JP2002134101A - リチウム2次電池用正極板の製造方法 - Google Patents
リチウム2次電池用正極板の製造方法Info
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Abstract
を改良することで、繰り返し充放電の使用において、充
電容量の劣化や負荷特性の劣化を極めて小さく抑える電
池を提供するものである。 【解決手段】 正極用極板の製造工程として、オクチル
フェノキシポリエトキシエタノールにより表面処理され
た導電剤を用いて作成した正極用ペーストを、集電体に
塗布し、乾燥してなる正極を備えるリチウム2次電池
Description
次電池の、とくにその正極板の改良に関する。
関して、リチウム系金属酸化物材料、導電剤、および結
着剤を増粘剤水溶液に同時に配合・混練してペーストを
製造する方法の他に特開平11−213989号公報の
ように混合・分散時のせん断力を規定することで活物
質、導電剤及び増粘剤との分散性の改良などがあった。
造方法により作製した極板においては、ペースト状態で
の正極活物質と結着剤および増粘剤との混合度は改善さ
れたが、ペースト保管中において分離や沈降などが生じ
た。また、塗布、乾燥後の活物質同士の結着性および集
電体の密着性が悪く、高温保存中や繰り返し充放電使用
中に、集電体からの活物質の剥離、脱落が生じ、放電容
量の低下や負荷特性の悪化を促すといった問題があっ
た。
題を解決するもので、リチウム系金属酸化物材料を主体
とした正極活物質、導電剤、結着剤及び増粘剤水溶液を
用いて混練分散することによって得られる正極用ペース
トにおいて、あらかじめ表面に親水性処理を施した導電
剤を用いることを特徴としたものである。
法によれば、正極活物質、導電剤、結着剤及び増粘水溶
液を用いて混練分散して正極用ペーストを製造する工程
において、あらかじめ表面をオクチルフェノキシポリエ
トキシエタノールと水との混合物等によって親水性処理
を施した導電剤を用いて、正極用ペーストを作製し、前
記正極用ペーストを塗布、乾燥した正極板を作製する。
10重量%であることが好ましい。
の使用において、充放電容量の劣化や負荷特性の劣化を
小さく抑えることができる。
説明する。
ク100重量部をオクチルフェノキシポリエトキシエタ
ノール1重量部に対して水99重量部に溶解した界面活
性剤水溶液500重量部を60分間混合する。得られた
混合溶液を90℃、180分間乾燥させて、100メッ
シュのふるいを通して凝集塊を取り除き、導電剤表面に
親水性処理を施した。
1.5重量部、正極活物質としてLiCoO2粉末を5
0重量部、結着剤としてPTFE50重量部水溶液を5
重量部、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを1
重量部に対して水99重量部に溶解した水溶液30重量
部を配合し、混合分散して正極用ペーストを得た。
のアルミニウム箔にダイコーターを用いて片側の厚さを
180μmに塗布して乾燥後、PTFEの溶融温度であ
る200〜300℃で正極板を加熱して、集電体と正極
合剤層の密着層を改良させる。この後、厚み0.18m
mに圧延し、切断して正極板を得た。
図1に示すような円筒型リチウム2次電池で、前記本発
明の正極用ペーストの製造法により得られた正極板5を
用いた極板群と、電解液と、これらを収容する電池ケー
スからなる。極板群は、シート状の正極板5と、シート
状の前記負極板6と、正極板5と負極板6間を絶縁する
シート状のセパレータ7と、正極リード3と、負極リー
ド9と、上部絶縁板4と、下部絶縁板10とからなる。
正極板5はアルミニウム箔の両面に塗着形成したもので
ある。セパレータ7は多孔質ポリプロピレンフィルムで
あり、これらが重ねられて渦巻き状に巻回されて、円筒
型の電池ケース内にきっちりと収容されている。
質として、鱗片状黒鉛粉末50重量部、結着剤として、
スチレンブタジエンゴム5重量部、そして増粘剤とし
て、カルボキシルメチルセルロース1重量部に対して水
99重量部に溶解した増粘剤水溶液23重量部とを混合
分散して負極用ペーストを得た。得られた負極用ペース
トをダイコーターを用いて厚さ40μmの銅箔からなる
負極集電体の両面に塗布乾燥し、厚み0.2mmに圧延
し、切断してシート状の負極板6を作製した。
炭酸ジエチル50vol%とプロピオン酸メチル20v
ol%との混合液にLiPF6を1mol/liter
の濃度に溶解したものからなる。この電解液は、電池ケ
ース内に収容され、正極活物質層および負極活物質層内
に含浸されて、電池反応において、多孔質セパレータの
微少孔を通して正極板5と負極板6間のLiイオンの移
動を担う。
ス鋼板を深絞り成形して得たケース本体8と、封口板1
とケース本体8との間を絶縁する絶縁ガスケット2とか
らなる。
し、表面状態を確認した。また、これを用いて電池を作
製し、そのサイクル特性を確認した。図1は本発明の実
施例に用いた円筒型電池の断面図である。電池は、直径
17mm、高さ50mmのサイズのものを作製した。
に親水性処理を施さず、他は本発明と同じ製造方法で得
た正極板を比較例極板1とし、これを用いた電池を比較
例電池1とした。
性剤の添加量の比率を0.5重量%とした以外は本発明
と同じ製造方法で得た正極板を比較例極板2とし、これ
を用いた電池を比較例電池2とした。
性剤の添加量の比率を15重量%とした以外は本発明と
同じ製造方法で得た正極板を比較例極板3とし、これを
用いた電池を比較例電池4とした。
活物質、導電剤、結着剤、増粘剤水溶液及び界面活性剤
を、同時に一括添加して作製した正極板を比較例極板4
とし、これを用いた電池を比較例電池4とした。
び比較例1、2、3、4の正極板に対して下記の評価を
行った。正極板1000cm2の表面に存在する凝集塊
およびピンホールの数を目視により計数し、(表1)に
示した。
親水性処理を施さないものは導電剤、正極活物質及び結
着剤との濡れ性が十分でなく、分散が不十分となり凝集
塊が発生した。界面活性剤であるオクチルフェノキシポ
リエトキシエタノールの添加量についても、少なすぎる
と十分な分散性が得られず、また過剰に添加すると、逆
に再凝集を生じさせてたり、ペーストが発泡しやすくな
り、良好な正極板を得ることが困難であると考えられ
る。
電剤表面だけでなく結着剤や増粘剤水溶液に吸着、分散
されてしまうため導電剤表面を充分覆うことができない
ために十分な分散性がえられず、良好な正極板を得るこ
とが困難であると考えられる。
クル寿命特性を図2に示す。
Vになった時点で4.1Vの定電圧充電にきりかえ、合
計2時間充電を行った。放電は、20℃720mAで行
い、放電電位が3.0Vになった時点で放電を終了し次
の充電を開始した。この図より本発明の電池は比較例の
電池と比べて、充放電を繰り返しても容量の劣化が少な
くサイクル特性にすぐれていることがわかった。
面を親水性処理を施すことにより正極ペースト中での導
電剤の結着剤との凝集を抑制し、正極活物質、結着剤と
の分散性が向上し、集電体との密着性が改良されたため
に、充放電での合剤の膨張収縮によってもはがれにくく
なったことが原因と考えられる。
20日間保存し、その後常温にて数回充放電を行った
後、720mAで放電を行い電圧が3.0Vに達するま
での容量を求め、その保存前の容量に対する割合を(表
2)に示した。
本発明の電池は容量劣化が少なくなることが明らかとな
った。
繰り返し充放電の使用において、充放電容量の劣化や負
荷特性の劣化を極めて小さく抑えることができる。ま
た、高温下に長期放置するような厳しい条件下において
も、充放電容量の劣化や負荷特性の劣化を小さく抑える
ことができる。また、集電体と密着性も改善されるため
に、電池組立工程中における塗膜の落下がなくなり、作
業性を改善することができる。
面図
Claims (4)
- 【請求項1】 表面に親水性処理を施した導電剤、リチ
ウム系金属酸化物材料を主体とした正極活物質、結着
剤、及び増粘剤水溶液を混練分散することによって得た
正極用ペーストを、集電体に塗布し、乾燥して成る正極
用極板を備えるリチウム2次電池用正極板の製造方法。 - 【請求項2】 親水性処理として導電剤表面を界面活性
剤で覆うことを特徴とした請求項1記載のリチウム2次
電池用正極板の製造方法。 - 【請求項3】 界面活性剤溶液としてオクチルフェノキ
シポリエトキシエタノールと水との混合物である請求項
1または2記載のリチウム2次電池用正極板の製造方
法。 - 【請求項4】 導電剤の総量に対する界面活性剤の添加
量の比率が1〜10重量%である請求項1、2、3のい
ずれかに記載のリチウム2次電池用正極板の製造方法。
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