以下の測定方法に
より測定された。
The BET specific surface area and XRD of the positive electrode active material used in the examples were measured by the following measuring methods.

【0077】(BET比表面積)(株)島津製作所製、
型式:フローソープII2300を用い、窒素吸着法に
よるBET比表面積(以下、窒素BET比表面積と示
す)を測定した。
(BET specific surface area) manufactured by Shimadzu Corporation
Model: BET specific surface area by nitrogen adsorption method (hereinafter referred to as nitrogen BET specific surface area) was measured using Flow Soap II2300.

【0078】(XRD)理学(株)製、型式:RINT
2000を用いて、X線源:CuKα1、管電圧:50
(kV)、管電流:100(mA)、発散スリット:1
/2(deg)、散乱スリット:1/2(deg)、受
光スリット:0.15(mm)、走査モ−ド:連続、走
査範囲:15°〜75°で回折強度の測定を行った。
(XRD) Rigaku Co., Ltd., Model: RINT
2000, X-ray source: CuKα 1 , tube voltage: 50
(KV), tube current: 100 (mA), divergence slit: 1
/ 2 (deg), scattering slit: 1/2 (deg), light receiving slit: 0.15 (mm), scanning mode: continuous, scanning range: 15 ° to 75 °, and the diffraction intensity was measured.

【0079】そのデータをRISM定性分析プログラム
を用い、曲率5.0でバックグラウンド除去を行った
後、(Kα1/Kα2)の強度比を0.5に設定し、Kα
2による影響を除去した。
After the data was subjected to background removal at a curvature of 5.0 using a RISM qualitative analysis program, the intensity ratio of (Kα 1 / Kα 2 ) was set to 0.5 and Kα
The effect of 2 was removed.

【0080】ここで得られたデータから各指数面に対応
するX線の回折強度を読み取り、LiNiO2正極活物
質において結晶性の目安となる006面、102面、お
よび101面もピーク強度比:(I006+I102)/I
101を求めた。
The X-ray diffraction intensity corresponding to each index plane was read from the obtained data, and the 006, 102, and 101 planes, which are indicative of the crystallinity of the LiNiO 2 cathode active material, also had peak intensity ratios: (I 006 + I 102 ) / I
I asked for 101 .

【0081】(実施例1)実施例1は、図1に示される
円筒形リチウム二次電池100である。
Example 1 Example 1 is a cylindrical lithium secondary battery 100 shown in FIG.

【0082】この円筒形リチウム二次電池100は、リ
チウムを含む正極活物質をもち、かつ充電時にはリチウ
ムをリチウムイオンとして放出し、放電時にはリチウム
イオンを吸蔵することができる正極1と、炭素材料から
なる負極活物質をもち、充電時にはリチウムイオンを吸
蔵し放電時にはリチウムイオンを放出することができる
負極2と、有機溶媒にリチウムが含まれる支持塩が溶解
されてなる非水電解液3とを備えたリチウム二次電池で
ある。
This cylindrical lithium secondary battery 100 has a positive electrode active material containing lithium, and releases lithium as lithium ions during charging and can occlude lithium ions during discharging. A negative electrode 2 having a negative electrode active material that can occlude lithium ions during charging and release lithium ions during discharging, and a non-aqueous electrolyte 3 in which a supporting salt containing lithium is dissolved in an organic solvent. Lithium secondary battery.

【0083】正極1は、正極集電体11と、正極集電体
11の表面上に形成された正極活物質と結着剤とを有す
る正極合剤層12と、正極集電体11に接合された正極
集電リード13と、からなる電極である。
The positive electrode 1 is joined to a positive electrode current collector 11, a positive electrode mixture layer 12 formed on the surface of the positive electrode current collector 11 and having a positive electrode active material and a binder, and a positive electrode current collector 11. And the positive electrode current collecting lead 13 thus formed.

【0084】正極活物質は、LiNi0.81Co0.15Al
0.042であり、窒素BET比表面積が0.65m2
g、XRDによるピーク強度比:(I006+I102)/I
101が0.421であるリチウムニッケル酸化物であ
り、結着剤は、カルボキシメチルセルロースナトリウム
塩水溶液とPTFEとの混合物である。
The positive electrode active material was LiNi 0.81 Co 0.15 Al
0.04 O 2 , and the nitrogen BET specific surface area is 0.65 m 2 /
g, peak intensity ratio by XRD: (I 006 + I 102 ) / I
101 is 0.421 lithium nickel oxide, and the binder is a mixture of carboxymethylcellulose sodium salt aqueous solution and PTFE.

【0085】負極2は、負極集電体21と、負極集電体
21の表面上に形成された負極活物質を有する負極合剤
層22と、負極集電体21に接合された負極集電リード
23と、からなる電極である。
The negative electrode 2 includes a negative electrode current collector 21, a negative electrode mixture layer 22 having a negative electrode active material formed on the surface of the negative electrode current collector 21, and a negative electrode current collector bonded to the negative electrode current collector 21. And a lead 23.

【0086】また、正極1と負極2とは、セパレータ4
を介して巻回した状態で、ケース7内に保持されてい
る。また、正極1および負極2の集電リード13、23
は、それぞれケースの正極端子部5および負極端子部6
と接続されている。
The positive electrode 1 and the negative electrode 2 are
And is held in the case 7 in a state wound. Also, the current collecting leads 13 and 23 of the positive electrode 1 and the negative electrode 2
Are the positive terminal part 5 and the negative terminal part 6 of the case, respectively.
Is connected to

【0087】セパレ−タは、厚さが25μmのポリエチ
レン製多孔質膜を、電解液にはエチレンカーボネート
(EC)とをジエチレンカーボネート(DEC)を3
0:70の体積比で混合した溶媒に電解質として1mo
l/リットルのLiPF6を溶解させたものを用いた。
The separator is a polyethylene porous membrane having a thickness of 25 μm. The electrolyte is ethylene carbonate (EC) and diethylene carbonate (DEC).
1 mo as an electrolyte in a solvent mixed at a volume ratio of 0:70
A solution in which 1 / liter of LiPF 6 was dissolved was used.

【0088】実施例1のリチウム二次電池を、以下の手
順で作製した。
The lithium secondary battery of Example 1 was manufactured according to the following procedure.

【0089】(正極の製造)まず、正極活物質が87w
t%、導電剤としてアセチレンブラック(品番:HS−
100)10wt%、増粘剤としても機能する結着剤と
して2wt%のカルボキシメチルセルロースナトリウム
塩水溶液をカルボキシメチルセルロースナトリウムの固
形分が2wt%となるように混合し、二軸攪拌機にて1
時間攪拌する。その後、結着剤として固形分比率約50
%のPTFE水性ディスバージョンをPTFEの固形分
が1wt%となるように添加し、真空乳化攪拌装置を使
い30分間攪拌する。このようにして得られたペースト
をコンマコータにてアルミ箔上に片面あたり目付量8.
56(mg/cm2)で両面に塗布する。
(Production of Positive Electrode) First, 87 w
t%, acetylene black as conductive agent (Model: HS-
100) An aqueous solution of carboxymethylcellulose sodium salt of 10% by weight and 2% by weight of carboxymethylcellulose sodium salt as a binder which also functions as a thickener is mixed so that the solid content of sodium carboxymethylcellulose is 2% by weight, and the mixture is mixed with a twin screw stirrer.
Stir for hours. Then, as a binder, a solid content ratio of about 50
% PTFE aqueous dispersion is added so that the solid content of PTFE becomes 1 wt%, and the mixture is stirred for 30 minutes using a vacuum emulsification stirrer. The paste obtained in this manner is coated on an aluminum foil with a comma coater, and the basis weight per one side is 8.
Apply on both sides at 56 (mg / cm 2 ).

【0090】次に、この電極をロールプレス機に通し、
線圧0.74(ton/cm)の荷重をかけ、電極密度
を2.41(g/cm2)にする。その後、この電極を
幅5.4(cm)、長さ86(mm)にカットし、電流
取り出し用のリードタブ溶接部として長さ2.5(c
m)分の電極合剤を掻き取った。この電極の有効反応面
積は5.4(cm)×83.5(cm)×2=901.
8(cm2 )であった。
Next, this electrode was passed through a roll press machine,
A load of a linear pressure of 0.74 (ton / cm) is applied to bring the electrode density to 2.41 (g / cm 2 ). Thereafter, this electrode was cut into a width of 5.4 (cm) and a length of 86 (mm), and a length of 2.5 (c) was used as a lead tab weld for current extraction.
m) of the electrode mixture was scraped off. The effective reaction area of this electrode is 5.4 (cm) × 83.5 (cm) × 2 = 901.
8 (cm 2 ).

【0091】(負極の製造)負極活物質として鱗片状グ
ラファイト92.5wt%、結着剤としてPVDF7.
5wt%を用い、N−メチル−2−ピロリドン中にPV
DFを溶解した溶液にグラファイトを分散させたペース
トを作製し、正極と同様にコンマコータを用いて銅箔上
に片面あたりの目付量が5.1(mg/cm2 )となる
ように両面にペーストを塗布した。その後、ロールプレ
ス機を通し、線圧0.25(ton/cm)の荷重をか
け、電極密度を1.25(g/cm2)にまで上昇させ
た電極を作製した。次に、この電極を幅5.6(c
m)、長さ90.5(cm)にカットし、電流取り出し
用のリートタブ溶接部として長さ0.5(cm)分の電
極合剤を掻き取った。この電極の有効反応面積は、5.
6(cm)×90(cm)×2=1008(cm2 )で
あった。
(Production of Negative Electrode) 92.5 wt% of flaky graphite as a negative electrode active material and PVDF7.
5% by weight of PV in N-methyl-2-pyrrolidone
A paste in which graphite was dispersed in a solution in which DF was dissolved was prepared, and the paste was applied to both sides of the copper foil using a comma coater in the same manner as the positive electrode so that the basis weight per side was 5.1 (mg / cm 2 ). Was applied. Thereafter, a load of a linear pressure of 0.25 (ton / cm) was applied through a roll press to produce an electrode whose electrode density was increased to 1.25 (g / cm 2 ). Next, this electrode was made to have a width of 5.6
m) and cut to a length of 90.5 (cm), and the electrode mixture for a length of 0.5 (cm) was scraped off as a reed tab welding part for extracting current. The effective reaction area of this electrode is 5.
6 (cm) × 90 (cm) × 2 = 1,008 (cm 2 ).

【0092】(電池の組立)以上で得られた正極および
負極をセパレータを介した状態で巻回させて、巻回型電
極を形成し、この電極をケースの内部に挿入した。この
とき、集電リードがケースの正極端子および負極端子に
接合された。
(Assembly of Battery) The positive electrode and the negative electrode obtained as described above were wound with a separator interposed therebetween to form a wound electrode, and this electrode was inserted into the case. At this time, the current collecting lead was joined to the positive terminal and the negative terminal of the case.

【0093】その後、ケース内に電解液が注入され、ケ
ースが閉じられた。
Thereafter, the electrolytic solution was injected into the case, and the case was closed.

【0094】以上の手順により、実施例1の円筒形リチ
ウム二次電池が製造された。
By the above procedure, the cylindrical lithium secondary battery of Example 1 was manufactured.

【0095】(比較例1)比較例1は、正極の結着剤に
ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いた以外は、実
施例1と同様の円筒形リチウム二次電池である。ここ
で、バインダにPVDFを用いたときの正極は、N−メ
チル−2−ピロリドン中にPVDFを溶解し、この溶液
に正極活物質および導電剤を分散させたペーストを作成
し、このペーストをアルミ箔に塗布することで製造し
た。
Comparative Example 1 Comparative Example 1 is a cylindrical lithium secondary battery similar to Example 1 except that polyvinylidene fluoride (PVDF) was used as a binder for the positive electrode. Here, the positive electrode when PVDF was used as the binder was prepared by dissolving PVDF in N-methyl-2-pyrrolidone, forming a paste in which the positive electrode active material and the conductive agent were dispersed in this solution, and forming this paste into aluminum. Manufactured by applying to foil.

【0096】(実施例2)実施例2は、正極活物質の窒
素BET比表面積が0.55(m2 /g)である以外
は、実施例1と同様の円筒形リチウム二次電池である。
Example 2 Example 2 is a cylindrical lithium secondary battery similar to Example 1 except that the nitrogen BET specific surface area of the positive electrode active material was 0.55 (m 2 / g). .

【0097】(比較例2)比較例2は、正極活物質の窒
素BET比表面積が0.83(m2/g)である以外
は、実施例1と同様の円筒形リチウム二次電池である。
Comparative Example 2 Comparative Example 2 is a cylindrical lithium secondary battery similar to Example 1 except that the nitrogen BET specific surface area of the positive electrode active material is 0.83 (m 2 / g). .

【0098】(比較例3)比較例3は、正極活物質の窒
素BET比表面積が1.04(m2/g)である以外
は、実施例1と同様の円筒形リチウム二次電池である。
Comparative Example 3 Comparative Example 3 is a cylindrical lithium secondary battery similar to Example 1 except that the nitrogen BET specific surface area of the positive electrode active material is 1.04 (m 2 / g). .

【0099】(比較例4)比較例4は、正極の結着剤に
PVDFを用いた以外は、比較例3と同様の円筒形リチ
ウム二次電池である。
Comparative Example 4 Comparative Example 4 is a cylindrical lithium secondary battery similar to Comparative Example 3 except that PVDF was used as a binder for the positive electrode.

【0100】(実施例3)実施例3は、正極活物質のX
RDによるピーク強度比:(I006+I102)/I 101
0.412である以外は、実施例1と同様の円筒形リチ
ウム二次電池である。
Example 3 In Example 3, the positive electrode active material X
Peak intensity ratio by RD: (I006+ I102) / I 101But
Except for 0.412, the same cylindrical shape as in Example 1 was used.
Secondary battery.

【0101】(比較例5)比較例5は、正極活物質のX
RDによるピーク強度比:(I006+I102)/I 101
0.449であるものを用いた以外は、実施例1と同様
の円筒形リチウム二次電池である。
Comparative Example 5 Comparative Example 5 shows that the positive electrode active material X
Peak intensity ratio by RD: (I006+ I102) / I 101But
Same as Example 1 except that 0.449 was used
Cylindrical lithium secondary battery.

【0102】(比較例6)比較例6は、正極の結着剤に
PVDFを用いた以外は、比較例5と同様の円筒形リチ
ウム二次電池である。
Comparative Example 6 Comparative Example 6 is a cylindrical lithium secondary battery similar to Comparative Example 5, except that PVDF was used as a binder for the positive electrode.

【0103】(実施例4)実施例4は、正極活物質の窒
素BET比表面積が0.55(m2/g)であり、かつ
XRDによるピーク強度比:(I006+I102)/I101
が0.412である以外は、実施例1と同様の円筒形リ
チウム二次電池である。
Example 4 In Example 4, the positive electrode active material had a nitrogen BET specific surface area of 0.55 (m 2 / g) and a peak intensity ratio by XRD: (I 006 + I 102 ) / I 101.
Is a cylindrical lithium secondary battery similar to that of Example 1 except that the value is 0.412.

【0104】(実施例5)実施例5は、正極の結着剤と
してCMCにかえてヒドロキシエチルセルロース(HE
C)を用いた以外は、実施例1と同様の円筒形リチウム
二次電池である。なお、実施例5において、正極の製造
は、CMCのかわりにHECを用いた以外は、実施例1
と同様の方法で行われた。
Example 5 In Example 5, hydroxyethyl cellulose (HE) was used instead of CMC as a binder for the positive electrode.
A cylindrical lithium secondary battery similar to that of Example 1 except that C) was used. In Example 5, the production of the positive electrode was performed in the same manner as in Example 1 except that HEC was used instead of CMC.
Was done in a similar manner.

【0105】(実施例6)実施例6は、正極の結着剤と
してCMCにかえてヒドロキシプロピルメチルセルロー
ス(HPMC)を用いた以外は、実施例1と同様の円筒
形リチウム二次電池である。なお、実施例6において、
正極の製造は、CMCのかわりにHPMCを用いた以外
は、実施例1と同様の方法で行われた。
Example 6 Example 6 is a cylindrical lithium secondary battery similar to Example 1 except that hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) was used instead of CMC as the binder for the positive electrode. In addition, in Example 6,
The production of the positive electrode was performed in the same manner as in Example 1 except that HPMC was used instead of CMC.

【0106】(実施例7)実施例7は、正極の結着剤と
してCMCにかえてヒドロキシエチルメチルセルロース
(HEMC)を用いた以外は、実施例1と同様の円筒形
リチウム二次電池である。なお、実施例7において、正
極の製造は、CMCのかわりにHEMCを用いた以外
は、実施例1と同様の方法で行われた。
Example 7 Example 7 is a cylindrical lithium secondary battery similar to Example 1 except that hydroxyethyl methylcellulose (HEMC) was used instead of CMC as the binder for the positive electrode. In Example 7, the production of the positive electrode was performed in the same manner as in Example 1 except that HEMC was used instead of CMC.

【0107】(実施例8)実施例8は、正極の結着剤と
してPTFEにかえてテトラフルオロエチレン−ヘキサ
フルオロプロピレン共重合体(FEP)を用いた以外
は、実施例1と同様の円筒形リチウム二次電池である。
なお、実施例8において、正極の製造は、PTFE水性
ディスパージョンのかわりにFEP水性ディスパージョ
ンを用いた以外は、実施例1と同様の方法で行われた。
Example 8 Example 8 was the same as Example 1 except that tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) was used instead of PTFE as the binder for the positive electrode. It is a lithium secondary battery.
In Example 8, the production of the positive electrode was performed in the same manner as in Example 1, except that an aqueous FEP dispersion was used instead of the aqueous PTFE dispersion.

【0108】(実施例9)実施例9は、正極の結着剤と
してPTFEにかえてテトラフルオロエチレン−パーフ
ルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)を用
いた以外は、実施例1と同様の円筒形リチウム二次電池
である。なお、実施例9において、正極の製造は、PT
FE水性ディスパージョンのかわりにPFA水性ディス
パージョンを用いた以外は、実施例1と同様の方法で行
われた。
(Example 9) Example 9 is the same as Example 1 except that tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer (PFA) was used instead of PTFE as the binder for the positive electrode. Type lithium secondary battery. In Example 9, the production of the positive electrode was performed using PT
The procedure was performed in the same manner as in Example 1, except that the aqueous PFA dispersion was used instead of the aqueous FE dispersion.

【0109】(実施例10)実施例10は、正極の結着
剤としてPTFEにかえてアクリル系エマルジョン樹脂
を用いた以外は、実施例1と同様の円筒形リチウム電池
である。なお、実施例10において、正極の製造は、P
TFEのかわりにアクリルエマルジョン樹脂を用いた以
外は、実施例1と同様の方法で行われた。
Example 10 Example 10 is a cylindrical lithium battery similar to Example 1 except that an acrylic emulsion resin was used instead of PTFE as a binder for the positive electrode. In Example 10, the production of the positive electrode was P
The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that an acrylic emulsion resin was used instead of TFE.

【0110】(実施例11)実施例11は、正極活物質
がLiNi0.80Co0.15Al0.052であり、かつ窒素
BET比表面積が0.65(m2/g)、XRDによる
ピーク強度比:(I0 06+I102)/I101が0.421
であるものを用いた以外は、実施例1と同様の円筒形リ
チウム二次電池である。
(Example 11) In Example 11, a positive electrode active material was used.
Is LiNi0.80Co0.15Al0.05OTwoAnd nitrogen
The BET specific surface area is 0.65 (mTwo/ G), by XRD
Peak intensity ratio: (I0 06+ I102) / I101Is 0.421
, Except that the following was used.
This is a rechargeable lithium battery.

【0111】(実施例12)実施例12は、正極活物質
がLiNi0.90Co0.06Al0.042であり、かつ窒素
BET比表面積が0.65(m2/g)、XRDによる
ピーク強度比:(I0 06+I102)/I101が0.421
であるものを用いた以外は、実施例1と同様の円筒形リ
チウム二次電池である。
Example 12 In Example 12, a positive electrode active material was used.
Is LiNi0.90Co0.06Al0.04OTwoAnd nitrogen
The BET specific surface area is 0.65 (mTwo/ G), by XRD
Peak intensity ratio: (I0 06+ I102) / I101Is 0.421
, Except that the following was used.
This is a rechargeable lithium battery.

【0112】(実施例13)実施例13は、正極活物質
がLiNi0.75Co0.21Al0.042であり、かつ窒素
BET比表面積が0.65(m2/g)、XRDによる
ピーク強度比:(I0 06+I102)/I101が0.421
であるものを用いた以外は、実施例1と同様の円筒形リ
チウム二次電池である。
(Example 13) In Example 13, a positive electrode active material was used.
Is LiNi0.75Co0.21Al0.04OTwoAnd nitrogen
The BET specific surface area is 0.65 (mTwo/ G), by XRD
Peak intensity ratio: (I0 06+ I102) / I101Is 0.421
, Except that the following was used.
This is a rechargeable lithium battery.

【0113】(実施例14)実施例14は、正極活物質
を、LiNi0.81Co0.15Al0.042とLi1.12Mn
1.884の混合物を用いた以外は、実施例1と同様の円
筒形リチウム二次電池である。
Example 14 In Example 14, the positive electrode active materials were LiNi 0.81 Co 0.15 Al 0.04 O 2 and Li 1.12 Mn.
This is a cylindrical lithium secondary battery similar to that of Example 1 except that a mixture of 1.88 O 4 was used.

【0114】詳しくは、LiNi0.81Co0.15Al0.04
2は、窒素BET比表面積が0.65(m2/g)、X
RDによるピーク強度比:(I006+I102)/I101
0.421であり、Li1.12Mn1.884は窒素BET
比表面積が0.5(m2/g)であった。また、これら
の混合割合は、重量比でLiNi0.81Co0.15Al0.04
2:Li1.12Mn1.884が60:27であった。
More specifically, LiNi 0.81 Co 0.15 Al 0.04
O 2 has a nitrogen BET specific surface area of 0.65 (m 2 / g), X
Peak intensity ratio by RD: (I 006 + I 102 ) / I 101 is 0.421 and Li 1.12 Mn 1.88 O 4 is nitrogen BET
The specific surface area was 0.5 (m 2 / g). The mixing ratio of these components is LiNi 0.81 Co 0.15 Al 0.04 by weight.
O 2 : Li 1.12 Mn 1.88 O 4 was 60:27.

【0115】(実施例15)実施例15は、LiNi
0.81Co0.15Al0.042とLi1.12Mn1.884との混
合割合を重量比で27:60とした以外は、実施例14
と同様な円筒形リチウム二次電池である。
(Embodiment 15) In Embodiment 15, LiNi is used.
Example 14 except that the mixing ratio of 0.81 Co 0.15 Al 0.04 O 2 and Li 1.12 Mn 1.88 O 4 was 27:60 by weight.
This is a cylindrical lithium secondary battery similar to.

【0116】(比較例7)比較例7は、正極の結着剤に
PVDFを用いた以外は、実施例14と同様の円筒形リ
チウム二次電池である。
Comparative Example 7 Comparative Example 7 is a cylindrical lithium secondary battery similar to Example 14 except that PVDF was used as a binder for the positive electrode.

【0117】(比較例8)比較例8は、正極の結着剤に
PVDFを用いた以外は、実施例15と同様の円筒形リ
チウム二次電池である。
Comparative Example 8 Comparative Example 8 is a cylindrical lithium secondary battery similar to Example 15 except that PVDF was used as a binder for the positive electrode.

【0118】(評価)実施例および比較例のリチウム二
次電池の評価として、初期放電容量、高温サイクル特性
および内部抵抗増加率の測定を行った。この測定結果を
表3に示した。なお、これらの測定方法は、以下の通り
であった。なお、比較例3〜6の電池は、初期放電容量
のみを測定した。
(Evaluation) As evaluations of the lithium secondary batteries of Examples and Comparative Examples, the initial discharge capacity, high-temperature cycle characteristics and internal resistance increase rate were measured. Table 3 shows the measurement results. In addition, these measuring methods were as follows. In the batteries of Comparative Examples 3 to 6, only the initial discharge capacity was measured.

【0119】(初期放電容量)まず、初回は、充電電流
250(mA)で4.1(V)までCC−CV充電し、
放電電流333(mA)で3.0(V)までCC放電を
行った。
(Initial Discharge Capacity) First, CC-CV charging is performed up to 4.1 (V) at a charging current of 250 (mA),
CC discharge was performed with a discharge current of 333 (mA) to 3.0 (V).

【0120】次に、充電電流1000(mA)で4.1
(V)までCC−CV充電、放電電流1000(mA)
で3.0(V)までCC放電を4回行った後、充電電流
1000(mA)で4.1(V)までCC−CV充電、
放電電流333(mA)で3.0(V)までCC放電し
た。
Next, when the charging current is 1000 (mA), the charging current is 4.1.
CC-CV charge and discharge current up to (V) 1000 (mA)
After performing CC discharge four times to 3.0 (V), CC-CV charge is performed to 4.1 (V) at a charging current of 1000 (mA).
CC discharge was performed to 3.0 (V) with a discharge current of 333 (mA).

【0121】この時の放電容量を電池初期容量とし、電
池内に充填した正極活物質重で規格化した値を用いて比
較した。なお、測定は25℃の雰囲気で行った。
The discharge capacity at this time was defined as the initial capacity of the battery, and a comparison was made using a value standardized by the weight of the positive electrode active material filled in the battery. The measurement was performed in a 25 ° C. atmosphere.

【0122】(高温サイクル特性)初期容量測定後のリ
チウム二次電池を、雰囲気温度60℃の恒温槽内に入
れ、充電電流1984(mA)で4.1(V)までCC
充電し、放電電流1984(mA)で3.0(V)まで
CC充電を行うサイクルを500回繰り返し、初回と5
00サイクル目の放電容量の比を比較した。
(High Temperature Cycle Characteristics) The lithium secondary battery after the initial capacity measurement was put in a constant temperature bath at an ambient temperature of 60 ° C., and was charged at a charging current of 1984 (mA) up to 4.1 (V).
A cycle of charging and CC charging with a discharge current of 1984 (mA) to 3.0 (V) was repeated 500 times,
The ratio of the discharge capacity at the 00th cycle was compared.

【0123】(内部抵抗)まず、充電電流1000(m
A)で3.750(V)まで1.5時間でCC−CV充
電を行った。その後、300(mA)で10秒間放電、
300(mA)で10秒間充電、900(mA)で10
秒間放電、900(mA)で10秒間充電、2700
(mA)で10秒間放電、2700(mA)で10秒間
充電、5400(mA)で10秒間放電、5400(m
A)で10秒間充電、8100(mA)で10秒間放
電、8100(mA)で10秒間充電し、各放電後、充
放電後の電圧を縦軸に充放電電流を横軸にとった電流−
電圧プロット値の近似一次直線の傾きから内部抵抗値を
求めた。
(Internal Resistance) First, a charging current of 1000 (m
In A), CC-CV charging was performed for 1.5 hours to 3.750 (V). After that, discharge at 300 (mA) for 10 seconds,
Charge at 300 (mA) for 10 seconds, 900 (mA) for 10 seconds
Discharge for 2 seconds, charge at 900 (mA) for 10 seconds, 2700
(MA) for 10 seconds, 2700 (mA) for 10 seconds, 5400 (mA) for 10 seconds, 5400 (m)
A): Charged for 10 seconds, discharged at 8100 (mA) for 10 seconds, charged at 8100 (mA) for 10 seconds, and after each discharge, the current after charging and discharging was plotted on the vertical axis and the charging and discharging current was plotted on the horizontal axis.
The internal resistance was determined from the slope of the approximate linear line of the voltage plot value.

【0124】(抵抗増加率)内部抵抗増加率は、上記高
温サイクル特性において行われる充放電を500サイク
ル繰り返した後に、内部抵抗を測定し、充放電前後での
内部抵抗の増加量を充放電前の内部抵抗で割ることで得
た。
(Resistivity increase rate) The internal resistance increase rate is determined by measuring the internal resistance after 500 cycles of the charge / discharge performed in the high-temperature cycle characteristics and measuring the increase in the internal resistance before and after the charge / discharge. Obtained by dividing by the internal resistance of

【0125】詳しくは、{抵抗増加率(%)}={(高
温サイクル試験後の内部抵抗)−(初期の内部抵抗)}
/(初期の内部抵抗)である。
More specifically, {resistance increase rate (%)} = {(internal resistance after high-temperature cycle test) − (initial internal resistance)}
/ (Initial internal resistance).

【0126】[0126]

【表3】 [Table 3]

【0127】表3より、実施例1は、初期放電容量が1
58mAh/gと高く、かつ放電容量比も82.0%と
高い値であり、容量劣化の少ない電池であることがわか
る。また、抵抗増加率も1.7%とほとんど内部抵抗の
上昇がみられなかった。
From Table 3, it is found that Example 1 has an initial discharge capacity of 1
The battery was as high as 58 mAh / g, and the discharge capacity ratio was as high as 82.0%, indicating that the battery had little capacity deterioration. The resistance increase rate was 1.7%, and almost no increase in internal resistance was observed.

【0128】比較例1は、初期放電容量は十分に高い
が、放電容量比が75.0%に低下している。すなわ
ち、結着剤にPVDFを用いているため、電解液との間
での膨潤、溶解等により正極活物質の結着力が低下し、
放電容量比が低下している。また、正極活物質表面を結
着剤が均一に被覆していないあるいは充放電時に電解液
による膨潤により結着剤にすき間が発生し、電解液の分
解反応が促進され、フッ化リチウム等の絶縁性被膜が成
長し、高温サイクル試験後に抵抗増加率が24%と大き
くなっている。
In Comparative Example 1, the initial discharge capacity was sufficiently high, but the discharge capacity ratio was reduced to 75.0%. That is, since PVDF is used as the binder, the binding force of the positive electrode active material decreases due to swelling and dissolution with the electrolytic solution,
The discharge capacity ratio has decreased. Also, the surface of the positive electrode active material is not uniformly covered with the binder, or a gap is generated in the binder due to swelling due to the electrolyte during charge / discharge, which promotes a decomposition reaction of the electrolyte and insulates the electrolyte such as lithium fluoride. The resistive film grew and the resistance increase rate after the high-temperature cycle test was as large as 24%.

【0129】実施例2は、正極活物質の比表面積を小さ
くした電池であり、初期放電容量が160mAh/g、
放電容量比も82.3%と高い値を示している。また、
抵抗増加率も−1.1%とほとんど変化していない。
Example 2 is a battery in which the specific surface area of the positive electrode active material was reduced, and the initial discharge capacity was 160 mAh / g,
The discharge capacity ratio also shows a high value of 82.3%. Also,
The rate of increase in resistance is almost unchanged at -1.1%.

【0130】比較例3は、窒素BET比表面積が大きく
なっているため、初期放電容量が138mAh/gにま
で低下している。また、抵抗増加率も−4.7%とほと
んど内部抵抗の変化がみられなかった。
In Comparative Example 3, since the nitrogen BET specific surface area was large, the initial discharge capacity was reduced to 138 mAh / g. The rate of increase in resistance was -4.7%, and almost no change in internal resistance was observed.

【0131】比較例4は、結着剤にPVDFを用いてい
るため、窒素BET比表面積が大きくなっても、初期容
量の低下はみられなかった。しかし、結着剤がPVDF
であるため、放電容量比が74.7%と大きく低下して
いる。すなわち、結着剤のPVDFが、電解液との間で
膨潤、溶解等を生じ、正極活物質の結着力が低下し、放
電容量比を低下させている。また、結着剤がPVDFの
みであるため、比較例1と同様に、抵抗増加率が75.
3%とかなり上昇した。
In Comparative Example 4, since the binder was PVDF, no decrease in the initial capacity was observed even when the nitrogen BET specific surface area was increased. However, the binder is PVDF
Therefore, the discharge capacity ratio is greatly reduced to 74.7%. That is, the binding agent PVDF swells and dissolves with the electrolytic solution, so that the binding force of the positive electrode active material is reduced and the discharge capacity ratio is reduced. Further, since the binder was only PVDF, the resistance increase rate was 75.
That was up 3%.

【0132】実施例3は、初期放電容量が158mAh
/gと高く、また、放電容量比も85.0%とかなり高
い値を示している。すなわち、実施例3においては、正
極活物質の結晶性を高めているため、サイクル特性の低
下が抑えられている。また、抵抗増加率も0.6%とほ
とんど変化していない。
In Example 3, the initial discharge capacity was 158 mAh.
/ G, and the discharge capacity ratio is as high as 85.0%. That is, in Example 3, since the crystallinity of the positive electrode active material was increased, a decrease in cycle characteristics was suppressed. The rate of increase in resistance is almost unchanged at 0.6%.

【0133】比較例5は、初期放電容量は、158mA
h/gと高い値を示しているが、サイクル試験後の放電
容量比が65.2%にまで低下している。すなわち、正
極活物質の結晶性が低いため、サイクル特性が低下して
いる。また、抵抗増加率も−0.5%とほとんど変化し
ていない。
In Comparative Example 5, the initial discharge capacity was 158 mA.
Although it shows a high value of h / g, the discharge capacity ratio after the cycle test is reduced to 65.2%. That is, since the crystallinity of the positive electrode active material is low, the cycle characteristics are deteriorated. The rate of increase in resistance is almost unchanged at -0.5%.

【0134】比較例6は、正極の結着剤にPVDFを用
いているため、初期放電容量は160mAh/gと高い
値を示しているが、サイクル試験後の放電容量比が7
2.0%にまで低下している。また、結着剤がPVDF
のみであるため、比較例1と同様に、抵抗増加率が7
9.2%とかなり上昇した。
In Comparative Example 6, since PVDF was used as the binder for the positive electrode, the initial discharge capacity was as high as 160 mAh / g, but the discharge capacity ratio after the cycle test was 7%.
It has dropped to 2.0%. The binder is PVDF
And the resistance increase rate is 7 as in Comparative Example 1.
It rose considerably to 9.2%.

【0135】実施例4は、正極活物質の比表面積を小さ
くするとともに結晶性を高めているため、初期放電容量
が160mAh/g、放電容量比が85.1%と、とも
に高い値を示している。また、抵抗増加率も1.8%と
ほとんど変化していない。
In Example 4, since the specific surface area of the positive electrode active material was reduced and the crystallinity was enhanced, the initial discharge capacity was 160 mAh / g and the discharge capacity ratio was 85.1%, both of which were high. I have. In addition, the rate of increase in resistance hardly changed to 1.8%.

【0136】実施例5は、初期放電容量が158mAh
/g、放電容量比が81.1%と、ともに高い値を示し
ている。また、正極の結着剤にHECを用いても、抵抗
増加率が8.2%と十分に低く抑えられている。
In Example 5, the initial discharge capacity was 158 mAh.
/ G and a discharge capacity ratio of 81.1%, both show high values. Further, even when HEC is used as the binder for the positive electrode, the rate of increase in resistance is sufficiently suppressed to 8.2%.

【0137】実施例6は、初期放電容量が158mAh
/g、放電容量比が80.7%と、ともに高い値を示し
ている。また、正極の結着剤にHPMCを用いても、抵
抗増加率が7.9%と十分に低く抑えられている。
In Example 6, the initial discharge capacity was 158 mAh.
/ G and a discharge capacity ratio of 80.7%, both show high values. Further, even when HPMC is used as the binder for the positive electrode, the rate of increase in resistance is sufficiently suppressed to 7.9%.

【0138】実施例7は、初期放電容量が158mAh
/g、放電容量比が80.6%と、ともに高い値を示し
ている。また、正極の結着剤にHEMCを用いても、抵
抗増加率が2.6%と十分に低く抑えられている。
In Example 7, the initial discharge capacity was 158 mAh.
/ G and a discharge capacity ratio of 80.6%, both of which show high values. Further, even if HEMC is used as the binder of the positive electrode, the resistance increase rate is sufficiently suppressed to 2.6%.

【0139】実施例8は、FEP結着剤を用いている
が、初期放電容量が158mAh/g、放電容量比が8
1.5%と、高い値を示している。また、抵抗増加率も
+0.8%とほとんど変化していない。
In Example 8, although the FEP binder was used, the initial discharge capacity was 158 mAh / g, and the discharge capacity ratio was 8
It shows a high value of 1.5%. The rate of increase in resistance is almost unchanged at + 0.8%.

【0140】実施例9は、PFA結着剤を用いている
が、初期放電容量が158mAh/g、放電容量比が8
1.7%と、高い値を示している。また、抵抗増加率も
+2.1%とほとんど変化していない。
In Example 9, the PFA binder was used, but the initial discharge capacity was 158 mAh / g and the discharge capacity ratio was 8
It shows a high value of 1.7%. Further, the resistance increase rate is hardly changed to + 2.1%.

【0141】実施例10は、初期放電容量が158mA
h/g、放電容量比が80.2%と、ともに高い値を示
している。また、正極の結着剤にアクリル系樹脂を用い
ても、抵抗増加率が1.6%とほとんど変化していな
い。
In Example 10, the initial discharge capacity was 158 mA.
h / g and the discharge capacity ratio were 80.2%, both showing high values. In addition, even if an acrylic resin is used as the binder for the positive electrode, the rate of increase in resistance hardly changes to 1.6%.

【0142】実施例11〜13は、正極活物質の組成を
変化させた電池であり、初期放電容量および放電容量比
が十分に高い値となり、抵抗増加率も+2.0%以下に
抑制されている。
Examples 11 to 13 are batteries in which the composition of the positive electrode active material was changed. The initial discharge capacity and the discharge capacity ratio were sufficiently high, and the resistance increase rate was suppressed to + 2.0% or less. I have.

【0143】実施例14〜15は、正極活物質にリチウ
ムニッケル酸化物とリチウムマンガン酸化物とを混合さ
せた混合物を用い、正極の結着剤にPTFE/CMCを
用いた電池である。このマンガン酸化物が27/87の
割合で混合された実施例14は、初期容量および放電容
量比が、正極結着剤がPVDFである比較例7と比較し
て十分に高い値を示している。また、マンガン酸化物が
60/87の割合で混合された実施例15は、初期容量
および放電容量比が、正極結着剤がPVDFである比較
例8と比較して十分に高い値を示している。
Examples 14 and 15 are batteries using a mixture of lithium nickel oxide and lithium manganese oxide as the positive electrode active material, and using PTFE / CMC as the binder for the positive electrode. In Example 14 in which this manganese oxide was mixed at a ratio of 27/87, the initial capacity and the discharge capacity ratio showed sufficiently higher values as compared with Comparative Example 7 in which the positive electrode binder was PVDF. . In Example 15 in which the manganese oxide was mixed at a ratio of 60/87, the initial capacity and the discharge capacity ratio showed sufficiently higher values as compared with Comparative Example 8 in which the positive electrode binder was PVDF. I have.

【0144】実施例および比較例より、正極の結着剤に
水溶性高分子を用いるとともに、比表面積を小さくかつ
結晶性を高めたリチウムニッケル酸化物よりなる正極活
物質を用いることで、初期放電容量、サイクル特性およ
び抵抗増加率に優れたリチウム二次電池が得られる。
From the examples and comparative examples, the initial discharge was achieved by using a water-soluble polymer as a binder for the positive electrode and a positive electrode active material made of lithium nickel oxide having a small specific surface area and high crystallinity. A lithium secondary battery having excellent capacity, cycle characteristics, and resistance increase rate can be obtained.

【0145】[0145]

【発明の効果】本発明のリチウム二次電池は、正極活物
質の比表面積を低減することで、反応に関与する面積を
減らし、水分との反応による電池容量の低下を抑えてい
る。また、結着剤に耐有機溶媒性に優れた水溶性高分子
を有し、この水溶性高分子が正極活物質の表面を均一に
被覆しているため、内部抵抗の増加および放電容量の低
下が抑制され、充放電サイクルに優れた電池となってい
る。
According to the lithium secondary battery of the present invention, by reducing the specific surface area of the positive electrode active material, the area involved in the reaction is reduced, and the reduction in battery capacity due to the reaction with moisture is suppressed. In addition, since the binder contains a water-soluble polymer with excellent organic solvent resistance, and the water-soluble polymer uniformly covers the surface of the positive electrode active material, the internal resistance increases and the discharge capacity decreases. Is suppressed, and the battery has an excellent charge / discharge cycle.

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

【図1】 実施例において作製された電池の構成を示し
た図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a battery manufactured in an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…円筒形リチウム二次電池 1…正極 11…正極集電体 12…正極合剤層 13…正極集電リード 2…負極 21…負極集電体 22…負極合剤層 23…負極集電リード 3…非水電解液 4…セパレータ 5…正極端子部 6…負極端子部 7…ケース REFERENCE SIGNS LIST 100 cylindrical lithium secondary battery 1 positive electrode 11 positive electrode current collector 12 positive electrode mixture layer 13 positive electrode current collector lead 2 negative electrode 21 negative electrode current collector 22 negative electrode mixture layer 23 negative electrode current collector lead 3 Non-aqueous electrolyte 4 Separator 5 Positive electrode terminal 6 Negative electrode terminal 7 Case

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加美 謙一郎 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 山田 学 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 5H029 AJ03 AJ05 AJ06 AK03 AL06 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 CJ08 CJ22 DJ08 DJ12 DJ17 EJ12 5H050 AA07 AA08 AA12 BA17 CA07 CB07 CB12 DA02 DA11 EA23 EA24 FA12 FA19 GA10 GA22 HA02 HA07 HA13  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kenichiro Kami 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Inside Denso Corporation (72) Inventor Manabu Yamada 1-1-1, Showa-cho, Kariya City, Aichi Prefecture Denso Corporation F term (reference) 5H029 AJ03 AJ05 AJ06 AK03 AL06 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 CJ08 CJ22 DJ08 DJ12 DJ17 EJ12 5H050 AA07 AA08 AA12 BA17 CA07 CB07 CB12 DA02 DA11 EA23 EA24 FA12 FA19 GA10 GA12

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 式LixNi1-yy2(MはCo、M
n、Al、B、Ti、Mg、Feよりなる群から選ばれ
る少なくとも一種の元素、0<x≦1.2、0<y≦
0.25)で表されるLiNiO2系化合物を有する正
極活物質と、該正極活物質を結着する結着剤と、を含む
正極と、電解液と、を有するリチウム二次電池におい
て、 該LiNiO2系化合物のBET比表面積が0.65m2
/g以下であり、かつ該結着剤が該電解液に対して非膨
潤性の水溶性高分子を有し、該正極活物質表面を該水溶
性高分子が被覆していることを特徴とするリチウム二次
電池。
The formula Li x Ni 1- y My O 2 (M is Co, M
at least one element selected from the group consisting of n, Al, B, Ti, Mg and Fe, 0 <x ≦ 1.2, 0 <y ≦
0.25) in a lithium secondary battery including a positive electrode including a positive electrode active material having a LiNiO 2 -based compound represented by formula ( 2 ), a binder for binding the positive electrode active material, and an electrolyte solution. The BET specific surface area of the LiNiO 2 compound is 0.65 m 2
/ G or less, and the binder has a water-soluble polymer that is non-swellable with respect to the electrolyte, and the surface of the positive electrode active material is coated with the water-soluble polymer. Rechargeable lithium battery.
【請求項2】 前記LiNiO2系化合物は、X線粉末
解析測定結果における(006)面、(102)面およ
び(101)面のピーク強度比(I006+I102)/I
101が、0.421以下である請求項1記載のリチウム
二次電池。
2. The LiNiO 2 -based compound has a peak intensity ratio (I 006 + I 102 ) / I of a (006) plane, a (102) plane and a (101) plane in an X-ray powder analysis measurement result.
The lithium secondary battery according to claim 1, wherein 101 is 0.421 or less.
【請求項3】 前記水溶性高分子は、水溶性セルロース
である請求項1〜2記載のリチウム二次電池。
3. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the water-soluble polymer is water-soluble cellulose.
【請求項4】 前記結着剤は、前記正極に可とう性を付
与する樹脂を有する請求項1〜3記載のリチウム二次電
池。
4. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the binder has a resin that imparts flexibility to the positive electrode.
【請求項5】 前記正極に可とう性を付与する前記樹脂
は、フッ素系樹脂である請求項4記載のリチウム二次電
池。
5. The lithium secondary battery according to claim 4, wherein the resin that imparts flexibility to the positive electrode is a fluorinated resin.
【請求項6】 前記フッ素系樹脂は、ポリテトラフルオ
ロエチレンである請求項5記載のリチウム二次電池。
6. The lithium secondary battery according to claim 5, wherein said fluorine-based resin is polytetrafluoroethylene.
【請求項7】 前記正極活物質は、式LiaMnbMec
4(MeはCo、Cu、Fe、Ni、Zn、Al、C
r、Ti、MgおよびVよりなる群から選ばれる少なく
とも一種の元素、1≦a≦1.15、0≦c≦0.3
5、a+b+c=3)で表されるLiMn24系化合物
を有する請求項1〜6記載のリチウム二次電池。
Wherein said positive electrode active material has the formula Li a Mn b Me c
O 4 (Me is Co, Cu, Fe, Ni, Zn, Al, C
at least one element selected from the group consisting of r, Ti, Mg and V, 1 ≦ a ≦ 1.15, 0 ≦ c ≦ 0.3
5, a + b + c = 3) The lithium secondary battery according to claim 6, further comprising a LiMn 2 O 4 compound represented by.
【請求項8】 式LixNi1-yy2(MはCo、M
n、Al、B、Ti、Mg、Feよりなる群から選ばれ
る少なくとも一種の元素、0<x≦1.2、0<y≦
0.25)で表され、BET比表面積が0.65m2
g以下であるLiNiO2系化合物を有する正極活物質
と、リチウム二次電池に用いられる電解液に対して非膨
潤性の水溶性高分子を有する結着剤と、水と、を混合し
てペースト状活物質混合体を調整するペースト調整工程
と、 該ペースト状活物質混合体を集電体に塗布する塗布工程
と、を有することを特徴とするリチウム二次電池の正極
の製造方法。
8. The formula Li x Ni 1- y My O 2 (M is Co, M
at least one element selected from the group consisting of n, Al, B, Ti, Mg and Fe, 0 <x ≦ 1.2, 0 <y ≦
0.25), and the BET specific surface area is 0.65 m 2 /
g of a positive electrode active material having a LiNiO 2 -based compound or less, a binder having a water-soluble polymer that is non-swellable with respect to an electrolytic solution used for a lithium secondary battery, and water, and mixed to form a paste. A method for producing a positive electrode for a lithium secondary battery, comprising: a paste adjusting step of adjusting a paste-like active material mixture; and an application step of applying the paste-like active material mixture to a current collector.
【請求項9】 前記LiNiO2系化合物は、X線粉末
解析測定結果における(006)面、(102)面およ
び(101)面のピーク強度比(I006+I102)/I
101が、0.421以下である請求項8記載のリチウム
二次電池の製造方法。
9. The LiNiO 2 -based compound has a peak intensity ratio (I 006 + I 102 ) / I of a (006) plane, a (102) plane and a (101) plane in X-ray powder analysis measurement results.
The method for producing a lithium secondary battery according to claim 8, wherein 101 is 0.421 or less.
【請求項10】 前記水溶性高分子は、水溶性セルロー
スである請求項8〜9記載のリチウム二次電池の正極の
製造方法。
10. The method for producing a positive electrode of a lithium secondary battery according to claim 8, wherein the water-soluble polymer is water-soluble cellulose.
【請求項11】 前記結着剤は、前記正極に可とう性を
付与する樹脂を有する請求項8〜10記載のリチウム二
次電池の正極の製造方法。
11. The method for producing a positive electrode for a lithium secondary battery according to claim 8, wherein the binder has a resin that imparts flexibility to the positive electrode.
【請求項12】 前記正極に可とう性を付与する前記樹
脂は、フッ素系樹脂である請求項11記載のリチウム二
次電池の正極の製造方法。
12. The method according to claim 11, wherein the resin that imparts flexibility to the positive electrode is a fluorine-based resin.
【請求項13】 前記フッ素系樹脂は、ポリテトラフル
オロエチレンである請求項12記載のリチウム二次電池
の正極の製造方法。
13. The method according to claim 12, wherein the fluororesin is polytetrafluoroethylene.
【請求項14】 前記正極活物質は、式LiaMnbMe
c4(MeはCo、Cu、Fe、Ni、Zn、Al、C
r、Ti、MgおよびVよりなる群から選ばれる少なく
とも一種の元素、1≦a≦1.15、0≦c≦0.3
5、a+b+c=3)で表されるLiMn24系化合物
を有する請求項8〜14記載のリチウム二次電池の正極
の製造方法。
14. The positive electrode active material has a formula of Li a Mn b Me.
c O 4 (Me is Co, Cu, Fe, Ni, Zn, Al, C
at least one element selected from the group consisting of r, Ti, Mg and V, 1 ≦ a ≦ 1.15, 0 ≦ c ≦ 0.3
5, a + b + c = 3) in the manufacturing method of the positive electrode of a lithium secondary battery according to claim 8 to 14, further comprising a LiMn 2 O 4 compound represented.
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