JP2002157996A - Negative electrode and battery using it - Google Patents

Negative electrode and battery using it

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JP2002157996A
JP2002157996A JP2000396278A JP2000396278A JP2002157996A JP 2002157996 A JP2002157996 A JP 2002157996A JP 2000396278 A JP2000396278 A JP 2000396278A JP 2000396278 A JP2000396278 A JP 2000396278A JP 2002157996 A JP2002157996 A JP 2002157996A
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JP
Japan
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negative electrode
current collector
electrode current
lithium
battery
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Application number
JP2000396278A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Akashi
寛之 明石
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative electrode capable of improving anti-separation strength of a negative electrode current collector and a negative electrode mix layer, and a battery using this negative electrode. SOLUTION: Belt-like positive electrode 21 and negative electrode 22 have a winding electrode body wound via a separator 23. Lithium metal deposits on the negative electrode 22 in the middle of charging, and capacity of the negative electrode 22 is expressed by the sum of a capacitive component by storage-release of lithium and a capacitive component by deposit-dissolution of the lithium metal. Roughened surface work is applied to the negative electrode current collector 22a, and anti-separation strength of a negative electrode current collector layer 22b is improved thereby. Thus, even if the lithium metal deposits on a surface of a negative electrode material, separation of the negative electrode mix layer 22b is prevented, and a cycle characteristic is improved. Surface roughness of the negative electrode current collector 22a is desirably 0.1 μm or more, and the thickness of a flat part of the negative electrode current collector 22a is desirably 5 μm or more.

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、容量が軽金属の吸
蔵および離脱による容量成分と、軽金属の析出および溶
解による容量成分との和により表される負極、およびそ
れを備えた電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative electrode having a capacity represented by the sum of a capacity component caused by insertion and extraction of a light metal and a capacity component caused by deposition and dissolution of a light metal, and a battery provided with the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、カメラ一体型VTR(ビデオテー
プレコーダ),携帯電話あるいはラップトップコンピュ
ータに代表されるポータブル電子機器が広く普及し、そ
れらの長時間連続駆動が強く求められている。それに伴
い、それらのポータブル電源として、二次電池の高容量
化および高エネルギー密度化の要求が高まっている。
2. Description of the Related Art In recent years, portable electronic devices typified by a camera-integrated VTR (video tape recorder), a mobile phone and a laptop computer have become widespread, and there is a strong demand for long-time continuous driving thereof. Along with this, demands for higher capacity and higher energy density of secondary batteries as those portable power sources are increasing.

【0003】高エネルギー密度を得ることができる二次
電池としては、例えば、負極に炭素材料などのリチウム
(Li)を吸蔵および離脱することができる材料を用い
たリチウムイオン二次電池や、あるいは負極にリチウム
金属を用いたリチウム二次電池がある。特に、リチウム
二次電池は、リチウム金属の理論電気化学当量が205
4mAh/dmと大きく、リチウムイオン二次電池で
用いられる黒鉛材料の2.5倍にも相当するので、リチ
ウムイオン二次電池を上回る高いエネルギー密度を得ら
れるものと期待されている。これまでも、多くの研究者
等によりリチウム二次電池の実用化に関する研究開発が
なされてきた(例えば、LithiumBatteri
es,Jean−Paul Gabano編,Acad
emic Press(1983))。
[0003] As a secondary battery capable of obtaining a high energy density, for example, a lithium ion secondary battery using a material capable of inserting and extracting lithium (Li) such as a carbon material for the negative electrode, or a negative electrode There is a lithium secondary battery using lithium metal. In particular, lithium secondary batteries have a theoretical electrochemical equivalent of lithium metal of 205.
Since it is as large as 4 mAh / dm 3 , corresponding to 2.5 times that of the graphite material used in the lithium ion secondary battery, it is expected that a higher energy density than the lithium ion secondary battery can be obtained. Until now, many researchers have conducted research and development on the practical application of lithium secondary batteries (for example, Lithium Battery).
es, edited by Jean-Paul Gabano, Acad
emic Press (1983)).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リチウ
ム二次電池は負極においてリチウム金属の析出・溶解反
応を利用しているので、充放電時に負極の体積が大きく
変化してしまい、充放電サイクル特性が悪く、実用化が
困難であった。
However, since the lithium secondary battery utilizes the precipitation / dissolution reaction of lithium metal in the negative electrode, the volume of the negative electrode greatly changes during charge and discharge, and the charge / discharge cycle characteristics are poor. Bad and difficult to put to practical use.

【0005】そこで本発明者等は、負極の容量がリチウ
ムの吸蔵・離脱による容量成分と、リチウムの析出・溶
解による容量成分との和により表される二次電池を新た
に開発した。これは、負極にリチウムを吸蔵・離脱する
ことができる炭素材料を用い、充電の途中において炭素
材料の表面にリチウムを析出させるようにしたものであ
る。この二次電池によれば、高エネルギー密度を達成し
つつ、サイクル特性を向上させることが期待できる。し
かし、この二次電池では、リチウムイオン二次電池に比
べて充放電サイクルに伴う負極の容量劣化が大きく、サ
イクル特性が劣化しやすいという問題があった。
Accordingly, the present inventors have newly developed a secondary battery in which the capacity of the negative electrode is represented by the sum of a capacity component due to insertion and extraction of lithium and a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium. In this method, a carbon material capable of inserting and extracting lithium is used for a negative electrode, and lithium is deposited on the surface of the carbon material during charging. According to this secondary battery, it is expected that the cycle characteristics are improved while achieving a high energy density. However, in this secondary battery, there is a problem that the capacity of the negative electrode is greatly deteriorated due to the charge / discharge cycle as compared with the lithium ion secondary battery, and the cycle characteristics are easily deteriorated.

【0006】この劣化は、充放電に伴い負極材料が負極
集電体から剥離することに起因するものと考えられる。
例えば、負極材料として黒鉛を含む負極合剤層を負極集
電体に設けた負極では、充電すると、黒鉛粒子同士の接
着界面および黒鉛粒子と集電体との接着界面にリチウム
金属が析出する。よって、これらの接着界面の接着強度
が不十分であると、リチウム金属が析出することによる
界面破壊が生じ、結果的に負極の集電性能が劣化してし
まう。更に、この集電性能の劣化は、充放電反応時の分
極現象の増大を助長し、正極および負極の表面では電解
質の化学的劣化が誘発される。このように、リチウム金
属の析出による界面破壊が、集電性能の劣化および電解
質の劣化を引き起し、サイクル特性が劣化してしまうも
のと考えられる。
It is considered that this deterioration is caused by peeling of the negative electrode material from the negative electrode current collector with charging and discharging.
For example, in a negative electrode in which a negative electrode mixture layer containing graphite as a negative electrode material is provided on a negative electrode current collector, when charged, lithium metal is deposited on an adhesion interface between graphite particles and an adhesion interface between graphite particles and the current collector. Therefore, if the bonding strength of these bonding interfaces is insufficient, interface destruction occurs due to precipitation of lithium metal, and as a result, the current collecting performance of the negative electrode is deteriorated. Further, the deterioration of the current collecting performance promotes an increase in the polarization phenomenon at the time of the charge / discharge reaction, and the chemical deterioration of the electrolyte is induced on the surfaces of the positive electrode and the negative electrode. As described above, it is considered that interfacial destruction due to precipitation of lithium metal causes deterioration of current collection performance and electrolyte, resulting in deterioration of cycle characteristics.

【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、負極集電体と負極合剤層との剥離強
度を改善することができる負極およびそれを用いた電池
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a negative electrode capable of improving the peel strength between a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer, and a battery using the same. It is in.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による負極は、対
向する一対の面を有する負極集電体と、軽金属を吸蔵お
よび離脱することが可能な負極合剤層とを有し、容量
が、軽金属の吸蔵および離脱による容量成分と、軽金属
の析出および溶解による容量成分との和により表され、
負極集電体は粗面加工されているものである。
The negative electrode according to the present invention has a negative electrode current collector having a pair of opposing surfaces, and a negative electrode mixture layer capable of inserting and extracting light metal, and has a capacity of: Expressed by the sum of the capacity component due to occlusion and release of light metal and the capacity component due to precipitation and dissolution of light metal,
The negative electrode current collector has a roughened surface.

【0009】本発明による電池は、正極および負極と共
に電解質を備えたものであって、負極は、対向する一対
の面を有する負極集電体と、軽金属を吸蔵および離脱す
ることが可能な負極合剤層とを有し、負極の容量は、軽
金属の吸蔵および離脱による容量成分と、軽金属の析出
および溶解による容量成分との和により表され、負極集
電体は粗面加工されているものである。
A battery according to the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte. The negative electrode includes a negative electrode current collector having a pair of opposing surfaces and a negative electrode collector capable of inserting and extracting light metal. The capacity of the negative electrode is represented by the sum of the capacity component due to occlusion and desorption of the light metal and the capacity component due to deposition and dissolution of the light metal, and the negative electrode current collector has a roughened surface. is there.

【0010】本発明による負極では、負極集電体に粗面
加工されているので、負極集電体と負極合剤層との剥離
強度が改善されている。よって、軽金属が析出しても、
負極合剤層は負極集電体から剥離しにくくなっている。
In the negative electrode according to the present invention, since the negative electrode current collector is roughened, the peel strength between the negative electrode current collector and the negative electrode mixture layer is improved. Therefore, even if light metal is deposited,
The negative electrode mixture layer is hardly peeled off from the negative electrode current collector.

【0011】本発明による電池では、本発明の負極を用
いているので、充電反応時に負極にリチウム金属が析出
しても、負極合剤層が負極集電体から剥離しにくい。よ
って、電池特性が改善される。
In the battery according to the present invention, since the negative electrode of the present invention is used, even if lithium metal is deposited on the negative electrode during the charging reaction, the negative electrode mixture layer is hardly peeled off from the negative electrode current collector. Therefore, battery characteristics are improved.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0013】図1は本発明の一実施の形態に係る二次電
池の断面構造を表すものである。この二次電池は、いわ
ゆるジェリーロール型といわれるものであり、ほぼ中空
円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と負極2
2とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体2
0を有している。電池缶11は、例えばニッケルのめっ
きがされた鉄により構成されており、一端部が閉鎖され
他端部が開放されている。電池缶11の内部には、巻回
電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の
絶縁板12,13がそれぞれ配置されている。
FIG. 1 shows a sectional structure of a secondary battery according to one embodiment of the present invention. This secondary battery is a so-called jelly-roll type battery. A band-shaped positive electrode 21 and a negative electrode 2 are provided inside a substantially hollow cylindrical battery can 11.
Electrode body 2 wound with a separator 2 via a separator 23
It has 0. The battery can 11 is made of, for example, nickel-plated iron, and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 11, a pair of insulating plates 12 and 13 are respectively arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

【0014】電池缶11の開放端部には、電池蓋14
と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15
および熱感抵抗素子(Positive Temper
ature Coefficient;PTC素子)1
6とが、ガスケット17を介してかしめられることによ
り取り付けられており、電池缶11の内部は密閉されて
いる。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料
により構成されている。安全弁機構15は、熱感抵抗素
子16を介して電池蓋14と電気的に接続されており、
内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧
が一定以上となった場合にディスク板15aが反転して
電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断する
ようになっている。熱感抵抗素子16は、温度が上昇す
ると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異
常な発熱を防止するものであり、例えば、チタン酸バリ
ウム系半導体セラミックスにより構成されている。ガス
ケット17は、例えば、絶縁材料により構成されてお
り、表面にはアスファルトが塗布されている。
At the open end of the battery can 11, a battery cover 14 is provided.
And a safety valve mechanism 15 provided inside the battery lid 14.
And thermal resistance element (Positive Temper)
atture Coefficient: PTC element) 1
6 is attached by caulking via a gasket 17, and the inside of the battery can 11 is sealed. The battery cover 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11. The safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14 via the thermal resistance element 16,
When the internal pressure of the battery becomes higher than a certain level due to an internal short circuit or external heating, the disk plate 15a is inverted and the electrical connection between the battery lid 14 and the wound electrode body 20 is cut off. The thermal resistance element 16 limits the current by increasing the resistance value when the temperature rises and prevents abnormal heat generation due to a large current, and is made of, for example, barium titanate-based semiconductor ceramics. The gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and its surface is coated with asphalt.

【0015】巻回電極体20は、例えば、センターピン
24を中心に巻回されている。巻回電極体20の正極2
1にはアルミニウムなどよりなる正極リード25が接続
されており、負極22にはニッケルなどよりなる負極リ
ード26が接続されている。正極リード25は安全弁機
構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接
続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され
電気的に接続されている。
The wound electrode body 20 is wound around, for example, a center pin 24. Positive electrode 2 of wound electrode body 20
1 is connected to a positive electrode lead 25 made of aluminum or the like, and the negative electrode 22 is connected to a negative electrode lead 26 made of nickel or the like. The positive electrode lead 25 is electrically connected to the battery cover 14 by being welded to the safety valve mechanism 15, and the negative electrode lead 26 is welded to and electrically connected to the battery can 11.

【0016】図2は図1に示した巻回電極体20の一部
を拡大して表すものである。正極21は、例えば、対向
する一対の面を有する正極集電体21aの両面に正極合
剤層21bが設けられた構造を有している。なお、図示
はしないが、正極集電体21aの片面のみに正極合剤層
21bを設けるようにしてもよい。正極集電体21a
は、例えば、厚みが5μm〜50μm程度であり、アル
ミニウム箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金
属箔により構成されている。正極合剤層21bは、例え
ば、厚みが80μm〜250μmであり、軽金属である
リチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料を
含んで構成されている。なお、正極合剤層21bの厚み
は、正極合剤層21bが正極集電体21aの両面に設け
られている場合には、その合計の厚みである。
FIG. 2 is an enlarged view of a part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The positive electrode 21 has, for example, a structure in which a positive electrode mixture layer 21b is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 21a having a pair of opposing surfaces. Although not shown, the positive electrode mixture layer 21b may be provided only on one side of the positive electrode current collector 21a. Positive electrode current collector 21a
Has a thickness of, for example, about 5 μm to 50 μm, and is made of a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil. The positive electrode mixture layer 21b has a thickness of, for example, 80 μm to 250 μm and includes a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium as a light metal. When the positive electrode mixture layer 21b is provided on both surfaces of the positive electrode current collector 21a, the thickness of the positive electrode mixture layer 21b is the total thickness thereof.

【0017】リチウムを吸蔵および離脱することが可能
な正極材料としては、例えば、リチウム酸化物,リチウ
ム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物などのリチ
ウム含有化合物が適当であり、これらの2種以上を混合
して用いてもよい。特に、エネルギー密度を高くするに
は、一般式LiMOで表されるリチウム複合酸化物
あるいはリチウムを含んだ層間化合物が好ましい。な
お、Mは1種類以上の遷移金属が好ましく、具体的に
は、コバルト(Co),ニッケル(Ni),マンガン
(Mn),鉄(Fe),アルミニウム(Al),バナジ
ウム(V)およびチタン(Ti)のうちの少なくとも1
種が好ましい。xは、電池の充放電状態によって異な
り、通常、0.05≦x≦1.10の範囲内の値であ
る。また、他にも、スピネル型結晶構造を有するLiM
、あるいはオリビン型結晶構造を有するLiF
ePOなども高いエネルギー密度を得ることができる
ので好ましい。
As the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, for example, a lithium-containing compound such as lithium oxide, lithium sulfide or an intercalation compound containing lithium is suitable. You may use it. In particular, in order to increase the energy density, a lithium composite oxide represented by the general formula Li x MO 2 or an intercalation compound containing lithium is preferable. In addition, M is preferably one or more transition metals. Specifically, cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), aluminum (Al), vanadium (V) and titanium ( At least one of Ti)
Species are preferred. x differs depending on the charge / discharge state of the battery, and is usually a value in the range of 0.05 ≦ x ≦ 1.10. In addition, LiM having a spinel type crystal structure is also used.
n 2 O 4 or LiF having an olivine type crystal structure
ePO 4 and the like are also preferable because a high energy density can be obtained.

【0018】なお、このような正極材料は、例えば、リ
チウムの炭酸塩,硝酸塩,酸化物あるいは水酸化物と、
遷移金属の炭酸塩,硝酸塩,酸化物あるいは水酸化物と
を所望の組成になるように混合し、粉砕した後、酸素雰
囲気中において600〜1000℃の範囲内の温度で焼
成することにより調製される。
Incidentally, such a positive electrode material includes, for example, lithium carbonate, nitrate, oxide or hydroxide,
It is prepared by mixing a transition metal carbonate, nitrate, oxide or hydroxide to have a desired composition, pulverizing, and firing in an oxygen atmosphere at a temperature in the range of 600 to 1000 ° C. You.

【0019】正極合剤層21bは、また、例えば導電剤
を含んでおり、必要に応じて更に結着剤を含んでいても
よい。導電剤としては、例えば、黒鉛,カーボンブラッ
クあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料があげら
れ、そのうちの1種または2種以上が混合して用いられ
る。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であ
れば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるよ
うにしてもよい。結着剤としては、例えば、スチレンブ
タジエン系ゴム,フッ素系ゴムあるいはエチレンプロピ
レンジエンゴムなどの合成ゴム、またはポリビニリデン
フルオロライドなどの高分子材料が挙げられ、そのうち
の1種または2種以上を混合して用いられる。例えば、
図1に示したように正極21および負極22が巻回され
ている場合には、結着剤として柔軟性に富むスチレンブ
タジエン系ゴムあるいはフッ素系ゴムなどを用いること
が好ましい。
The positive electrode mixture layer 21b also contains, for example, a conductive agent, and may further contain a binder, if necessary. Examples of the conductive agent include carbon materials such as graphite, carbon black and Ketjen black, and one or more of them are used in combination. Further, in addition to the carbon material, a metal material or a conductive polymer material may be used as long as the material has conductivity. Examples of the binder include synthetic rubbers such as styrene-butadiene rubber, fluorine rubber and ethylene propylene diene rubber, and polymer materials such as polyvinylidene fluoride, and one or more of them are mixed. Used as For example,
When the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound as shown in FIG. 1, it is preferable to use a highly flexible styrene-butadiene-based rubber or a fluorine-based rubber as the binder.

【0020】負極22は、例えば、対向する一対の面を
有する負極集電体22aの両面に負極合剤層22bが設
けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負
極集電体22aの片面のみに負極合剤層22bを設ける
ようにしてもよい。負極集電体22aは、良好な電気化
学的安定性、電気伝導性および機械的強度を有する銅
箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔によ
り構成されている。特に、銅箔は高い電気伝導性を有す
るので最も好ましい。負極集電体22aの厚みは、例え
ば、6μm〜40μm程度であることが好ましい。6μ
mよりも薄いと機械的強度が低下し、製造工程において
負極集電体22aが断裂しやすく、生産効率が低下して
しまうからであり、40μmよりも厚いと電池内におけ
る負極集電体22aの体積比が必要以上に大きくなり、
エネルギー密度を高くすることが難しくなるからであ
る。
The negative electrode 22 has, for example, a structure in which a negative electrode mixture layer 22b is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 22a having a pair of opposing surfaces. Although not shown, the negative electrode mixture layer 22b may be provided only on one side of the negative electrode current collector 22a. The negative electrode current collector 22a is made of a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil having good electrochemical stability, electric conductivity, and mechanical strength. In particular, copper foil is most preferable because it has high electric conductivity. The thickness of the negative electrode current collector 22a is preferably, for example, about 6 μm to 40 μm. 6μ
If the thickness is smaller than m, the mechanical strength is reduced, the anode current collector 22a is easily broken in the manufacturing process, and the production efficiency is reduced. The volume ratio becomes larger than necessary,
This is because it becomes difficult to increase the energy density.

【0021】この負極集電体22aの少なくとも一部の
表面には粗面加工がされいる。図3は、負極集電体22
aの表面状態を表すレーザ顕微鏡写真である。このよう
に負極集電体22aの表面には粗面加工による凹凸が形
成されており、この凹凸によるアンカー効果により、負
極合剤層22bの剥離強度を向上することができるよう
になっている。このような粗面加工は、例えば、電解め
っき処理あるいは化学めっき処理などの化学的方法、サ
ンドブラスト処理などの物理的研磨処理により行われ
る。特に、電解めっき処理あるいは化学めっき処理など
の化学的手法を用いるようにすれば、銅箔に異種金属に
より突起部を形成することもできるので好ましい。な
お、銅箔に異種金属により突起部が形成されたものも、
粗面加工した銅箔に含まれる。
The surface of at least a part of the negative electrode current collector 22a is roughened. FIG. 3 shows the negative electrode current collector 22.
6 is a laser microscope photograph showing the surface state of a. As described above, the surface of the negative electrode current collector 22a is formed with unevenness due to roughening, and the peel strength of the negative electrode mixture layer 22b can be improved by the anchor effect due to the unevenness. Such roughening is performed by, for example, a chemical method such as electrolytic plating or chemical plating, or a physical polishing such as sandblasting. In particular, it is preferable to use a chemical method such as an electrolytic plating process or a chemical plating process, because the projections can be formed on the copper foil with different kinds of metals. In addition, the thing where the projection part was formed by the dissimilar metal on the copper foil,
Included in roughened copper foil.

【0022】負極集電体22aの少なくとも一方の面、
すなわち少なくとも負極合剤層22bが設けられている
面の表面粗さは、JIS規格B0601による10点平
均粗さで0.1μm以上であることが好ましい。これよ
りも小さいと、粗面加工による剥離強度の改善効果を十
分に得ることができないからである。また、負極集電体
22aの一対の面の表面粗さは、JIS規格B0601
による10点平均粗さで下記の数2で規定される値以下
であることが好ましい。
At least one surface of the negative electrode current collector 22a,
That is, the surface roughness of at least the surface provided with the negative electrode mixture layer 22b is preferably 0.1 μm or more as a 10-point average roughness according to JIS standard B0601. If it is smaller than this, the effect of improving the peel strength by the roughening cannot be sufficiently obtained. The surface roughness of a pair of surfaces of the negative electrode current collector 22a is JIS B0601.
Is preferably not more than the value defined by the following equation (2).

【0023】[0023]

【数2】 {負極集電体の厚み(μm)−5(μm)}/N (Nは、一対の面のうちの一方のみに粗面加工がされて
いる場合は1、両面に粗面加工がされている場合は2で
ある。)
## EQU2 ## {Thickness of negative electrode current collector (μm) −5 (μm)} / N (N is 1 when only one of a pair of surfaces is roughened, and both surfaces are roughened. (If processed, it is 2.)

【0024】表面粗さが大きいほど剥離強度を大きくす
ることができるが、大きすぎると負極集電体22aにお
ける平坦部の厚みが薄くなり、電気抵抗が増大してしま
うからである。負極集電体22aにおける平坦部の厚み
は5μm以上であることが好ましく、数2における「5
μm」は平坦部の最低厚みを意味している。なお、本明
細書において平坦部の厚みというのは、負極集電体22
aの厚みから両面の表面粗さを引いた厚みを意味してい
る。また、10点平均粗さというのは、数3に示したよ
うに、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜
き取り、この抜き取り部分のうち最も高い山頂から5番
目の山頂までの標高(Yp〜Yp)に関する絶対値
の平均値と、最も低い谷底から5番目の谷底までの標高
(Yv〜Yv)に関する絶対値の平均値との和を意
味している。なお、本明細書では、基準長さを0.08
mm、評価長さを0.4mmとした。
The peel strength can be increased as the surface roughness increases. However, if the surface roughness is too large, the thickness of the flat portion of the negative electrode current collector 22a becomes thin, and the electric resistance increases. The thickness of the flat portion of the negative electrode current collector 22a is preferably 5 μm or more.
“μm” means the minimum thickness of the flat part. In the present specification, the thickness of the flat portion refers to the thickness of the negative electrode current collector 22.
It means the thickness obtained by subtracting the surface roughness of both surfaces from the thickness of a. The ten-point average roughness is, as shown in Expression 3, a portion extracted from the roughness curve in the direction of the average line by a reference length, and a portion from the highest peak to the fifth peak of the extracted portion is obtained. It means the sum of the average of the absolute values of the altitudes (Yp 1 to Yp 5 ) and the average of the absolute values of the altitudes (Yv 1 to Yv 5 ) from the lowest valley to the fifth valley. In this specification, the reference length is 0.08
mm, and the evaluation length was 0.4 mm.

【0025】[0025]

【数3】 (Equation 3)

【0026】負極合剤層22bは、軽金属であるリチウ
ムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料を含んで
構成されており、必要に応じて、例えば正極合剤層21
bと同様の結着剤を含んでいてもよい。なお、本明細書
において軽金属の吸蔵・離脱というのは、軽金属イオン
がそのイオン性を失うことなく電気化学的に吸蔵・離脱
されることを言う。負極合剤層22bの厚みは、例え
ば、80μm〜250μmである。この厚みは、負極合
剤層22bが負極集電体22aの両面に設けられている
場合には、その合計の厚みである。
The negative electrode mixture layer 22b includes a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium as a light metal.
It may contain the same binder as b. In this specification, the term "storage / release of light metal" means that light metal ions are electrochemically stored / released without losing their ionicity. The thickness of the negative electrode mixture layer 22b is, for example, 80 μm to 250 μm. This thickness is the total thickness when the negative electrode mixture layer 22b is provided on both surfaces of the negative electrode current collector 22a.

【0027】リチウムを吸蔵および離脱することが可能
な負極材料としては、例えば、炭素材料,金属化合物,
結晶性あるいはアモルファスのケイ素,ケイ素化合物,
LiNまたは高分子材料が挙げられ、これらのうちの
いずれか1種または2種以上が混合して用いられる。炭
素材料としては、黒鉛,難黒鉛化性炭素あるいは易黒鉛
化性炭素などが挙げられ、金属化合物としてはSnSi
あるいはSnOなどの酸化物などが挙げられ、ケ
イ素化合物としてはケイ素の酸化物あるいは窒化物など
が挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレン,ポリ
アニリンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
As the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, for example, a carbon material, a metal compound,
Crystalline or amorphous silicon, silicon compounds,
LiN 3 or a polymer material is used, and one or more of them are used in combination. Examples of the carbon material include graphite, non-graphitizable carbon, and easily graphitizable carbon, and the metal compound is SnSi.
Oxides such as O 3 or SnO 2 are mentioned, and silicon compounds include silicon oxides and nitrides, and polymer materials include polyacetylene, polyaniline and polypyrrole.

【0028】中でも炭素材料は、充放電時に生じる結晶
構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ること
ができると共に、良好なサイクル特性を得ることができ
るので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、
高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。
Among them, a carbon material is preferable because a change in crystal structure that occurs during charge and discharge is very small, a high charge and discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite has a large electrochemical equivalent,
It is preferable because a high energy density can be obtained.

【0029】黒鉛としては、例えば、真密度が2.10
g/cm以上のものが好ましく、2.18g/cm
以上のものであればより好ましい。なお、このような真
密度を得るには、(002)面のC軸結晶子厚みが1
4.0nm以上であることが必要である。また、(00
2)面の面間隔は0.340nm未満であることが好ま
しく、0.335nm以上0.337nm以下の範囲内
であればより好ましい。
As the graphite, for example, the true density is 2.10
g / cm 3 or more, preferably 2.18 g / cm 3
The above is more preferable. In order to obtain such a true density, the C-axis crystallite thickness of the (002) plane must be 1
It is necessary to be 4.0 nm or more. Also, (00
2) The spacing between the surfaces is preferably less than 0.340 nm, and more preferably 0.335 nm or more and 0.337 nm or less.

【0030】黒鉛は、天然黒鉛でも人造黒鉛でもよい。
人造黒鉛であれば、例えば、有機材料を炭化して高温熱
処理を行い、粉砕・分級することにより得られる。高温
熱処理は、例えば、必要に応じて窒素(N)などの不
活性ガス気流中において300℃〜700℃で炭化し、
毎分1℃〜100℃の速度で900℃〜1500℃まで
昇温してこの温度を0時間〜30時間程度保持し仮焼す
ると共に、2000℃以上、好ましくは2500℃以上
に加熱し、この温度を適宜の時間保持することにより行
う。
The graphite may be natural graphite or artificial graphite.
In the case of artificial graphite, for example, it can be obtained by carbonizing an organic material, performing a high-temperature heat treatment, and pulverizing and classifying. The high-temperature heat treatment is performed by, for example, carbonizing at 300 ° C. to 700 ° C. in an inert gas stream such as nitrogen (N 2 ) as necessary,
The temperature is raised from 900 ° C to 1500 ° C at a rate of 1 ° C to 100 ° C per minute, the temperature is maintained for about 0 hours to 30 hours, and calcined, and heated to 2000 ° C or more, preferably 2500 ° C or more. This is performed by maintaining the temperature for an appropriate time.

【0031】出発原料となる有機材料としては、石炭あ
るいはピッチを用いることができる。ピッチには、例え
ば、コールタール,エチレンボトム油あるいは原油など
を高温で熱分解することにより得られるタール類、アス
ファルトなどを蒸留(真空蒸留,常圧蒸留あるいはスチ
ーム蒸留),熱重縮合,抽出,化学重縮合することによ
り得られるもの、木材還流時に生成されるもの、ポリ塩
化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチ
ラートまたは3,5−ジメチルフェノール樹脂がある。
これらの石炭あるいはピッチは、炭化の途中最高400
℃程度において液体として存在し、その温度で保持され
ることで芳香環同士が縮合・多環化し、積層配向した状
態となり、そののち約500℃以上で固体の炭素前駆
体、すなわちセミコークスとなる(液相炭素化過程)。
As the organic material used as a starting material, coal or pitch can be used. For the pitch, for example, tars obtained by pyrolyzing coal tar, ethylene bottom oil or crude oil at a high temperature, asphalt, etc. (vacuum distillation, normal pressure distillation or steam distillation), thermal polycondensation, extraction, Examples include those obtained by chemical polycondensation, those produced at the time of wood reflux, polyvinyl chloride resin, polyvinyl acetate, polyvinyl butyrate, and 3,5-dimethylphenol resin.
These coals or pitches have a maximum of 400
It exists as a liquid at about ℃, and aromatic rings are condensed and polycyclic by being held at that temperature, and it is in a laminated orientation state, and then becomes a solid carbon precursor at about 500 ° C. or higher, that is, semi-coke. (Liquid phase carbonization process).

【0032】有機材料としては、また、ナフタレン,フ
ェナントレン,アントラセン,トリフェニレン,ピレ
ン,ペリレン,ペンタフェン,ペンタセンなどの縮合多
環炭化水素化合物あるいはその誘導体(例えば、上述し
た化合物のカルボン酸,カルボン酸無水物,カルボン酸
イミド)、またはそれらの混合物を用いることができ
る。更に、アセナフチレン,インドール,イソインドー
ル,キノリン,イソキノリン,キノキサリン,フタラジ
ン,カルバゾール,アクリジン,フェナジン,フェナン
トリジンなどの縮合複素環化合物あるいはその誘導体、
またはそれらの混合物を用いることもできる。
Examples of the organic material include condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene, phenanthrene, anthracene, triphenylene, pyrene, perylene, pentaphen, and pentacene, and derivatives thereof (for example, carboxylic acids and carboxylic anhydrides of the above compounds). , Carboximides), or mixtures thereof. Further, condensed heterocyclic compounds such as acenaphthylene, indole, isoindole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, phthalazine, carbazole, acridine, phenazine, phenanthridine and derivatives thereof;
Alternatively, a mixture thereof can be used.

【0033】なお、粉砕は、炭化,仮焼の前後、あるい
は黒鉛化前の昇温過程の間のいずれで行ってもよい。こ
れらの場合には、最終的に粉末状態で黒鉛化のための熱
処理が行われる。但し、嵩密度および破壊強度の高い黒
鉛粉末を得るには、原料を成型したのち熱処理を行い、
得られた黒鉛化成型体を粉砕・分級することが好まし
い。
The pulverization may be carried out before or after carbonization or calcination, or during the heating process before graphitization. In these cases, heat treatment for graphitization is finally performed in a powder state. However, to obtain graphite powder with high bulk density and high breaking strength, heat treatment is performed after molding the raw material,
It is preferable to pulverize and classify the obtained graphitized molded body.

【0034】例えば、黒鉛化成型体を作製する場合に
は、フィラーとなるコークスと、成型剤あるいは焼結剤
となるバインダーピッチとを混合して成型したのち、こ
の成型体を1000℃以下の低温で熱処理する焼成工程
と、焼成体に溶融させたバインダーピッチを含浸させる
ピッチ含浸工程とを数回繰り返してから、高温で熱処理
する。含浸させたバインダーピッチは、以上の熱処理過
程で炭化し、黒鉛化される。ちなみに、この場合には、
フィラー(コークス)とバインダーピッチとを原料にし
ているので多結晶体として黒鉛化し、また原料に含まれ
る硫黄や窒素が熱処理時にガスとなって発生することか
ら、その通り路に微小な空孔が形成される。よって、こ
の空孔により、リチウムの吸蔵・離脱反応が進行し易し
くなると共に、工業的に処理効率が高いという利点もあ
る。なお、成型体の原料としては、それ自身に成型性、
焼結性を有するフィラーを用いても良い。この場合に
は、バインダーピッチの使用は不要である。
For example, when producing a graphitized molded body, coke as a filler and binder pitch as a molding agent or a sintering agent are mixed and molded. And the pitch impregnating step of impregnating the sintered body with the melted binder pitch is repeated several times, followed by heat treatment at a high temperature. The impregnated binder pitch is carbonized and graphitized in the above heat treatment process. By the way, in this case,
Since filler (coke) and binder pitch are used as raw materials, it is graphitized as a polycrystal, and since sulfur and nitrogen contained in the raw materials are generated as a gas during heat treatment, minute holes are formed in the passage. It is formed. Accordingly, the vacancies facilitate the progress of the insertion and extraction reaction of lithium, and also have the advantage of high industrial processing efficiency. In addition, as a raw material of the molded body, the moldability itself,
A filler having sinterability may be used. In this case, it is not necessary to use a binder pitch.

【0035】難黒鉛化性炭素としては、(002)面の
面間隔が0.37nm以上、真密度が1.70g/cm
未満であると共に、空気中での示差熱分析(diff
erential thermal analysi
s;DTA)において700℃以上に発熱ピークを示さ
ないものが好ましい。
As the non-graphitizable carbon, the (002) plane spacing is 0.37 nm or more and the true density is 1.70 g / cm.
3 and differential thermal analysis in air (diff)
erential thermal analysis
s; DTA) does not show an exothermic peak at 700 ° C. or higher.

【0036】このような難黒鉛化性炭素は、例えば、有
機材料を1200℃程度で熱処理し、粉砕・分級するこ
とにより得られる。熱処理は、例えば、必要に応じて3
00℃〜700℃で炭化した(固相炭素化過程)のち、
毎分1℃〜100℃の速度で900℃〜1300℃まで
昇温し、この温度を0〜30時間程度保持することによ
り行う。粉砕は、炭化の前後、あるいは昇温過程の間で
行ってもよい。
Such non-graphitizable carbon can be obtained, for example, by subjecting an organic material to a heat treatment at about 1200 ° C., followed by pulverization and classification. The heat treatment is, for example, 3
After carbonization at 00 ° C to 700 ° C (solid carbonization process),
The temperature is raised from 900 ° C. to 1300 ° C. at a rate of 1 ° C. to 100 ° C. per minute, and the temperature is maintained for about 0 to 30 hours. The pulverization may be performed before or after carbonization, or during the heating process.

【0037】出発原料となる有機材料としては、例え
ば、フルフリルアルコールあるいはフルフラールの重合
体,共重合体、またはこれらの高分子と他の樹脂との共
重合体であるフラン樹脂を用いることができる。また、
フェノール樹脂,アクリル樹脂,ハロゲン化ビニル樹
脂,ポリイミド樹脂,ポリアミドイミド樹脂,ポリアミ
ド樹脂,ポリアセチレンあるいはポリパラフェニレンな
どの共役系樹脂、セルロースあるいはその誘導体、コー
ヒー豆類、竹類、キトサンを含む甲殻類、バクテリアを
利用したバイオセルロース類を用いることもできる。更
に、水素原子(H)と炭素原子(C)との原子数比H/
Cが例えば0.6〜0.8である石油ピッチに酸素
(O)を含む官能基を導入(いわゆる酸素架橋)させた
化合物を用いることもできる。
As the organic material as a starting material, for example, furfuryl alcohol or furfural polymer or copolymer, or furan resin which is a copolymer of these polymers with other resins can be used. . Also,
Phenol resin, acrylic resin, vinyl halide resin, polyimide resin, polyamide imide resin, polyamide resin, conjugated resin such as polyacetylene or polyparaphenylene, cellulose or derivatives thereof, coffee beans, bamboo, shellfish including chitosan, bacteria Biocelluloses utilizing the same can also be used. Furthermore, the atomic ratio H / of hydrogen atoms (H) and carbon atoms (C)
A compound in which a functional group containing oxygen (O) is introduced (so-called oxygen cross-linking) into petroleum pitch in which C is, for example, 0.6 to 0.8 can also be used.

【0038】この化合物における酸素の含有率は3%以
上であることが好ましく、5%以上であればより好まし
い(特開平3−252053号公報参照)。酸素の含有
率は炭素材料の結晶構造に影響を与え、これ以上の含有
率において難黒鉛化性炭素の物性を高めることができ、
負極の容量を向上させることができるからである。ちな
みに、石油ピッチは、例えば、コールタール,エチレン
ボトム油あるいは原油などを高温で熱分解することによ
り得られるタール類、またはアスファルトなどを、蒸留
(真空蒸留,常圧蒸留あるいはスチーム蒸留),熱重縮
合,抽出あるいは化学重縮合することにより得られる。
また、酸化架橋形成方法としては、例えば、硝酸,硫
酸,次亜塩素酸あるいはこれらの混酸などの水溶液と石
油ピッチとを反応させる湿式法、空気あるいは酸素など
の酸化性ガスと石油ピッチとを反応させる乾式法、また
は硫黄,硝酸アンモニウム,過硫酸アンモニア,塩化第
二鉄などの固体試薬と石油ピッチとを反応させる方法を
用いることができる。
The oxygen content of this compound is preferably at least 3%, more preferably at least 5% (see JP-A-3-25253). The oxygen content affects the crystal structure of the carbon material, and at a higher content, the physical properties of the non-graphitizable carbon can be increased.
This is because the capacity of the negative electrode can be improved. Incidentally, petroleum pitch is used for distillation (vacuum distillation, atmospheric distillation or steam distillation) of tars obtained by pyrolyzing coal tar, ethylene bottom oil or crude oil at a high temperature, or hot distillation. It is obtained by condensation, extraction or chemical polycondensation.
Examples of the oxidative cross-linking method include a wet method in which an aqueous solution of nitric acid, sulfuric acid, hypochlorous acid, or a mixed acid thereof is reacted with petroleum pitch, and an oxidizing gas such as air or oxygen is reacted with petroleum pitch. Or a method of reacting a solid reagent such as sulfur, ammonium nitrate, ammonium persulfate, or ferric chloride with petroleum pitch.

【0039】なお、出発原料となる有機材料はこれらに
限定されず、酸素架橋処理などにより固相炭化過程を経
て難黒鉛化性炭素となり得る有機材料であれば、他の有
機材料でもよい。
The organic material used as the starting material is not limited to these, and any other organic material may be used as long as it is an organic material that can be made non-graphitizable carbon through a solid phase carbonization process by oxygen crosslinking or the like.

【0040】難黒鉛化性炭素としては、上述した有機材
料を出発原料として製造されるものの他、特開平3−1
37010号公報に記載されているリン(P)と酸素と
炭素とを主成分とする化合物も、上述した物性パラメー
タを示すので好ましい。
Examples of the non-graphitizable carbon include those produced using the above-mentioned organic materials as starting materials, and those described in JP-A-3-3-1.
A compound containing phosphorus (P), oxygen and carbon as main components described in 37010 is also preferable because it shows the above-mentioned physical property parameters.

【0041】また、この二次電池では、充電の過程にお
いて、開回路電圧(すなわち電池電圧)が過充電電圧よ
りも低い時点で負極22にリチウム金属が析出し始める
ようになっている。すなわち、負極22の容量は、リチ
ウムの吸蔵・離脱による容量成分と、リチウム金属の析
出・溶解による容量成分との和で表される。なお、過充
電電圧というのは、電池が過充電状態になった時の開回
路電圧を指し、例えば、日本蓄電池工業会(電池工業
会)の定めた指針の一つである「リチウム二次電池安全
性評価基準ガイドライン」(SBA G1101)に記
載され定義される「完全充電」された電池の開回路電圧
よりも高い電圧を指す。
Further, in this secondary battery, during the charging process, lithium metal starts to precipitate on the negative electrode 22 when the open circuit voltage (that is, the battery voltage) is lower than the overcharge voltage. That is, the capacity of the negative electrode 22 is represented by the sum of a capacity component due to insertion and extraction of lithium and a capacity component due to deposition and dissolution of lithium metal. The overcharge voltage refers to an open circuit voltage when the battery is in an overcharged state. For example, one of the guidelines set by the Japan Storage Battery Association (Battery Manufacturers Association) is “lithium secondary battery”. Refers to voltages higher than the open circuit voltage of a "fully charged" battery as defined and defined in the "Safety Evaluation Guidelines" (SBA G1101).

【0042】これにより、この二次電池では、高いエネ
ルギー密度を得ることができると共に、サイクル特性を
向上させることができるようになっている。これは、負
極15にリチウム金属を析出させるという点では従来の
リチウム二次電池と同様であるが、リチウムを吸蔵・離
脱可能な負極材料にリチウム金属を析出させるようにす
ることにより、負極22の容量を保持しつつ、充放電に
伴う負極22の体積変化を小さくすることができると考
えられるからである。すなわち、本実施の形態では、リ
チウムを吸蔵・離脱可能な負極材料とリチウム金属との
両方が負極活物質として機能するようになっている。
Thus, in this secondary battery, a high energy density can be obtained and the cycle characteristics can be improved. This is similar to a conventional lithium secondary battery in that lithium metal is deposited on the negative electrode 15, but by depositing lithium metal on a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, the This is because it is considered that the volume change of the negative electrode 22 due to charge and discharge can be reduced while maintaining the capacity. That is, in the present embodiment, both the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium and the lithium metal function as the negative electrode active material.

【0043】セパレータ23は、例えば、ポリテトラフ
ルオロエチレン,ポリプロピレンあるいはポリエチレン
などの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多
孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質
膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオ
レフィン製の多孔質膜はショート防止効果に優れ、かつ
シャットダウン効果による電池の安全性向上を図ること
ができるので好ましい。特に、ポリエチレンは、100
℃以上160℃以下の範囲内においてシャットダウン効
果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れて
いるので、セパレータ16を構成する材料として好まし
い。また、ポリプロピレンも好ましく、他にも化学的安
定性を備えた樹脂であればポリエチレンあるいはポリプ
ロピレンと共重合させたり、またはブレンド化すること
で用いることができる。
The separator 23 is made of, for example, a porous film made of a synthetic resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene or polyethylene, or a porous film made of ceramic. The structure may be modified. Above all, a polyolefin porous film is preferable because it has an excellent short-circuit prevention effect and can improve battery safety by a shutdown effect. In particular, polyethylene is 100
Since a shutdown effect can be obtained in the range of not less than 160 ° C. and the electrochemical stability is excellent, it is preferable as a material forming the separator 16. In addition, polypropylene is also preferable, and any other resin having chemical stability can be used by copolymerizing or blending with polyethylene or polypropylene.

【0044】このポリオレフィン製の多孔質膜は、例え
ば、溶融状態のポリオレフィン組成物に溶融状態で液状
の低揮発性溶媒を混練し、均一なポリオレフィン組成物
の高濃度溶液としたのち、これをダイスにより成型し、
冷却してゲル状シートとし、延伸することにより得られ
る。
The porous film made of polyolefin is prepared, for example, by kneading a liquid polyolefin composition in a molten state with a low-volatility solvent in a liquid state in a molten state to obtain a uniform high-concentration solution of the polyolefin composition. Molded by
It is obtained by cooling into a gel-like sheet and stretching.

【0045】低揮発性溶媒としては、例えば、ノナン,
デカン,デカリン,p−キシレン,ウンデカンあるいは
流動パラフィンなどの低揮発性脂肪族または環式の炭化
水素を用いることができる。ポリオレフィン組成物と低
揮発性溶媒との配合割合は、両者の合計を100質量%
として、ポリオレフィン組成物が10質量%以上80質
量%以下、更には15質量%以上70質量%以下である
ことが好ましい。ポリオレフィン組成物が少なすぎる
と、成型時にダイス出口で膨潤あるいはネックインが大
きくなり、シート成形が困難となるからである。一方、
ポリオレフィン組成物が多すぎると、均一な溶液を調製
することが難しいからである。
As the low volatile solvent, for example, nonane,
Low volatile aliphatic or cyclic hydrocarbons such as decane, decalin, p-xylene, undecane or liquid paraffin can be used. The mixing ratio of the polyolefin composition and the low-volatile solvent is 100% by mass of the total of both.
The content of the polyolefin composition is preferably from 10% by mass to 80% by mass, and more preferably from 15% by mass to 70% by mass. If the amount of the polyolefin composition is too small, swelling or neck-in becomes large at the die exit during molding, and sheet molding becomes difficult. on the other hand,
If the amount of the polyolefin composition is too large, it is difficult to prepare a uniform solution.

【0046】ポリオレフィン組成物の高濃度溶液をダイ
スにより成型する際には、シートダイスの場合、ギャッ
プは例えば0.1mm以上5mm以下とすることが好ま
しい。また、押し出し温度は140℃以上250℃以
下、押し出し速度は2cm/分以上30cm/分以下と
することが好ましい。
When a high-concentration solution of the polyolefin composition is molded with a die, in the case of a sheet die, the gap is preferably, for example, 0.1 mm or more and 5 mm or less. Further, the extrusion temperature is preferably from 140 ° C. to 250 ° C., and the extrusion speed is preferably from 2 cm / min to 30 cm / min.

【0047】冷却は、少なくともゲル化温度以下まで行
う。冷却方法としては、冷風,冷却水,その他の冷却媒
体に直接接触させる方法、または冷媒で冷却したロール
に接触させる方法などを用いることができる。なお、ダ
イスから押し出したポリオレフィン組成物の高濃度溶液
は、冷却前あるいは冷却中に1以上10以下、好ましく
は1以上5以下の引取比で引き取っても良い。引取比が
大きすぎると、ネックインが大きくなり、また延伸する
際に破断も起こしやすくなり、好ましくないからであ
る。
The cooling is performed to at least the gelling temperature or lower. As a cooling method, a method of directly contacting with cold air, cooling water, or another cooling medium, a method of contacting with a roll cooled by a refrigerant, or the like can be used. The high-concentration solution of the polyolefin composition extruded from the die may be taken at a take-up ratio of 1 to 10 and preferably 1 to 5 before or during cooling. If the take-up ratio is too large, neck-in becomes large, and breakage tends to occur during stretching, which is not preferable.

【0048】ゲル状シートの延伸は、例えば、このゲル
状シートを加熱し、テンター法、ロール法、圧延法ある
いはこれらを組み合わせた方法により、二軸延伸で行う
ことが好ましい。その際、縦横同時延伸でも、逐次延伸
のいずれでもよいが、特に、同時二次延伸が好ましい。
延伸温度は、ポリオレフィン組成物の融点に10℃を加
えた温度以下、更には結晶分散温度以上融点未満とする
ことが好ましい。延伸温度が高すぎると、樹脂の溶融に
より延伸による効果的な分子鎖配向ができず好ましくな
いからであり、延伸温度が低すぎると、樹脂の軟化が不
十分となり、延伸の際に破膜しやすく、高倍率の延伸が
できないからである。
The stretching of the gel-like sheet is preferably carried out by biaxial stretching, for example, by heating this gel-like sheet and employing a tenter method, a roll method, a rolling method or a combination thereof. At that time, either vertical or horizontal simultaneous stretching or sequential stretching may be used, but simultaneous secondary stretching is particularly preferable.
The stretching temperature is preferably equal to or lower than the temperature obtained by adding 10 ° C. to the melting point of the polyolefin composition, and more preferably equal to or higher than the crystal dispersion temperature and lower than the melting point. If the stretching temperature is too high, an effective molecular chain orientation due to stretching cannot be performed due to melting of the resin, which is not preferable.If the stretching temperature is too low, the softening of the resin becomes insufficient and the film breaks during stretching. This is because it is easy to perform stretching at a high magnification.

【0049】なお、ゲル状シートを延伸したのち、延伸
した膜を揮発溶剤で洗浄し、残留する低揮発性溶媒を除
去することが好ましい。洗浄したのちは、延伸した膜を
加熱あるいは送風により乾燥させ、洗浄溶媒を揮発させ
る。洗浄溶剤としては、例えば、ペンタン,ヘキサン,
ヘブタンなどの炭化水素、塩化メチレン,四塩化炭素な
どの塩素系炭化水素、三フッ化エタンなどのフッ化炭
素、またはジエチルエーテル,ジオキサンなどのエーテ
ル類のように易揮発性のものを用いる。洗浄溶剤は用い
た低揮発性溶媒に応じて選択され、単独あるいは混合し
て用いられる。洗浄は、揮発性溶剤に浸漬して抽出する
方法、揮発性溶剤を振り掛ける方法、あるいはこれらを
組み合わせた方法により行うことができる。この洗浄
は、延伸した膜中の残留低揮発性溶媒がポリオレフィン
組成物100質量部に対して1質量部未満となるまで行
う。
After stretching the gel-like sheet, it is preferable to wash the stretched film with a volatile solvent to remove the remaining low-volatile solvent. After washing, the stretched film is dried by heating or blowing, and the washing solvent is volatilized. As the cleaning solvent, for example, pentane, hexane,
A volatile substance such as a hydrocarbon such as hebutane, a chlorinated hydrocarbon such as methylene chloride or carbon tetrachloride, a fluorocarbon such as ethane trifluoride, or an ether such as diethyl ether or dioxane is used. The washing solvent is selected according to the low-volatile solvent used, and used alone or in combination. The washing can be performed by a method of immersing in a volatile solvent for extraction, a method of sprinkling with a volatile solvent, or a method of combining these. This washing is performed until the residual low-volatile solvent in the stretched film becomes less than 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the polyolefin composition.

【0050】セパレータ23には、液状の電解質である
電解液が含浸されている。この電解液は、液状の非水溶
媒に電解質塩としてリチウム塩が溶解されたものであ
る。液状の非水溶媒というのは、例えば、25℃におけ
る固有粘度が10.0mPa・s以下の非水化合物を言
う。このような非水溶媒としては、例えば、エチレンカ
ーボネート,プロピレンカーボネート,ジエチルカーボ
ネートあるいはメチルエチルカーボネートのように比較
的電気化学的安定性の高いものを主溶媒として用いるこ
とが好ましい。主溶媒にはこれらのいずれか1種を用い
てもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
The separator 23 is impregnated with an electrolytic solution which is a liquid electrolyte. This electrolytic solution is obtained by dissolving a lithium salt as an electrolyte salt in a liquid non-aqueous solvent. The liquid non-aqueous solvent is, for example, a non-aqueous compound having an intrinsic viscosity at 25 ° C. of 10.0 mPa · s or less. As such a non-aqueous solvent, for example, a solvent having relatively high electrochemical stability such as ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate or methyl ethyl carbonate is preferably used as a main solvent. Any one of these may be used as the main solvent, or a mixture of two or more thereof may be used.

【0051】また、非水溶媒には、次に示す副溶媒を主
溶媒に混合して用いてもよい。副溶媒としては、例え
ば、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−
バレロラクトン、これら化合物の水素基の一部または全
部をフッ素基で置換したもの、1,2−ジメトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラ
ン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオ
キソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、ジメチル
カーボネート、アセトニトリル、グルタロニトリル、ア
ジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシ
プロピロニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、
N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノ
ン、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタ
ン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシ
ド、あるいはリン酸トリメチルが挙げられ、これらのう
ちのいずれか1種または2種以上を混合して用いてもよ
い。
As the non-aqueous solvent, the following auxiliary solvents may be mixed with the main solvent. As the secondary solvent, for example, butylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-
Valerolactone, those obtained by substituting a part or all of the hydrogen groups of these compounds with fluorine groups, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolan, 4-methyl-1,3-dioxolan , Methyl acetate, methyl propionate, dimethyl carbonate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropyronitrile, N, N-dimethylformamide,
N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N-dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, dimethylsulfoxide, or trimethyl phosphate, any one or more of these May be used in combination.

【0052】リチウム塩としては、例えば、LiP
、LiBF、LiAsF、LiClO、Li
B(C、LiCHSO、LiCFSO
、LiN(SOCF、LiC(SO
、LiAlCl、LiSiF、LiCLあ
るいはLiBrが適当であり、これらのうちのいずれか
1種または2種以上が混合して用いられている。中で
も、LiPFは高いイオン伝導性を得ることができる
と共に、サイクル特性を更に向上させることができるの
で好ましい。なお、非水溶媒に対するリチウム塩の濃度
は2.0mol/kg以下であることが好ましく、0.
5mol/kg以上であればより好ましい。この範囲内
において電解液のイオン伝導度を高くすることができる
からである。
As the lithium salt, for example, LiP
F 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , Li
B (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO
3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 C
F 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCL or LiBr are suitable, and one or more of these are used in combination. Above all, LiPF 6 is preferable because high ion conductivity can be obtained and cycle characteristics can be further improved. The concentration of the lithium salt with respect to the non-aqueous solvent is preferably 2.0 mol / kg or less.
More preferably, it is 5 mol / kg or more. This is because the ionic conductivity of the electrolytic solution can be increased within this range.

【0053】なお、電解液に代えて、ホスト高分子化合
物に電解液を保持させたゲル状の電解質を用いてもよ
い。ゲル状の電解質は、イオン伝導度が室温で1mS/
cm以上であるものであればよく、組成およびホスト高
分子化合物の構造に特に限定はない。電解液(すなわち
液状の非水溶媒および電解質塩)については上述のとお
りである。ホスト高分子化合物としては、例えば、ポリ
アクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化
ビニリデンとポリヘキサフルオロプロピレンの共重合
体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロ
プロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレン
オキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポ
リ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル
酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレ
ン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリ
スチレンあるいはポリカーボネートが挙げられる。特
に、電気化学的安定性の点からは、ポリアクリロニトリ
ル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピ
レンあるいはポリエチレンオキサイドの構造を持つ高分
子化合物を用いることが望ましい。電解液に対するホス
ト高分子化合物の添加量は、両者の相溶性によっても異
なるが、通常、電解液の5〜50質量%に相当するホス
ト高分子化合物を添加することが好ましい。
In place of the electrolytic solution, a gel electrolyte in which the host polymer compound holds the electrolytic solution may be used. The gel electrolyte has an ionic conductivity of 1 mS /
cm or more, and there is no particular limitation on the composition and the structure of the host polymer compound. The electrolyte (that is, the liquid non-aqueous solvent and the electrolyte salt) is as described above. As the host polymer compound, for example, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride and polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, poly Examples include siloxane, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene and polycarbonate. In particular, from the viewpoint of electrochemical stability, it is desirable to use a polymer compound having a structure of polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, or polyethylene oxide. The amount of the host polymer compound added to the electrolyte depends on the compatibility of the two, but it is usually preferable to add a host polymer compound corresponding to 5 to 50% by mass of the electrolyte.

【0054】また、リチウム塩の濃度は、電解液と同様
に、非水溶媒に対して2.0mol/kg以下であるこ
とが好ましく、0.5mol/kg以上であればより好
ましい。但し、ここで非水溶媒というのは、液状の非水
溶媒のみを意味するのではなく、電解質塩を解離させる
ものを広く含む概念である。よって、ホスト高分子化合
物にイオン伝導性を有するものを用いる場合には、その
ホスト高分子化合物も非水溶媒に含まれる。
The concentration of the lithium salt is preferably 2.0 mol / kg or less, more preferably 0.5 mol / kg or more with respect to the non-aqueous solvent, similarly to the electrolytic solution. However, the term "non-aqueous solvent" is not limited to a liquid non-aqueous solvent, but is a concept that broadly includes one that dissociates an electrolyte salt. Thus, when a host polymer having ion conductivity is used, the host polymer is also included in the non-aqueous solvent.

【0055】この二次電池は、例えば、次のようにして
製造することができる。
This secondary battery can be manufactured, for example, as follows.

【0056】まず、例えば、リチウムを吸蔵・離脱する
ことが可能な正極材料と、導電剤と、結着剤とを混合し
て正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−
ピロリドンなどの溶剤に分散してペースト状の正極合剤
スラリーとする。この正極合剤スラリーを正極集電体2
1aに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ローラープレス機
などにより圧縮成型して正極合剤層21bを形成し、正
極21を作製する。
First, for example, a positive electrode material is prepared by mixing a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, a conductive agent, and a binder, and this positive electrode mixture is mixed with N-methyl-2. −
It is dispersed in a solvent such as pyrrolidone to form a paste-like positive electrode mixture slurry. This positive electrode mixture slurry is mixed with the positive electrode current collector 2
After coating on 1a and drying the solvent, the positive electrode mixture layer 21b is formed by compression molding using a roller press or the like, and the positive electrode 21 is manufactured.

【0057】次いで、例えば、リチウムを吸蔵・離脱す
ることが可能な負極材料と、結着剤とを混合して負極合
剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリド
ンなどの溶剤に分散してペースト状の負極合剤スラリー
とする。この負極合剤スラリーを負極集電体22aに塗
布し溶剤を乾燥させたのち、ローラープレス機などによ
り圧縮成型して負極合剤層22bを形成し、負極22を
作製する。
Next, for example, a negative electrode mixture is prepared by mixing a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium and a binder, and the negative electrode mixture is mixed with N-methyl-2-pyrrolidone or the like. Dispersed in a solvent to form a paste-like negative electrode mixture slurry. The negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector 22a, the solvent is dried, and then compression-molded by a roller press or the like to form the negative electrode mixture layer 22b, thereby producing the negative electrode 22.

【0058】続いて、正極集電体に正極リード25を溶
接などにより取り付けると共に、負極集電体に負極リー
ド26を溶接などにより取り付ける。そののち、正極2
1と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極
リード26の先端部を安全弁機構15に溶接すると共
に、負極リード27の先端部を電池缶11に溶接して、
巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12,
13で挟み電池缶11の内部に収納する。正極21およ
び負極22を電池缶11の内部に収納したのち、電解質
を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸さ
せる。そののち、電池缶11の開口端部に電池蓋14,
安全弁機構15および熱感抵抗素子16をガスケット1
7を介してかしめることにより固定する。これにより、
図1に示した二次電池が形成される。
Subsequently, the cathode lead 25 is attached to the cathode current collector by welding or the like, and the anode lead 26 is attached to the anode current collector by welding or the like. After that, the positive electrode 2
1 and the negative electrode 22 are wound via the separator 23, and the distal end of the positive electrode lead 26 is welded to the safety valve mechanism 15, and the distal end of the negative electrode lead 27 is welded to the battery can 11.
The wound positive electrode 21 and negative electrode 22 are connected to a pair of insulating plates 12,
13 and housed inside the battery can 11. After housing the positive electrode 21 and the negative electrode 22 inside the battery can 11, an electrolyte is injected into the inside of the battery can 11 and impregnated into the separator 23. After that, the battery lid 14,
The safety valve mechanism 15 and the thermal resistance element 16 are
Fix by swaging through 7. This allows
The secondary battery shown in FIG. 1 is formed.

【0059】この二次電池は次のように作用する。This secondary battery operates as follows.

【0060】この二次電池では、充電を行うと、正極合
剤層21bからリチウムイオンが離脱し、セパレータ2
3に含浸された電解液を介して、まず、負極合剤層22
bに含まれるリチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料に吸
蔵される。更に充電を続けると、開回路電圧が過充電電
圧よりも低い状態において、充電容量がリチウムを吸蔵
・離脱可能な負極材料の充電容量能力を超え、リチウム
を吸蔵・離脱可能な負極材料の表面にリチウム金属が析
出し始める。そののち、充電を終了するまで負極22に
はリチウム金属が析出し続ける。
In this secondary battery, when charged, lithium ions are released from the positive electrode mixture layer 21b, and the separator 2
First, the negative electrode mixture layer 22 is laid through the electrolyte impregnated in the negative electrode mixture layer 22.
The lithium contained in b is stored in a negative electrode material that can be inserted and extracted. When charging is further continued, in the state where the open circuit voltage is lower than the overcharge voltage, the charge capacity exceeds the charge capacity capacity of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, and the charge capacity is increased on the surface of the anode material capable of inserting and extracting lithium. Lithium metal begins to precipitate. Thereafter, lithium metal continues to be deposited on the negative electrode 22 until charging is completed.

【0061】次いで、放電を行うと、まず、負極22に
析出したリチウム金属がイオンとなって溶出し、セパレ
ータ23に含浸された電解液を介して、正極合剤層21
bに吸蔵される。更に放電を続けると、負極合剤層22
b中のリチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料に吸蔵され
たリチウムイオンが離脱し、電解液を介して正極合剤層
21bに吸蔵される。よって、この二次電池では、従来
のいわゆるリチウム二次電池およびリチウムイオン二次
電池の両方の特性、すなわち高いエネルギー密度および
良好なサイクル特性が得られる。
Next, when discharging is performed, first, lithium metal deposited on the negative electrode 22 is eluted as an ion, and the positive electrode mixture layer 21 is passed through the electrolytic solution impregnated in the separator 23.
b. When the discharge is further continued, the negative electrode mixture layer 22
The lithium ions occluded in the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium in b are released and occluded in the positive electrode mixture layer 21b via the electrolytic solution. Therefore, in this secondary battery, characteristics of both the conventional so-called lithium secondary battery and lithium ion secondary battery, that is, high energy density and good cycle characteristics can be obtained.

【0062】特に本実施の形態では、負極集電体22a
に粗面加工がされているので、負極集電体22aと負極
合剤層22bとの剥離強度が向上されており、充電時に
負極材料の表面にリチウム金属が析出しても、負極集電
体22aから負極合剤層22bが剥離しにくくなってい
る。よって、充放電を繰り返しても、集電性能の劣化お
よび電解質の劣化が防止され、サイクル特性が改善され
る。
In particular, in the present embodiment, the negative electrode current collector 22a
Since the surface is roughened, the peel strength between the negative electrode current collector 22a and the negative electrode mixture layer 22b is improved, and even if lithium metal is deposited on the surface of the negative electrode material during charging, the negative electrode current collector The negative electrode mixture layer 22b is hardly peeled off from the base material 22a. Therefore, even if charging and discharging are repeated, deterioration of the current collecting performance and deterioration of the electrolyte are prevented, and the cycle characteristics are improved.

【0063】このように、本実施の形態によれば、負極
集電体22aに粗面加工をするようにしたので、負極集
電体22aと負極合剤層22bとの剥離強度を向上させ
ることができ、充電時に負極材料の表面にリチウム金属
が析出しても、負極合剤層22bの剥離を防止すること
ができる。よって、充放電を繰り返しても、容量の低下
を防止することができ、サイクル特性を改善することが
できる。
As described above, according to the present embodiment, since the negative electrode current collector 22a is roughened, the peel strength between the negative electrode current collector 22a and the negative electrode mixture layer 22b can be improved. Even if lithium metal is deposited on the surface of the negative electrode material during charging, the negative electrode mixture layer 22b can be prevented from peeling off. Therefore, even if charge and discharge are repeated, a decrease in capacity can be prevented, and cycle characteristics can be improved.

【0064】特に、負極集電体22aの少なくとも一方
の面の表面粗さを0.1μm以上とし、負極集電体22
aの一対の面の表面粗さを上記[数2]で規定される値
以下、または平坦部の厚みを5μm以上とすれば、電気
抵抗を低く保持しつつ、剥離強度を十分に改善すること
ができる。
In particular, the surface roughness of at least one surface of the negative electrode current collector 22a is set to 0.1 μm or more,
When the surface roughness of the pair of surfaces a is equal to or less than the value defined by the above [Equation 2] or the thickness of the flat portion is equal to or more than 5 μm, the peel strength can be sufficiently improved while keeping the electric resistance low. Can be.

【0065】[0065]

【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について詳細
に説明する。
EXAMPLES Further, specific examples of the present invention will be described in detail.

【0066】(実施例1〜7)実施例1〜7として、リ
チウムを吸蔵・離脱可能な負極材料に平均粒径25μm
の粒状黒鉛を用いた負極を作製した。まず、粒状黒鉛粉
末85質量%と、繊維状黒鉛5質量%と、結着剤である
ポリフッ化ビニリデン10質量%とを混合して負極合剤
を調製し、これを溶剤である1−メチル−2−ピロリド
ンに分散して負極合剤スラリーとした。次いで、負極集
電体として電解めっきした帯状の銅箔を用意した。めっ
き材料および負極集電体の厚みは、実施例1〜7で表1
に示したように変化させた。続いて、この負極集電体の
片面に負極合剤スラリーを均一に塗布、乾燥させたの
ち、加熱プレスすることにより総厚み60μmの帯状負
極とした。
(Examples 1 to 7) As Examples 1 to 7, the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium has an average particle diameter of 25 μm.
A negative electrode using the granular graphite was prepared. First, 85% by mass of granular graphite powder, 5% by mass of fibrous graphite, and 10% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to prepare a negative electrode mixture, and this was mixed with 1-methyl- as a solvent. Dispersed in 2-pyrrolidone to obtain a negative electrode mixture slurry. Next, a strip-shaped copper foil electrolytically plated was prepared as a negative electrode current collector. The thicknesses of the plating material and the negative electrode current collector are shown in Tables 1 in Examples 1 to 7.
Was changed as shown in FIG. Subsequently, the negative electrode mixture slurry was uniformly applied to one surface of the negative electrode current collector, dried, and then heated and pressed to obtain a strip-shaped negative electrode having a total thickness of 60 μm.

【0067】[0067]

【表1】 [Table 1]

【0068】そののち、作製した実施例1〜7の負極に
ついて、負極集電体の表面粗さ(10点平均粗さ)を測
定した。その結果を表1にそれぞれ示す。更に、作製し
た実施例1〜7の負極を直径15mmの円状に切り出
し、図4に示したコイン型セルをそれぞれ作製して特性
評価を行った。このコイン型セルは、外装缶31内に収
容した円板状の正極32と外装カップ33内に収容した
円板状の負極34とをセパレータ35を介して積層した
ものである。
After that, the surface roughness (10-point average roughness) of the negative electrode current collector was measured for the negative electrodes of Examples 1 to 7 produced. Table 1 shows the results. Further, the fabricated negative electrodes of Examples 1 to 7 were cut into a circle having a diameter of 15 mm, and the coin-type cells shown in FIG. This coin-type cell is formed by laminating a disk-shaped positive electrode 32 housed in an outer can 31 and a disk-shaped negative electrode 34 housed in an outer cup 33 with a separator 35 interposed therebetween.

【0069】外装缶31は正極端子を兼ねており、ステ
ンレス鋼製の板を絞り加工することにより成型した。正
極32は負極34の充放電容量よりも過剰な充放電容量
を有するリチウム金属板により構成した。外装カップ3
3は負極端子を兼ねており、外装缶31と同様にステン
レス鋼製の板を絞り加工することにより成型し、負極3
4はこの外装カップ33に溶接した。セパレータ35は
厚み25μm、空孔35%のポリエチレン製多孔性膜に
より構成し、電解液36を十分に含浸させた。電解液3
6には、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネー
トとジエチルカーボネートとを2:1:5の体積比で混
合した溶媒に、リチウム塩としてLiPFを1.5m
ol/kgの濃度で溶解させたものを用いた。外装缶3
1と外装カップ33とはポリプロピレン製樹脂よりなる
ガスケット37を介してかしめることにより密閉した。
コイン型セルの外寸は、直径20mm、高さ2.5mm
とした。
The outer can 31 also serves as a positive electrode terminal, and was formed by drawing a stainless steel plate. The positive electrode 32 was formed of a lithium metal plate having a charge / discharge capacity that was more than that of the negative electrode 34. Exterior cup 3
Reference numeral 3 also serves as a negative electrode terminal, and is formed by drawing a stainless steel plate in the same manner as the outer can 31 by drawing.
No. 4 was welded to this exterior cup 33. The separator 35 was formed of a polyethylene porous film having a thickness of 25 μm and pores of 35%, and was sufficiently impregnated with the electrolyte 36. Electrolyte 3
In No. 6 , a solvent in which ethylene carbonate, propylene carbonate, and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 2: 1: 5 was mixed with LiPF 6 as a lithium salt in an amount of 1.5 m.
The solution dissolved at a concentration of ol / kg was used. Outer can 3
1 and the outer cup 33 were sealed by caulking via a gasket 37 made of polypropylene resin.
The outer dimensions of the coin cell are 20 mm in diameter and 2.5 mm in height
And

【0070】作製した実施例1〜7のコイン型セルにつ
いて、充放電を繰り返し充放電効率を求めた。その際、
充電は、1mAの定電流で負極の充電容量が850mA
h/dmに達するまで行った。一方、放電は、1mA
の定電流で端子電圧が1.5V(対Li)に達するまで
行った。なお、充放電効率というのは、充電容量に対す
る放電容量の比率、すなわち(放電容量/充電容量)×
100である。表1に1サイクル目,5サイクル目およ
び30サイクル目の充放電効率をそれぞれ示す。また、
図5に実施例1の2サイクル目,5サイクル目,10サ
イクル目,20サイクル目および30サイクル目におけ
る充放電曲線を示す。
With respect to the manufactured coin-type cells of Examples 1 to 7, charging and discharging were repeated to determine the charging and discharging efficiency. that time,
The charging is performed at a constant current of 1 mA and the charging capacity of the negative electrode is 850 mA.
h / dm 3 was reached. On the other hand, the discharge was 1 mA
At a constant current of 1.5 V until the terminal voltage reached 1.5 V (vs. Li). The charge / discharge efficiency is the ratio of the discharge capacity to the charge capacity, that is, (discharge capacity / charge capacity) ×
100. Table 1 shows the charge / discharge efficiencies at the first, fifth and 30th cycles, respectively. Also,
FIG. 5 shows charge / discharge curves at the second cycle, the fifth cycle, the tenth cycle, the twentieth cycle, and the thirty cycle of Example 1.

【0071】本実施例に対する比較例1,2として、負
極集電体として表1に示したように厚み12μmの電解
めっきをしていない圧延銅箔を用いたことを除き、本実
施例と同様にして負極を作製した。また、作製した比較
例1,2の負極を用い、本実施例と同様にしてコイン型
セルを作製し、充放電効率を求めた。その際、比較例1
については本実施例と同一の条件で充放電を行い、比較
例2については充電の際に負極にリチウム金属が析出し
ないように、負極の充電容量が450mAh/dm
達するまで行うようにしたことを除き、本実施例と同一
の条件で充放電を行った。表1に1サイクル目,5サイ
クル目および30サイクル目の充放電効率をそれぞれ示
す。また、図6に比較例1の2サイクル目,5サイクル
目,10サイクル目,20サイクル目および30サイク
ル目における充放電曲線を示すと共に、図7に比較例2
の2サイクル目,5サイクル目,10サイクル目,20
サイクル目および30サイクル目における充放電曲線を
示す。
As Comparative Examples 1 and 2 with respect to the present example, the same as the present example except that a rolled copper foil having a thickness of 12 μm and not subjected to electrolytic plating as shown in Table 1 was used as the negative electrode current collector. To produce a negative electrode. Further, coin-type cells were produced in the same manner as in this example using the produced negative electrodes of Comparative Examples 1 and 2, and the charge / discharge efficiency was determined. At that time, Comparative Example 1
Is charged and discharged under the same conditions as in this example, and Comparative Example 2 is performed until the charge capacity of the negative electrode reaches 450 mAh / dm 3 so that lithium metal does not deposit on the negative electrode during charging. Except for this, charging and discharging were performed under the same conditions as in this example. Table 1 shows the charge / discharge efficiencies at the first, fifth and 30th cycles, respectively. FIG. 6 shows the charge / discharge curves at the second cycle, the fifth cycle, the tenth cycle, the twentieth cycle and the thirty cycle of Comparative Example 1, and FIG.
2nd cycle, 5th cycle, 10th cycle, 20
The charge and discharge curves at the cycle and the 30th cycle are shown.

【0072】図5および図7から分かるように、本実施
例では、粒状黒鉛上のリチウム金属による溶解反応に対
応する放電曲線のA領域と、粒状黒鉛からのリチウムイ
オンの離脱反応に対応する放電曲線のB領域とが見られ
た。すなわち、本実施の形態によれば、負極の容量がリ
チウムの吸蔵および離脱による容量成分と、リチウムの
析出および溶解による容量成分との和により表されるこ
とが確認された。また、本実施例では、リチウム金属を
析出させない比較例2よりも大きな充放電容量が得られ
た。
As can be seen from FIGS. 5 and 7, in the present embodiment, in the region A of the discharge curve corresponding to the dissolution reaction of the lithium metal on the granular graphite, the discharge corresponding to the detachment reaction of lithium ions from the granular graphite. The region B of the curve was observed. That is, according to the present embodiment, it was confirmed that the capacity of the negative electrode was represented by the sum of the capacity component due to insertion and extraction of lithium and the capacity component due to precipitation and dissolution of lithium. In this example, a larger charge / discharge capacity was obtained than in Comparative Example 2 in which lithium metal was not deposited.

【0073】更に、表1,図5および図6から分かるよ
うに、実施例1〜7では、負極集電体に粗面加工をしな
い比較例1よりも30サイクル目の充放電効率が大きか
った。すなわち、負極集電体に粗面加工をすれば、負極
にリチウム金属を析出させるようにしても、サイクル特
性を改善できることが分かった。ちなみに、リチウム金
属を析出させない比較例2では、粗面加工をしなくても
良好なサイクル特性が得られることが確認された。
Further, as can be seen from Table 1, FIGS. 5 and 6, in Examples 1 to 7, the charge / discharge efficiency at the 30th cycle was higher than in Comparative Example 1 in which the negative electrode current collector was not roughened. . That is, it was found that if the negative electrode current collector was roughened, the cycle characteristics could be improved even when lithium metal was deposited on the negative electrode. Incidentally, in Comparative Example 2 in which lithium metal was not deposited, it was confirmed that good cycle characteristics could be obtained without roughening.

【0074】また、実施例1と実施例2、および実施例
4と実施例5とを比較すれば分かるように、負極集電体
の表面粗さが0.1μmよりも小さい実施例2および実
施例5では、粗面加工による十分な効果が得られず、サ
イクル特性を十分に改善できなかった。更に、実施例1
と実施例3、および実施例4と実施例6とを比較すれば
分かるように、負極集電体の表面粗さが大きい実施例3
および実施例5では、集電性能の低下により、電極反応
時の分極現象が増大し、サイクル特性を十分に改善でき
なかった。ちなみに、本実施例では、負極集電体を電解
めっきにより粗面加工しているので、負極集電体の両面
に粗面加工がなされており、実施例3,5における負極
集電体の平坦部の厚みは4μmとなっている。すなわ
ち、負極集電体の表面粗さを0.1μm以上とすると共
に、上記数2で規定される値以下、または平坦部の厚み
を5μm以上とすれば、サイクル特性をより改善できる
ことが分かった。
Further, as can be seen by comparing Examples 1 and 2 and Examples 4 and 5, the negative electrode current collector has a surface roughness smaller than 0.1 μm. In Example 5, a sufficient effect due to the roughening was not obtained, and the cycle characteristics could not be sufficiently improved. Further, Example 1
As can be seen from a comparison between Example 3 and Example 4 and Example 4 and Example 6, Example 3 has a large surface roughness of the negative electrode current collector.
In addition, in Example 5, the polarization phenomenon at the time of the electrode reaction increased due to the decrease in the current collecting performance, and the cycle characteristics could not be sufficiently improved. Incidentally, in this embodiment, since the negative electrode current collector is roughened by electrolytic plating, both surfaces of the negative electrode current collector are roughened, and the flat surfaces of the negative electrode current collectors in Examples 3 and 5 are flattened. The thickness of the portion is 4 μm. That is, it was found that when the surface roughness of the negative electrode current collector was 0.1 μm or more and the value was not more than the value defined by the above Expression 2, or the thickness of the flat portion was 5 μm or more, the cycle characteristics could be further improved. .

【0075】加えて、実施例7から分かるように、銅箔
にニッケルめっきを行ってもサイクル特性を改善するこ
とができた。すなわち、銅箔に異種金属よりなる突起部
を形成しても、サイクル特性を改善できることが分かっ
た。
In addition, as can be seen from Example 7, even when nickel plating was performed on the copper foil, the cycle characteristics could be improved. That is, it was found that the cycle characteristics could be improved even when the protrusions made of different metals were formed on the copper foil.

【0076】(実施例8〜14)実施例8〜14および
比較例3,4として、実施例1〜7および比較例1,2
と同様の負極を用いて、図1と同様のジェリーロール型
二次電池を作製し、特性評価を行った。ここでは、図1
を参照し、図1と同一の符号を用いて説明する。
(Examples 8 to 14) Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 correspond to Examples 8 to 14 and Comparative Examples 3 and 4.
A jelly-roll secondary battery similar to that shown in FIG. 1 was prepared using the same negative electrode as described above, and its characteristics were evaluated. Here, FIG.
, And will be described using the same reference numerals as in FIG.

【0077】まず、炭酸リチウム(LiCO)と炭
酸コバルト(CoCO)とを、LiCO:CoC
=0.5:1(モル比)の割合で混合し、空気中に
おいて900℃で5時間焼成して、リチウム・コバルト
複合酸化物(LiCoO)を得た。得られたリチウム
・コバルト複合酸化物についてX線回折測定を行ったと
ころ、JCPDSファイルに登録されたLiCoO
ピークと良く一致していた。次いで、このリチウム・コ
バルト複合酸化物を粉砕してレーザ回折法で得られる累
積50%粒径が15μmの粉末状とし、正極材料とし
た。続いて、このリチウム・コバルト複合酸化物粉末9
5質量%と炭酸リチウム粉末5質量%とを混合し、この
混合物94質量%と、導電剤であるアモルファス性炭素
粉3質量%と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン3質
量%とを混合して正極合剤を調製した。正極合剤を調製
したのち、この正極合剤を溶剤であるN−メチルピロリ
ドンに分散して正極合剤スラリーとし、厚み20μmの
帯状アルミニウム箔よりなる正極集電体21aの両面に
均一に塗布して乾燥させ、圧縮成型して正極合剤層21
bを形成し、厚み185μmの正極21を作製した。そ
ののち、正極集電体21aの一端側にアルミニウム製の
正極リード25を取り付けた。
First, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and cobalt carbonate (CoCO 3 ) were mixed with Li 2 CO 3 : CoC
O 3 was mixed at a ratio of 0.5: 1 (molar ratio) and calcined in air at 900 ° C. for 5 hours to obtain a lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ). An X-ray diffraction measurement of the obtained lithium-cobalt composite oxide showed a good agreement with the peak of LiCoO 2 registered in the JCPDS file. Next, this lithium-cobalt composite oxide was pulverized to obtain a powder having a cumulative 50% particle size of 15 μm obtained by a laser diffraction method, and used as a positive electrode material. Subsequently, the lithium-cobalt composite oxide powder 9
5% by mass and 5% by mass of lithium carbonate powder were mixed, and 94% by mass of this mixture, 3% by mass of amorphous carbon powder as a conductive agent, and 3% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed. To prepare a positive electrode mixture. After preparing the positive electrode mixture, this positive electrode mixture is dispersed in N-methylpyrrolidone as a solvent to form a positive electrode mixture slurry, which is uniformly applied to both surfaces of a positive electrode current collector 21a made of a 20-μm-thick strip-shaped aluminum foil. , Dried and compression molded to form the positive electrode mixture layer 21
Then, the positive electrode 21 having a thickness of 185 μm was formed. After that, a positive electrode lead 25 made of aluminum was attached to one end of the positive electrode current collector 21a.

【0078】また、実施例1〜7または比較例1,2と
同一の負極合剤スラリーおよび同一の負極集電体22a
を用い、同様にして実施例8〜14および比較例3,4
の負極22を作製した。負極集電体22aの厚みおよび
めっき材料は表2に示した通りである。なお、負極合剤
層22bは負極集電体22aの両面に形成し、負極22
の厚みは、負極合剤層22bの厚みを調整することによ
り、実施例1〜7および比較例1については90μm、
比較例2については210μmとなるようにした。つま
り、比較例2については、リチウムを吸蔵・離脱可能な
負極材料の量を増やし、充電時に負極22にリチウム金
属が析出しないように調整した。次いで、負極集電体2
2aの一端側にニッケル製の負極リード26を取り付け
た。
The same negative electrode mixture slurry and the same negative electrode current collector 22a as in Examples 1 to 7 or Comparative Examples 1 and 2 were used.
8 to 14 and Comparative Examples 3 and 4
The negative electrode 22 was produced. The thickness and plating material of the negative electrode current collector 22a are as shown in Table 2. The negative electrode mixture layer 22b is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 22a,
Is 90 μm for Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 by adjusting the thickness of the negative electrode mixture layer 22 b.
For Comparative Example 2, the thickness was set to 210 μm. That is, in Comparative Example 2, the amount of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium was increased so that lithium metal was not deposited on the negative electrode 22 during charging. Next, the negative electrode current collector 2
A negative electrode lead 26 made of nickel was attached to one end of 2a.

【0079】正極21および負極22をそれぞれ作製し
たのち、厚み30μmの微多孔性ポリエチレン延伸フィ
ルムよりなるセパレータ23を用意し、負極22,セパ
レータ23,正極21,セパレータ23の順に積層して
この積層体を渦巻状に多数回巻回し、外径14mmの巻
回電極体20を作製した。
After each of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 was prepared, a separator 23 made of a stretched microporous polyethylene film having a thickness of 30 μm was prepared, and the negative electrode 22, the separator 23, the positive electrode 21, and the separator 23 were laminated in this order. Was spirally wound many times to produce a wound electrode body 20 having an outer diameter of 14 mm.

【0080】巻回電極体20を作製したのち、巻回電極
体20を一対の絶縁板12,13で挟み、負極リード2
6を電池缶11に溶接すると共に、正極リード25を安
全弁機構15に溶接して、巻回電極体20をニッケルめ
っきした鉄製の電池缶11の内部に収納した。そのの
ち、電池缶11の内部に電解液を減圧方式により注入し
た。電解液には、エチレンカーボネート20質量%と、
ジメチルカーボネート50質量%と、エチルメチルカー
ボネート20質量%と、プロピレンカーボネート10質
量%とを混合した非水溶媒に、電解質塩としてLiPF
を1.5mol/kgの濃度で溶解させたものを用い
た。電解液の注入量は3.5gとした。
After the wound electrode body 20 has been manufactured, the wound electrode body 20 is sandwiched between a pair of insulating plates 12 and 13, and the negative electrode lead 2 is formed.
6 was welded to the battery can 11, the positive electrode lead 25 was welded to the safety valve mechanism 15, and the spirally wound electrode body 20 was housed inside the nickel-plated iron battery can 11. After that, the electrolytic solution was injected into the battery can 11 by a reduced pressure method. The electrolyte contains 20% by mass of ethylene carbonate,
LiPF was used as an electrolyte salt in a non-aqueous solvent obtained by mixing 50% by mass of dimethyl carbonate, 20% by mass of ethyl methyl carbonate, and 10% by mass of propylene carbonate.
6 was dissolved at a concentration of 1.5 mol / kg. The injection amount of the electrolyte was 3.5 g.

【0081】電池缶11の内部に電解液を注入したの
ち、表面にアスファルトを塗布したガスケット17を介
して電池蓋14を電池缶11にかしめることにより、実
施例8〜14および比較例3,4について直径14m
m、高さ65mmのジェリーロール型二次電池を得た。
After injecting the electrolyte into the battery can 11, the battery lid 14 was caulked to the battery can 11 via a gasket 17 coated with asphalt on the surface, thereby obtaining Examples 8 to 14 and Comparative Examples 3 and 4. 14m for 14m
Thus, a jelly roll type secondary battery having a height of 65 mm and a height of 65 mm was obtained.

【0082】得られた実施例8〜14および比較例3,
4の二次電池について、充放電試験を行い、電池のエネ
ルギー密度および放電容量比を求めた。その際、充電
は、300mAの定電流で電池電圧が4.2Vに達する
まで行ったのち、4.2Vの定電圧で充電時間の総計が
5時間に達するまで行った。充電終了直前の正極21と
負極22との間の電圧は4.2V、電流値は5mA以下
であった。一方、放電は、300mAの定電流で電池電
圧が2.75Vに達するまで行った。ちなみに、ここに
示した条件で充放電を行えば、完全充電状態および完全
放電状態となる。なお、電池の放電容量は2サイクル目
の放電容量とし、この値から電池のエネルギー密度を求
めた。また、放電容量比は、2サイクル目の放電容量に
対する200サイクル目の放電容量の比率、すなわち
(300サイクル目の放電容量/2サイクル目の放電容
量)×100として算出した。得られた結果を表2に示
す。
The obtained Examples 8 to 14 and Comparative Example 3,
A charge / discharge test was performed on the secondary battery of No. 4, and the energy density and the discharge capacity ratio of the battery were determined. At that time, charging was performed at a constant current of 300 mA until the battery voltage reached 4.2 V, and then at a constant voltage of 4.2 V until the total charging time reached 5 hours. The voltage between the positive electrode 21 and the negative electrode 22 immediately before the end of charging was 4.2 V, and the current value was 5 mA or less. On the other hand, discharging was performed at a constant current of 300 mA until the battery voltage reached 2.75 V. By the way, when charging and discharging are performed under the conditions shown here, a fully charged state and a completely discharged state are obtained. The discharge capacity of the battery was defined as the discharge capacity at the second cycle, and the energy density of the battery was determined from this value. The discharge capacity ratio was calculated as the ratio of the discharge capacity at the 200th cycle to the discharge capacity at the second cycle, that is, (discharge capacity at the 300th cycle / discharge capacity at the second cycle) × 100. Table 2 shows the obtained results.

【0083】[0083]

【表2】 [Table 2]

【0084】表2から分かるように、実施例8〜14に
よれば、負極22にリチウム金属を析出させない比較例
4よりも高いエネルギー密度を得られ、負極集電体22
aに粗面加工をしていない比較例1よりも大きな放電容
量比を得られた。すなわち、負極集電体に粗面加工をす
れば、高エネルギー密度を得られると共に、サイクル特
性をより改善できることが分かった。ちなみに、リチウ
ム金属を析出させない比較例2では、粗面加工をしなく
ても良好なサイクル特性が得られた。すなわち、負極集
電体22aを粗面加工することによる効果は、負極の容
量が、リチウムの吸蔵・離脱による容量成分と、リチウ
ムの析出・溶解による容量成分との和により表される負
極において特に有効であることが分かった。
As can be seen from Table 2, according to Examples 8 to 14, a higher energy density was obtained than in Comparative Example 4 in which lithium metal was not deposited on the negative electrode 22, and the negative electrode current collector 22
A larger discharge capacity ratio was obtained than in Comparative Example 1 in which a was not roughened. That is, it was found that if the negative electrode current collector was roughened, high energy density could be obtained and cycle characteristics could be further improved. Incidentally, in Comparative Example 2 in which lithium metal was not deposited, good cycle characteristics were obtained without rough surface processing. That is, the effect of roughening the negative electrode current collector 22a is particularly effective in a negative electrode in which the capacity of the negative electrode is represented by the sum of a capacity component due to insertion and extraction of lithium and a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium. It turned out to be effective.

【0085】また、実施例8に比べて実施例9,10の
放電容量比は小さく、実施例11に比べて実施例12,
13の放電容量比は小さく、負極集電対22aの表面粗
さが所定の範囲内でないと、十分にサイクル特性を改善
できないことも分かった。更に、実施例14についても
十分な容量比が得られており、粗面加工を異種の金属に
より行っても十分にサイクル特性を改善できることが分
かった。
Further, the discharge capacity ratios of the ninth and tenth embodiments were smaller than that of the eighth embodiment, and the twelfth and twelfth embodiments were smaller than the eleventh embodiment.
13, the discharge capacity ratio was small, and it was also found that the cycle characteristics could not be sufficiently improved unless the surface roughness of the negative electrode current collector 22a was within a predetermined range. Furthermore, a sufficient capacity ratio was obtained also in Example 14, and it was found that the cycle characteristics could be sufficiently improved even if the roughening was performed with a different kind of metal.

【0086】以上、実施の形態および実施例を挙げて本
発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施
例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例
えば、上記実施の形態および実施例においては、軽金属
としてリチウムを用いる場合について説明したが、ナト
リウム(Na)あるいはカリウム(K)などの他のアル
カリ金属、またはマグネシウム(Mg)あるいはカルシ
ウム(Ca)などのアルカリ土類金属、またはアルミニ
ウム(Al)などの他の軽金属、またはリチウムあるい
はこれらの合金を用いる場合についても、本発明を適用
することができ、同様の効果を得ることができる。その
際、軽金属を吸蔵・離脱可能な負極材料、正極材料、非
水溶媒、あるいは電解質塩などは、その軽金属に応じて
選択される。但し、軽金属としてリチウムまたはリチウ
ムを含む合金を用いるようにすれば、現在実用化されて
いるリチウムイオン二次電池との電圧互換性が高いので
好ましい。なお、軽金属としてリチウムを含む合金を用
いる場合には、電解質中にリチウムと合金を形成可能な
物質が存在し、析出の際に合金を形成してもよく、ま
た、負極にリチウムと合金を形成可能な物質が存在し、
析出の際に合金を形成してもよい。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can be variously modified. For example, in the above embodiments and examples, the case where lithium is used as the light metal has been described. However, another alkali metal such as sodium (Na) or potassium (K), or magnesium (Mg) or calcium (Ca) is used. The present invention can also be applied to the case where an alkaline earth metal, other light metal such as aluminum (Al), lithium or an alloy thereof is used, and the same effect can be obtained. At this time, a negative electrode material, a positive electrode material, a non-aqueous solvent, an electrolyte salt, or the like capable of inserting and extracting a light metal is selected according to the light metal. However, it is preferable to use lithium or an alloy containing lithium as the light metal because voltage compatibility with lithium ion secondary batteries currently in practical use is high. When an alloy containing lithium is used as the light metal, a substance capable of forming an alloy with lithium exists in the electrolyte, and an alloy may be formed at the time of deposition. There is a possible substance,
An alloy may be formed during precipitation.

【0087】また、上記実施の形態および実施例におい
ては、電解液または固体状の電解質の1種であるゲル状
の電解質を用いる場合について説明したが、他の電解質
を用いるようにしてもよい。他の電解質としては、例え
ば、イオン伝導性を有する高分子化合物に電解質塩を分
散させた有機固体電解質、イオン伝導性セラミックス,
イオン伝導性ガラスあるいはイオン性結晶などよりなる
無機固体電解質、またはこれらの無機固体電解質と電解
液とを混合したもの、またはこれらの無機固体電解質と
ゲル状の電解質あるいは有機固体電解質とを混合したも
のが挙げられる。
Further, in the above embodiments and examples, the case where a gel electrolyte which is one kind of the electrolytic solution or the solid electrolyte is used has been described, but another electrolyte may be used. Other electrolytes include, for example, an organic solid electrolyte in which an electrolyte salt is dispersed in a polymer compound having ion conductivity, an ion conductive ceramic,
Inorganic solid electrolytes made of ion-conductive glass or ionic crystals, or mixtures of these inorganic solid electrolytes and electrolytes, or mixtures of these inorganic solid electrolytes and gel electrolytes or organic solid electrolytes Is mentioned.

【0088】更に、上記実施の形態および実施例におい
ては、巻回構造を有する円筒型の二次電池について説明
したが、本発明は、巻回構造を有する楕円型あるいは多
角形型の二次電池、または正極および負極を折り畳んだ
りあるいは積み重ねた構造を有する二次電池についても
同様に適用することができる。加えて、いわゆるコイン
型,ボタン型あるいはカード型など二次電池についても
適用することができる。また、二次電池に限らず、一次
電池についても適用することができる。
Further, in the above embodiments and examples, a cylindrical secondary battery having a wound structure has been described. However, the present invention relates to an elliptical or polygonal secondary battery having a wound structure. Alternatively, the present invention can be similarly applied to a secondary battery having a structure in which a positive electrode and a negative electrode are folded or stacked. In addition, the present invention can be applied to a secondary battery such as a coin type, a button type, and a card type. Further, the invention is not limited to the secondary battery, and can be applied to a primary battery.

【0089】[0089]

【発明の効果】以上説明したように請求項1ないし請求
項9のいずれか1に記載の負極、または請求項10記載
の電池によれば、負極集電体に粗面加工をするようにし
たので、負極集電体と負極合剤層との剥離強度を向上さ
せることができ、充電時に負極材料の表面にリチウム金
属が析出しても、負極合剤層の剥離を防止することがで
きる。よって、充放電を繰り返しても、容量の低下を防
止することができ、サイクル特性を改善することができ
る。
As described above, according to the negative electrode according to any one of the first to ninth aspects or the battery according to the tenth aspect, the negative electrode current collector is roughened. Therefore, the peel strength between the negative electrode current collector and the negative electrode mixture layer can be improved, and even if lithium metal is deposited on the surface of the negative electrode material during charging, the negative electrode mixture layer can be prevented from being separated. Therefore, even if charge and discharge are repeated, a decrease in capacity can be prevented, and cycle characteristics can be improved.

【0090】特に、請求項7記載の負極によれば、負極
集電体の少なくとも一方の面の表面粗さを0.1μm以
上とするようにしたので、剥離強度を十分に向上させる
ことができ、サイクル特性をより向上させることができ
る。
In particular, according to the negative electrode of claim 7, since the surface roughness of at least one surface of the negative electrode current collector is set to 0.1 μm or more, the peel strength can be sufficiently improved. Cycle characteristics can be further improved.

【0091】また、請求項8または請求項9記載の負極
によれば、負極集電体の一対の面の表面粗さを数1で規
定される値以下、または平坦部の厚みを5μm以上とす
るようにしたので、電気抵抗を低く保持しつつ剥離強度
を改善することができ、サイクル特性をより向上させる
ことができる。
According to the negative electrode according to the eighth or ninth aspect, the surface roughness of the pair of surfaces of the negative electrode current collector is equal to or less than the value defined by Formula 1, or the thickness of the flat portion is equal to or more than 5 μm. As a result, the peel strength can be improved while keeping the electric resistance low, and the cycle characteristics can be further improved.

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

【図1】本発明の一実施の形態に係る二次電池の構成を
表す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した二次電池における巻回電極体の一
部を拡大して表す断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of a wound electrode body in the secondary battery shown in FIG.

【図3】図1に示した二次電池における負極集電体の表
面状態を表すレーザ顕微鏡写真である。
FIG. 3 is a laser microscope photograph showing a surface state of a negative electrode current collector in the secondary battery shown in FIG.

【図4】本発明の実施例において作製したコイン型セル
の構成を表す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a coin cell manufactured in an example of the present invention.

【図5】本発明の実施例1に係る充放電曲線を表す特性
図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating a charge / discharge curve according to Example 1 of the present invention.

【図6】比較例1に係る充放電曲線を表す特性図であ
る。
FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating a charge / discharge curve according to Comparative Example 1.

【図7】比較例2に係る充放電曲線を表す特性図であ
る。
FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating a charge / discharge curve according to Comparative Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、1
5…安全弁機構、16…熱感抵抗素子、17…ガスケッ
ト、20…巻回電極体、21…正極、21a…正極集電
体、21b…正極合剤層、22…負極、22a…負極集
電体、22b…負極合剤層、23…セパレータ、24…
センターピン、25…正極リード、26…負極リード、
31…外装缶、32…正極、33…外装カップ、34…
負極、35…セパレータ、36…電解質、37…ガスケ
ット。
11 ... battery can, 12, 13 ... insulating plate, 14 ... battery lid, 1
5 safety valve mechanism, 16 thermosensitive resistor element, 17 gasket, 20 wound electrode body, 21 positive electrode, 21a positive electrode current collector, 21b positive electrode mixture layer, 22 negative electrode, 22a negative electrode current collector , 22b ... negative electrode mixture layer, 23 ... separator, 24 ...
Center pin, 25: positive lead, 26: negative lead,
31 ... Outer can, 32 ... Positive electrode, 33 ... Outer cup, 34 ...
Negative electrode, 35 ... separator, 36 ... electrolyte, 37 ... gasket.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H017 AA03 AS02 AS10 BB16 CC01 DD01 EE01 HH03 5H029 AJ11 AK03 AL01 AL06 AL07 AL11 AL16 AM00 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ02 CJ25 DJ07 EJ01 EJ12 HJ03 HJ04 HJ19 5H050 AA14 BA17 CB01 CB07 CB08 CB11 CB20 CB29 DA03 DA07 FA15 HA03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H017 AA03 AS02 AS10 BB16 CC01 DD01 EE01 HH03 5H029 AJ11 AK03 AL01 AL06 AL07 AL11 AL16 AM00 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ02 CJ25 DJ07 EJ01 EJ12 HJ03 HJ04 HJ19 5CBCB CB11 CB20 CB29 DA03 DA07 FA15 HA03

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向する一対の面を有する負極集電体
と、軽金属を吸蔵および離脱することが可能な負極合剤
層とを有し、 容量が、軽金属の吸蔵および離脱による容量成分と、軽
金属の析出および溶解による容量成分との和により表さ
れ、 前記負極集電体は粗面加工されていることを特徴とする
負極。
1. A negative electrode current collector having a pair of opposing surfaces and a negative electrode mixture layer capable of inserting and extracting light metal, wherein a capacity is obtained by inserting and extracting a light metal, The negative electrode is represented by the sum of a capacitance component due to precipitation and dissolution of light metal, and the negative electrode current collector is roughened.
【請求項2】 前記負極合剤層は炭素材料を含むことを
特徴とする請求項1記載の負極。
2. The negative electrode according to claim 1, wherein the negative electrode mixture layer contains a carbon material.
【請求項3】 前記負極合剤層は、黒鉛,易黒鉛化性炭
素および難黒鉛化性炭素からなる群のうちの少なくとも
1種を含むことを特徴とする請求項2記載の負極。
3. The negative electrode according to claim 2, wherein the negative electrode mixture layer contains at least one member selected from the group consisting of graphite, graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon.
【請求項4】 前記軽金属はリチウムを含むことを特徴
とする請求項1記載の負極。
4. The negative electrode according to claim 1, wherein said light metal includes lithium.
【請求項5】 前記負極合剤層は黒鉛を含むことを特徴
とする請求項4記載の負極。
5. The negative electrode according to claim 4, wherein the negative electrode mixture layer contains graphite.
【請求項6】 前記負極集電体は、粗面加工した銅箔よ
りなることを特徴とする請求項1記載の負極。
6. The negative electrode according to claim 1, wherein the negative electrode current collector is made of a copper foil having a roughened surface.
【請求項7】 前記負極集電体の少なくとも一方の面の
表面粗さは0.1μm以上であることを特徴とする請求
項1記載の負極。
7. The negative electrode according to claim 1, wherein the surface roughness of at least one surface of the negative electrode current collector is 0.1 μm or more.
【請求項8】 前記負極集電体の一対の面の表面粗さは
数1で規定される値以下であることを特徴とする請求項
1記載の負極。 【数1】 {負極集電体の厚み(μm)−5(μm)}/N (Nは、前記一対の面のうちの一方のみに粗面加工がさ
れている場合は1、前記一対の面の両面に粗面加工がさ
れている場合は2である。)
8. The negative electrode according to claim 1, wherein the surface roughness of the pair of surfaces of the negative electrode current collector is equal to or less than a value defined by Expression 1. ## EQU1 ## {Thickness of negative electrode current collector (μm) −5 (μm)} / N (N is 1 if only one of the pair of surfaces is roughened, and 1 2 when both surfaces are roughened.)
【請求項9】 前記負極集電体は、平坦部の厚みが5μ
m以上であることを特徴とする請求項1記載の負極。
9. The negative electrode current collector has a flat portion having a thickness of 5 μm.
The negative electrode according to claim 1, wherein the negative electrode is at least m.
【請求項10】 正極および負極と共に電解質を備えた
電池であって、 前記負極は、対向する一対の面を有する負極集電体と、
軽金属を吸蔵および離脱することが可能な負極合剤層と
を有し、 前記負極の容量は、軽金属の吸蔵および離脱による容量
成分と、軽金属の析出および溶解による容量成分との和
により表され、 前記負極集電体は粗面加工されていることを特徴とする
電池。
10. A battery provided with an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, wherein the negative electrode has a negative electrode current collector having a pair of opposing surfaces,
A negative electrode mixture layer capable of occluding and releasing light metal, the capacity of the negative electrode is represented by the sum of a capacity component due to occlusion and release of light metal, and a capacity component due to precipitation and dissolution of light metal, The battery wherein the negative electrode current collector is roughened.
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