JP2002373647A - Electrode for lithium secondary battery and the lithium secondary battery - Google Patents

Electrode for lithium secondary battery and the lithium secondary battery

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JP2002373647A
JP2002373647A JP2001282739A JP2001282739A JP2002373647A JP 2002373647 A JP2002373647 A JP 2002373647A JP 2001282739 A JP2001282739 A JP 2001282739A JP 2001282739 A JP2001282739 A JP 2001282739A JP 2002373647 A JP2002373647 A JP 2002373647A
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宜之 田村
Shiori Nakamizo
紫織 中溝
Daizo Chito
大造 地藤
Ryuji Oshita
竜司 大下
Masahisa Fujimoto
正久 藤本
Shin Fujitani
伸 藤谷
Maruo Jinno
丸男 神野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for lithium secondary battery of high discharge capacity and superior charging and discharging cycle characteristics, and to provide a lithium secondary battery using the electrode. SOLUTION: In this electrode for lithium secondary battery, comprising a thin film formed of an active material on a current collector, an alloy thin film (Sn-Co or the like) formed of a metal alloyed with lithium (Sn or the like), a metal which is not alloyed with lithium (Co or the like) is provided on the current collector, such as copper foil or the like, and the metal alloyed with lithium and the metal not alloyed with lithium are preferably in the relation of not forming an intermetallic compound.

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、新規なリチウム二
次電池用電極及びこれを用いたリチウム二次電池に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel electrode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、研究開発が盛んに行われているリ
チウム二次電池は、用いられる電極により充放電電圧、
充放電サイクル寿命特性、保存特性などの電池特性が大
きく左右される。このことから、電極活物質を改善する
ことにより、電池特性の向上が図られている。
2. Description of the Related Art In recent years, a lithium secondary battery, which has been actively researched and developed, has a charge / discharge voltage,
Battery characteristics such as charge-discharge cycle life characteristics and storage characteristics are greatly affected. For this reason, the battery characteristics have been improved by improving the electrode active material.

【0003】負極活物質としてリチウム金属を用いる
と、重量当り及び体積当りともに高いエネルギー密度の
電池を構成することができるが、充電時にリチウムがデ
ンドライト状に析出し、内部短絡を引き起こすという問
題があった。
[0003] When lithium metal is used as the negative electrode active material, a battery having a high energy density per weight and per volume can be formed. However, there is a problem that lithium is deposited in a dendrite shape during charging and causes an internal short circuit. Was.

【0004】これに対し、充電の際に電気化学的にリチ
ウムと合金化するアルミニウム、シリコン、錫などを電
極として用いるリチウム二次電池が報告されている(Sol
id State Ionics, 113-115, p57(1998)) 。
On the other hand, lithium secondary batteries using aluminum, silicon, tin, or the like, which electrochemically alloys with lithium during charging, as an electrode have been reported (Sol).
id State Ionics, 113-115, p57 (1998)).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のリチウム(Li)と合金化する金属を負極材料として
用いると、リチウムの吸蔵及び放出に伴い、大きな体積
膨張及び収縮が生じ、電極活物質が微粉化し、集電体か
ら脱離するため、十分なサイクル特性が得られないとい
う問題がある。
However, when these metals which are alloyed with lithium (Li) are used as the negative electrode material, large volume expansion and contraction occur with the occlusion and release of lithium, and the electrode active material is finely divided. And it is desorbed from the current collector, so that there is a problem that sufficient cycle characteristics cannot be obtained.

【0006】本発明の目的は、これらの従来の問題を解
消し、放電容量が高く、かつサイクル特性に優れたリチ
ウム二次電池用電極及びこれを用いたリチウム二次電池
を提供することにある。
An object of the present invention is to solve these conventional problems and to provide a lithium secondary battery electrode having a high discharge capacity and excellent cycle characteristics, and a lithium secondary battery using the same. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のリチウム二次電
池用電極は、リチウムと合金化する金属と、リチウムと
合金化しない金属とからなる合金薄膜を集電体上に設け
たことを特徴としている。
An electrode for a lithium secondary battery according to the present invention is characterized in that an alloy thin film made of a metal alloying with lithium and a metal not alloying with lithium is provided on a current collector. And

【0008】本発明において、リチウムと合金化する金
属とは、リチウムと固溶体または金属間化合物などの合
金を形成する金属であり、具体的には、Sn、Ge、A
l、In、Mg、Siなどが挙げられる。
In the present invention, the metal that can be alloyed with lithium is a metal that forms an alloy with lithium, such as a solid solution or an intermetallic compound. Specifically, Sn, Ge, A
1, In, Mg, Si and the like.

【0009】本発明においてリチウムと合金化しない金
属とは、リチウムと固溶体または金属間化合物などの合
金を形成しない金属であり、具体的には、リチウムとの
二元状態図で合金状態が存在しない金属である。リチウ
ムと合金化しない金属としては、たとえば、Cu、F
e、Ni、Co、Mo、W、Ta、Mnなどが挙げられ
る。
In the present invention, the metal which is not alloyed with lithium is a metal which does not form an alloy such as a solid solution or an intermetallic compound with lithium, and specifically, does not have an alloy state in a binary phase diagram with lithium. Metal. Examples of the metal that is not alloyed with lithium include Cu, F
e, Ni, Co, Mo, W, Ta, Mn and the like.

【0010】本発明において、リチウムと合金化しない
金属は、リチウムと合金化する金属と金属間化合物を形
成する金属であることが好ましい。ここで、金属間化合
物とは、金属同士が特定の比率で化合した特定の結晶構
造を有する化合物をいう。本発明において、リチウムと
合金化する金属がSnである場合、リチウムと合金化し
ない金属はSnと金属間化合物を形成する金属であるこ
とが好ましい。このような金属としては、例えば、T
i、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Zr及びMoから
選ばれる少なくとも1種が挙げられる。これらの金属は
単独で含まれていてもよいし、複数含まれていてもよ
い。これらの中でも、特に、Fe、Co及びNiから選
ばれる少なくとも1種であることが好ましく、特に少な
くともCoが含まれていることが好ましい。なお、本発
明においては、これらの金属からなる合金薄膜が、これ
らの金属の金属間化合物を薄膜中において必ずしも形成
している必要はない。従って、合金薄膜は、結晶性であ
る必要はなく、例えばアモルファスや不定比の化合物で
あってもよい。
In the present invention, the metal that does not alloy with lithium is preferably a metal that forms an intermetallic compound with the metal that alloys with lithium. Here, the intermetallic compound refers to a compound having a specific crystal structure in which metals are combined at a specific ratio. In the present invention, when the metal that forms an alloy with lithium is Sn, the metal that does not form an alloy with lithium is preferably a metal that forms an intermetallic compound with Sn. Such metals include, for example, T
At least one selected from i, Mn, Fe, Ni, Co, Cu, Zr and Mo is exemplified. These metals may be contained alone or in combination. Among these, at least one selected from Fe, Co and Ni is particularly preferable, and it is particularly preferable that at least Co is contained. In the present invention, the alloy thin film made of these metals does not necessarily need to form an intermetallic compound of these metals in the thin film. Therefore, the alloy thin film does not need to be crystalline, and may be, for example, an amorphous or nonstoichiometric compound.

【0011】本発明においては、リチウムと合金化する
金属と、リチウムと合金化しない金属とからなる合金の
薄膜が集電体上に設けられる。また、合金薄膜を形成す
る方法は、特に限定されるものではないが、電解メッキ
や無電解メッキなどの電気化学的な方法が好ましく用い
られる。また、CVD法、スパッタリング法、真空蒸着
法、溶射法などの物理的薄膜形成法で合金薄膜を形成し
てもよい。
In the present invention, a thin film of an alloy composed of a metal alloying with lithium and a metal not alloying with lithium is provided on the current collector. The method for forming the alloy thin film is not particularly limited, but an electrochemical method such as electrolytic plating or electroless plating is preferably used. Further, the alloy thin film may be formed by a physical thin film forming method such as a CVD method, a sputtering method, a vacuum evaporation method, and a thermal spraying method.

【0012】本発明で用いられる集電体は、リチウム二
次電池用電極に用いることができる集電体であれば特に
限定されるものではなく、たとえば、銅、ニッケル、チ
タン、鉄、ステンレス、モリブデン、コバルト、クロ
ム、タングステン、タンタル、銀などからなる金属箔を
用いることができる。
The current collector used in the present invention is not particularly limited as long as it can be used for an electrode for a lithium secondary battery. For example, copper, nickel, titanium, iron, stainless steel, A metal foil made of molybdenum, cobalt, chromium, tungsten, tantalum, silver, or the like can be used.

【0013】本発明において、集電体の表面には凹凸が
形成されていることが好ましい。集電体の表面粗さRa
の上限値は特に制限されるものではないが、表面粗さR
aが2μmを超えるものは電池として実用的な厚みの銅
箔としては一般に入手しにくいので、表面粗さRaの好
ましい範囲の上限値としては2μm以下であり、さらに
好ましくは1μm以下である。また、表面粗さRaの下
限値は、0.01μm以上であることが好ましい。従っ
て、表面粗さRaの好ましい範囲は、0.01〜2μm
であり、さらに好ましくは0.01〜1μmである。
In the present invention, it is preferable that unevenness is formed on the surface of the current collector. Current collector surface roughness Ra
Is not particularly limited, but the surface roughness R
Those having a of more than 2 μm are generally difficult to obtain as a copper foil having a practical thickness as a battery. Therefore, the upper limit of the preferable range of the surface roughness Ra is 2 μm or less, more preferably 1 μm or less. The lower limit of the surface roughness Ra is preferably 0.01 μm or more. Therefore, the preferable range of the surface roughness Ra is 0.01 to 2 μm.
And more preferably 0.01 to 1 μm.

【0014】表面粗さRaは、日本工業規格(JIS
B 0601−1994)に定められており、たとえば
表面粗さ計により測定することができる。集電体とし
て、表面粗さRaが大きな銅箔を用いる場合、電解銅箔
を用いることが好ましい。
The surface roughness Ra is measured according to Japanese Industrial Standard (JIS).
B 0601-1994) and can be measured, for example, by a surface roughness meter. When a copper foil having a large surface roughness Ra is used as the current collector, it is preferable to use an electrolytic copper foil.

【0015】本発明において、合金薄膜は、その厚み方
向に形成された切れ目によって島状に分離されているこ
とが好ましい。合金薄膜が、集電体と密着した状態で島
状に分離されることにより、充放電サイクル特性を著し
く向上させることができる。
In the present invention, the alloy thin film is preferably separated into islands by cuts formed in the thickness direction. Since the alloy thin film is separated into islands in a state of being in close contact with the current collector, the charge / discharge cycle characteristics can be significantly improved.

【0016】合金薄膜は、リチウムと合金化する金属を
含むものであるので、充放電反応の際、リチウムを合金
化して吸蔵することができる。たとえば、本発明の電極
を負極として用いる場合、充電の際に、リチウムが合金
薄膜中に吸蔵され、放電の際には合金薄膜からリチウム
が放出される。このようなリチウムの吸蔵・放出により
合金薄膜の体積は膨張・収縮する。合金薄膜が島状に分
離されていることにより、そのまわりに空間が設けられ
るので、合金薄膜が充放電反応の際に体積を膨張・収縮
しても、その体積変化を周囲の空間部分で吸収すること
ができる。従って、合金薄膜内部で歪みを生じることが
なく、合金薄膜の微粉化や集電体からの剥離を抑制する
ことができる。
Since the alloy thin film contains a metal alloying with lithium, lithium can be alloyed and occluded during a charge / discharge reaction. For example, when the electrode of the present invention is used as a negative electrode, lithium is occluded in the alloy thin film during charging, and lithium is released from the alloy thin film during discharging. The volume of the alloy thin film expands and contracts due to such occlusion and release of lithium. Since the alloy thin film is separated into islands, a space is provided around it, so even if the alloy thin film expands and contracts during the charge / discharge reaction, the volume change is absorbed by the surrounding space. can do. Therefore, it is possible to prevent the alloy thin film from being pulverized and peeling off from the current collector without causing distortion inside the alloy thin film.

【0017】メッキ法や物理的薄膜形成方法で集電体上
に合金薄膜を形成すると、連続した薄膜として合金薄膜
が形成される。このような場合、上記厚み方向の切れ目
は、通常、初回以降の充放電反応により形成される。す
なわち、充放電反応において合金薄膜が膨張した後、収
縮する際、上記の厚み方向の切れ目が形成され、合金薄
膜が島状に分離される。このような厚み方向の切れ目に
よる分離は、表面に凹凸を有する集電体を用いた場合に
特に形成されやすくなる。表面に凹凸を有する集電体の
上に合金薄膜を形成すると、合金薄膜の表面にも、集電
体表面の凹凸に沿って、凹凸形状が形成される。このよ
うな合金薄膜が膨張収縮すると、合金薄膜表面の凹凸の
谷部と、集電体表面の凹凸の谷部を結ぶ線で厚み方向に
切れ目が形成され、集電体表面の凹凸の谷部に沿って合
金薄膜が島状に分離されるものと思われる。
When an alloy thin film is formed on a current collector by a plating method or a physical thin film forming method, an alloy thin film is formed as a continuous thin film. In such a case, the cut in the thickness direction is usually formed by a charge / discharge reaction after the first time. That is, when the alloy thin film expands and contracts in the charge / discharge reaction, the above-described cut in the thickness direction is formed, and the alloy thin film is separated into islands. Such separation due to a cut in the thickness direction is easily formed particularly when a current collector having irregularities on the surface is used. When an alloy thin film is formed on a current collector having unevenness on the surface, an uneven shape is formed on the surface of the alloy thin film along the unevenness of the current collector surface. When such an alloy thin film expands and contracts, a cut is formed in the thickness direction by a line connecting the concave and convex valleys on the surface of the alloy thin film and the concave and convex valleys on the current collector surface. It is considered that the alloy thin film is separated into islands along.

【0018】本発明において、合金薄膜中のリチウムと
合金化しない金属の量は、モル比(原子比)として50
%以下であることが好ましい。これよりも多くなると、
リチウムと合金化する金属の量が相対的に減少するの
で、充放電容量がこれに伴って低くなり好ましくない。
また、リチウムと合金化しない金属の量は、合金薄膜中
においてモル比(原子比)として0.1%以上であるこ
とが好ましい。リチウムと合金化しない金属が含まれる
ことにより、合金薄膜の充放電反応の際の体積の膨張及
び収縮を制限することができ、この結果として充放電サ
イクル特性を高めることができる。従って、サイクル特
性向上の観点から、リチウムと合金化しない金属は0.
1%以上含まれていることが好ましい。従って、合金薄
膜中におけるリチウムと合金化しない金属の好ましい含
有量の範囲は、モル比(重量比)として、0.1〜50
%である。さらに好ましい含有量の範囲は、モル比(原
子比)として1〜40%である。
In the present invention, the amount of metal that does not alloy with lithium in the alloy thin film is 50 in terms of molar ratio (atomic ratio).
% Is preferable. If more than this,
Since the amount of metal alloyed with lithium is relatively reduced, the charge / discharge capacity is undesirably reduced.
The amount of the metal that does not alloy with lithium is preferably 0.1% or more as a molar ratio (atomic ratio) in the alloy thin film. By including a metal that does not alloy with lithium, the expansion and contraction of the volume during the charge / discharge reaction of the alloy thin film can be limited, and as a result, the charge / discharge cycle characteristics can be improved. Therefore, from the viewpoint of improving the cycle characteristics, the metal that does not alloy with lithium is 0.1%.
Preferably, it is contained at 1% or more. Therefore, the preferable range of the content of the metal that does not alloy with lithium in the alloy thin film is 0.1 to 50 as a molar ratio (weight ratio).
%. A more preferable content range is 1 to 40% as a molar ratio (atomic ratio).

【0019】本発明においては、集電体と合金薄膜の界
面に、集電体成分と合金成分の混合層が形成されていて
もよい。このような混合層を形成することにより、集電
体に対する合金薄膜の密着性を高めることができ、さら
なるサイクル特性の向上を期待することができる。この
ような混合層は、集電体上に合金薄膜を形成した後、熱
処理等を施すことにより形成することができる。熱処理
の温度としては、合金薄膜の融点及び集電体の融点より
も低い温度であることが好ましい。
In the present invention, a mixed layer of a current collector component and an alloy component may be formed at the interface between the current collector and the alloy thin film. By forming such a mixed layer, the adhesion of the alloy thin film to the current collector can be increased, and further improvement in cycle characteristics can be expected. Such a mixed layer can be formed by forming a thin alloy film on the current collector and then performing a heat treatment or the like. The temperature of the heat treatment is preferably lower than the melting point of the alloy thin film and the melting point of the current collector.

【0020】本発明のリチウム二次電池は、上記本発明
のリチウム二次電池用電極からなる負極と、正極と、非
水電解質とを備えることを特徴としている。本発明のリ
チウム二次電池に用いる電解質の溶媒は、特に限定され
るものではないが、エチレンカーボネート、プロピレン
カーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボ
ネートなどの環状カーボネートと、ジメチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート
などの鎖状カーボネートとの混合溶媒が例示される。ま
た、前記環状カーボネートと1,2−ジメトキシエタ
ン、1,2−ジエトキシエタンなどのエーテル系溶媒と
の混合溶媒も例示される。また、電解質の溶質として
は、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN
(CF3SO2)2、LiN(C25SO2)2、LiN(C
3SO2)(C49SO2)、LiC(CF3SO2)3、Li
C(C25SO2)3など及びそれらの混合物が例示され
る。さらに電解質として、ポリエチレンオキシド、ポリ
アクリロニトリルなどのポリマー電解質に電解液を含浸
したゲル状ポリマー電解質や、LiI、Li3Nなどの
無機固体電解質が例示される。本発明のリチウム二次電
池の電解質は、イオン導電性を発現させる溶質としての
Li化合物とこれを溶解・保持する溶媒が電池の充電時
や放電時あるいは保存時の電圧で分解しない限り、制約
なく用いることができる。
The lithium secondary battery of the present invention is characterized by comprising a negative electrode comprising the above-mentioned electrode for a lithium secondary battery of the present invention, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte. Solvent of the electrolyte used in the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, cyclic carbonate such as vinylene carbonate, and dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate and the like And a mixed solvent with a linear carbonate. Further, a mixed solvent of the cyclic carbonate and an ether solvent such as 1,2-dimethoxyethane and 1,2-diethoxyethane is also exemplified. The solutes of the electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN
(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (C
F 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , Li
C (C 2 F 5 SO 2 ) 3 and the like and mixtures thereof are exemplified. Further, examples of the electrolyte include a gel polymer electrolyte in which a polymer electrolyte such as polyethylene oxide and polyacrylonitrile is impregnated with an electrolyte, and an inorganic solid electrolyte such as LiI and Li 3 N. The electrolyte of the lithium secondary battery of the present invention is not limited, as long as the Li compound as a solute that develops ionic conductivity and the solvent that dissolves and retains the Li compound are not decomposed at the time of charging, discharging, or storing the battery. Can be used.

【0021】本発明のリチウム二次電池の正極活物質と
しては、LiCoO2、LiNiO2、LiMn24、L
iMnO2、LiCo0.5Ni0.52、LiNi0.7Co
0.2Mn0.12などのリチウム含有遷移金属酸化物や、
MnO2などのリチウムを含有していない金属酸化物が
例示される。また、この他にも、リチウムを電気化学的
に挿入・脱離する物質であれば、制限なく用いることが
できる。
As the positive electrode active material of the lithium secondary battery of the present invention, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , L
iMnO 2 , LiCo 0.5 Ni 0.5 O 2 , LiNi 0.7 Co
Lithium-containing transition metal oxides such as 0.2 Mn 0.1 O 2 ,
A metal oxide containing no lithium such as MnO 2 is exemplified. In addition, any other substance capable of electrochemically inserting and removing lithium can be used without limitation.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づいて
さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら
限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲に
おいて適宜変更して実施することが可能なものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and may be appropriately modified within the scope of the invention. It can be implemented by

【0023】(実験1) 〔電極の作製〕厚み18μmの電解銅箔(表面粗さRa
=0.188μm)の上に電解メッキ法により、厚み2
μmのSn−Co合金からなる薄膜を形成した。メッキ
浴としては、塩化錫、塩化コバルト、塩化ナトリウム、
塩酸、エチレングリコール、及びチオ尿素を混合したメ
ッキ浴を用いた。
(Experiment 1) [Preparation of Electrode] Electrolytic copper foil having a thickness of 18 μm (surface roughness Ra)
= 0.188 μm) and a thickness of 2
A thin film made of a Sn-Co alloy having a thickness of μm was formed. Plating baths include tin chloride, cobalt chloride, sodium chloride,
A plating bath in which hydrochloric acid, ethylene glycol, and thiourea were mixed was used.

【0024】Sn−Co合金薄膜を形成した後、2cm
×2cmの大きさに切り取り、電極a1とした。比較と
して、アトマイズ法により作製したSnとCoの合金粉
(モル比8:2)と、フッ素樹脂(PVdF)を95:
5の重量比で混合したスラリーを調製し、このスラリー
を電解銅箔上に塗布し乾燥した後、2cm×2cmの大
きさに切り取り、電極b1とした。
After forming the Sn—Co alloy thin film, 2 cm
It was cut into a size of × 2 cm to obtain an electrode a1. As a comparison, an alloy powder of Sn and Co (molar ratio: 8: 2) produced by an atomizing method and a fluororesin (PVdF) were mixed at 95:
A slurry mixed at a weight ratio of 5 was prepared, and the slurry was applied on an electrolytic copper foil and dried, and then cut into a size of 2 cm × 2 cm to obtain an electrode b1.

【0025】〔電解液の作製〕エチレンカーボネートと
ジエチルカーボネートとの体積比1:1の混合溶媒にL
iPF6を1モル/リットル溶解させて電解液を作製し
た。
[Preparation of Electrolyte Solution] L was added to a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate at a volume ratio of 1: 1.
An electrolyte was prepared by dissolving iPF 6 at 1 mol / liter.

【0026】〔ビーカーセルの作製〕上記電極a1及び
b1を作用極として用い、図3に示すようなビーカーセ
ルを作製した。図3に示すように、ビーカーセルは、容
器1内に入れられた電解液中に、対極3、作用極4、及
び参照極5を浸漬することにより構成されている。電解
液2としては、上記電解液を用い、対極3及び参照極5
としてはリチウム金属を用いた。
[Preparation of Beaker Cell] Using the electrodes a1 and b1 as working electrodes, a beaker cell as shown in FIG. 3 was prepared. As shown in FIG. 3, the beaker cell is configured by immersing the counter electrode 3, the working electrode 4, and the reference electrode 5 in the electrolytic solution contained in the container 1. As the electrolytic solution 2, the above-mentioned electrolytic solution was used, and the counter electrode 3 and the reference electrode 5 were used.
Used lithium metal.

【0027】〔サイクル特性の測定〕上記のようにして
作製したビーカーセルを、それぞれ25℃にて0.2m
Aで0V(vs.Li/Li+)まで定電流充電を行
い、その後0.2mAで2V(vs.Li/Li+)ま
で定電流放電を行い、これを1サイクルとして、10サ
イクルまで充放電を行い、各サイクルにおける単位活物
質重量当りの充電容量及び放電容量を測定し、以下の式
に定義される初期効率及び容量維持率を求めた。結果を
表1に示す。なお、ここでは、作用極の還元を充電と
し、作用極の酸化を放電としている。
[Measurement of Cycle Characteristics] Each of the beaker cells produced as described above was placed at 25 ° C. for 0.2 m.
A, a constant current charge is performed to 0 V (vs. Li / Li + ), and then a constant current discharge is performed at 0.2 mA to 2 V (vs. Li / Li + ). Was performed, and the charge capacity and the discharge capacity per unit active material weight in each cycle were measured, and the initial efficiency and the capacity retention rate defined by the following equations were obtained. Table 1 shows the results. Here, the reduction of the working electrode is defined as charging, and the oxidation of the working electrode is defined as discharging.

【0028】初期効率(%)=(1サイクル目の放電容
量/1サイクル目の充電容量)×100 容量維持率(%)=(10サイクル目の放電容量/1サ
イクル目の放電容量)×100
Initial efficiency (%) = (discharge capacity at 1st cycle / charge capacity at 1st cycle) × 100 Capacity retention rate (%) = (discharge capacity at 10th cycle / discharge capacity at 1st cycle) × 100

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】表1に示す結果から明らかなように、本発
明に従う電極a1は、比較の電極b1に比べ高い充放電
容量を有しており、かつ良好なサイクル特性を示してい
る。
As is clear from the results shown in Table 1, the electrode a1 according to the present invention has a higher charge / discharge capacity than the comparative electrode b1 and shows good cycle characteristics.

【0031】(実験2)実験1で得られた電極a1及び
b1を負極として用い、リチウム二次電池を作製し、そ
の充放電サイクル特性を評価した。
(Experiment 2) Using the electrodes a1 and b1 obtained in Experiment 1 as a negative electrode, a lithium secondary battery was fabricated and its charge / discharge cycle characteristics were evaluated.

【0032】〔正極の作製〕平均粒径10μmのLiC
oO2粉末85重量%と、導電剤としての炭素粉末10
重量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン粉末5
重量%とを混合し、得られた混合物にN−メチルピロリ
ドンを加えて混練してスラリーを作製した。このスラリ
ーを厚さ20μmのアルミニウム箔の片面にドクターブ
レード法により塗布し乾燥した後、2cm×2cmの大
きさに切り取り、正極を作製した。
[Preparation of positive electrode] LiC having an average particle size of 10 μm
85% by weight of oO 2 powder and carbon powder 10 as a conductive agent
% By weight and polyvinylidene fluoride powder 5 as a binder
% By weight, and N-methylpyrrolidone was added to the resulting mixture and kneaded to prepare a slurry. This slurry was applied to one surface of a 20-μm-thick aluminum foil by a doctor blade method and dried, and then cut into a size of 2 cm × 2 cm to produce a positive electrode.

【0033】〔電池の作製〕上記のようにして得られた
正極と、電極a1またはb1とを、ポリエチレン製微多
孔膜を介して貼り合わせ、アルミニウム製ラミネート材
からなる外装体に挿入した後、実験1で作製したのと同
様の電解液をこの中に500μl注入し、リチウム二次
電池を作製した。
[Preparation of Battery] The positive electrode obtained as described above and the electrode a1 or b1 were bonded together via a polyethylene microporous membrane, and inserted into an outer package made of an aluminum laminate material. 500 μl of the same electrolytic solution as that prepared in Experiment 1 was injected into this to prepare a lithium secondary battery.

【0034】図4は、作製したリチウム二次電池を示す
平面図である。図4に示すように、ポリエチレン製微多
孔膜からなるセパレータ12を介して、正極11と負極
13とが組み合わされて外装体14内に挿入されてい
る。外装体14に挿入した後に、電解液を注入し、外装
体14の封止部14aで封止することにより、リチウム
二次電池が作製されている。
FIG. 4 is a plan view showing the manufactured lithium secondary battery. As shown in FIG. 4, a positive electrode 11 and a negative electrode 13 are combined and inserted into an exterior body 14 via a separator 12 made of a polyethylene microporous membrane. After being inserted into the outer package 14, an electrolytic solution is injected and sealed with the sealing portion 14a of the outer package 14, whereby a lithium secondary battery is manufactured.

【0035】図5は、電池内部における電極の組み合わ
せ状態を示すための断面図である。図5に示すように、
セパレータ12を介して正極11と負極13が対向する
ように組み合わせられている。正極11においてはアル
ミニウムからなる正極集電体11bの上に、正極活物質
層11aが設けられており、この正極活物質層11aが
セパレータ12と接している。また、負極13において
は、銅からなる負極集電体13bの上に、負極活物質層
13aが設けられており、この負極活物質層13aがセ
パレータ12に接している。本実施例において、負極活
物質層13aは、Sn−Co合金薄膜から形成された層
である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a combination of electrodes inside the battery. As shown in FIG.
The positive electrode 11 and the negative electrode 13 are combined so as to face each other with the separator 12 interposed therebetween. In the positive electrode 11, a positive electrode active material layer 11 a is provided on a positive electrode current collector 11 b made of aluminum, and the positive electrode active material layer 11 a is in contact with the separator 12. In the negative electrode 13, a negative electrode active material layer 13 a is provided on a negative electrode current collector 13 b made of copper, and the negative electrode active material layer 13 a is in contact with the separator 12. In the present embodiment, the negative electrode active material layer 13a is a layer formed from a Sn—Co alloy thin film.

【0036】図4に示すように、正極集電体11bに
は、外部取り出しのためのアルミニウムからなる正極タ
ブ11cが取り付けられている。また、負極集電体13
bにも、外部取り出しのためのニッケルからなる負極タ
ブ13cが取り付けられている。
As shown in FIG. 4, a positive electrode tab 11c made of aluminum for taking out from the outside is attached to the positive electrode current collector 11b. Further, the negative electrode current collector 13
A negative electrode tab 13c made of nickel for external extraction is also attached to b.

【0037】作製したリチウム二次電池において、負極
に電極a1を用いたものを電池A1とし、電極b1を用
いたものを電池B1とした。各電池の設計容量は、6m
Ahであった。
In the manufactured lithium secondary battery, a battery using the electrode a1 as a negative electrode was referred to as a battery A1, and a battery using the electrode b1 was referred to as a battery B1. The design capacity of each battery is 6m
Ah.

【0038】〔充放電試験〕以上のようにして作製した
電池A1及びB1について充放電試験を行った。充電は
1.2mAの定電流で充電容量が6mAhになるまで行
い、放電は1.2mAの定電流で2.0Vまで行い、こ
れを1サイクルとした。ただし、1サイクル目(初回)
の充電は、充電容量が7.2mAhに達するまで行っ
た。上記実験1と同様にして、初期効率及び容量維持率
を求めた。結果を表2に示す。なお、測定は25℃で行
った。
[Charge / Discharge Test] A charge / discharge test was performed on the batteries A1 and B1 produced as described above. Charging was performed with a constant current of 1.2 mA until the charging capacity reached 6 mAh, and discharging was performed with a constant current of 1.2 mA up to 2.0 V, which was one cycle. However, the first cycle (first time)
Was charged until the charging capacity reached 7.2 mAh. In the same manner as in Experiment 1, the initial efficiency and the capacity retention were determined. Table 2 shows the results. The measurement was performed at 25 ° C.

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】表2に示す結果から明らかなように、本発
明に従う電池A1は良好な充放電サイクル特性を示して
いる。図1は、充放電試験において10サイクル目の電
池A1から取り出した電極a1の表面を観察したときの
走査型電子顕微鏡写真である。倍率は1000倍であ
る。図2は、この電極a1を樹脂で包埋した後スライス
して断面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真であ
る。倍率は5000倍である。図1及び図2にから明ら
かなように、充放電反応後の電極a1においては、合金
薄膜の厚み方向に形成された切れ目によって、合金薄膜
が島状に分離されていることがわかる。図2から明らか
なように、この切れ目は、集電体表面の凹凸の谷部に沿
って形成されている。また、図1から明らかなように、
この切れ目は、合金薄膜の膜面方向に集電体表面の凹凸
の谷部に沿って網目状に連なっていることがわかる。
As is clear from the results shown in Table 2, the battery A1 according to the present invention shows good charge / discharge cycle characteristics. FIG. 1 is a scanning electron microscope photograph when the surface of the electrode a1 taken out of the battery A1 at the tenth cycle in the charge / discharge test is observed. The magnification is 1000 times. FIG. 2 is a scanning electron micrograph when the electrode a1 is embedded in a resin, sliced, and a cross section is observed. The magnification is 5000 times. As is clear from FIGS. 1 and 2, in the electrode a1 after the charge / discharge reaction, it can be seen that the alloy thin film is separated into islands by the cut formed in the thickness direction of the alloy thin film. As is clear from FIG. 2, the cut is formed along the valley of the unevenness on the surface of the current collector. Also, as is clear from FIG.
It can be seen that these cuts are connected in a network along the valleys of the irregularities on the current collector surface in the direction of the film surface of the alloy thin film.

【0041】図2から明らかなように、合金薄膜は集電
体表面の凹凸に沿って形成されており、合金薄膜表面の
凹凸の谷部と、集電体表面の凹凸の谷部を結ぶ線に沿っ
て切れ目が形成されている。このような切れ目は、合金
薄膜が充放電反応により膨張・収縮することにより形成
されたものと思われる。
As is apparent from FIG. 2, the alloy thin film is formed along the irregularities on the current collector surface, and a line connecting the concave and convex valleys on the surface of the alloy thin film and the irregularities on the current collector surface. A cut is formed along the line. It is considered that such a cut was formed by the expansion and contraction of the alloy thin film due to the charge / discharge reaction.

【0042】図1及び図2に示すように、島状の合金薄
膜の周囲に空間が存在しているため、このような空間に
よって合金薄膜の充放電反応の際の体積変化を吸収する
ことができ、良好なサイクル特性を示すことができるも
のと思われる。
As shown in FIGS. 1 and 2, since a space exists around the island-shaped alloy thin film, such a space can absorb a change in volume at the time of charge / discharge reaction of the alloy thin film. It seems that good cycle characteristics can be exhibited.

【0043】上記実施例では、集電体である基板の上に
電解メッキ法によりSn−Co合金薄膜を形成している
が、無電解メッキ法により形成してもよい。さらには、
スパッタリング法、真空蒸着法、溶射法などの薄膜形成
方法により形成してもよい。
In the above embodiment, the Sn--Co alloy thin film is formed on the current collector substrate by electrolytic plating, but may be formed by electroless plating. Moreover,
It may be formed by a thin film forming method such as a sputtering method, a vacuum evaporation method, and a thermal spraying method.

【0044】(実験3)実験1と同様にして、厚み18
μmの電解銅箔(表面粗さRa=0.188μm)の上
に、電解メッキ法により、厚み2μmのSn−Ni合
金、Sn−Fe合金、Sn−Pb合金、及びSn−Zn
合金からなる薄膜を形成した。
(Experiment 3) In the same manner as in Experiment 1, the thickness 18
2 μm thick Sn—Ni alloy, Sn—Fe alloy, Sn—Pb alloy, and Sn—Zn on an electrolytic copper foil of μm (surface roughness Ra = 0.188 μm) by electrolytic plating.
A thin film made of an alloy was formed.

【0045】Sn−Ni合金薄膜は、ピロリン酸カリウ
ム、塩化スズ、塩化ニッケル、グリシンを混合したSn
−Niめっき浴を用いて形成した。Sn−Fe合金薄膜
は、塩化錫、硫酸鉄、クエン酸ナトリウム、L−アスコ
ルビン酸を混合したSn−Feめっき浴を用いて形成し
た。なお、Sn−Feめっき浴は、組成の異なる2種類
のめっき浴を用いた。
The Sn—Ni alloy thin film is made of Sn mixed with potassium pyrophosphate, tin chloride, nickel chloride and glycine.
-Formed using a Ni plating bath. The Sn—Fe alloy thin film was formed using a Sn—Fe plating bath in which tin chloride, iron sulfate, sodium citrate, and L-ascorbic acid were mixed. Note that two types of plating baths having different compositions were used for the Sn—Fe plating bath.

【0046】Sn−Pb合金薄膜は、ホウフッ化錫、ホ
ウフッ化鉛、ホウフッ化水素酸、ホウ酸、ペプトンを混
合したSn−Pbめっき浴を用いて形成した。Sn−Z
n合金薄膜は、有機酸錫、有機酸亜鉛、錯化剤を混合し
たSn−Znめっき浴を用いて形成した。
The Sn—Pb alloy thin film was formed using an Sn—Pb plating bath in which tin borofluoride, lead borofluoride, borofluoric acid, boric acid, and peptone were mixed. Sn-Z
The n-alloy thin film was formed using a Sn—Zn plating bath in which an organic acid tin, an organic acid zinc, and a complexing agent were mixed.

【0047】Sn−Ni合金薄膜を形成した電極を本発
明電極c1とし、Sn−Fe合金薄膜を形成した電極を
本発明電極c2及びc3とし、Sn−Pb合金薄膜を形
成した電極を比較電極e1とし、Sn−Zn合金薄膜を
形成した電極を比較電極e2とした。なお、Ni及びF
eは、リチウムと合金化しない金属であり、Sn、P
b、及びZnはリチウムと合金化する金属である。従っ
て、Sn−Ni合金薄膜及びSn−Fe合金薄膜は、本
発明に従う合金薄膜であり、Sn−Pb合金薄膜及びS
n−Zn合金薄膜は、本発明の範囲外の合金薄膜であ
る。
The electrode formed with the Sn—Ni alloy thin film is referred to as electrode c1 of the present invention, the electrodes formed with the Sn—Fe alloy thin film are referred to as electrodes c2 and c3 of the present invention, and the electrode formed with the Sn—Pb alloy thin film is referred to as comparative electrode e1. The electrode on which the Sn—Zn alloy thin film was formed was used as a comparative electrode e2. Note that Ni and F
e is a metal that does not alloy with lithium, and Sn, P
b and Zn are metals that alloy with lithium. Therefore, the Sn—Ni alloy thin film and the Sn—Fe alloy thin film are the alloy thin films according to the present invention, and the Sn—Pb alloy thin film and S
The n-Zn alloy thin film is an alloy thin film outside the scope of the present invention.

【0048】本発明電極c1〜c3及び比較電極e1及
びe2において形成した合金薄膜中における合金の組成
比を、ICP発光分光分析法により分析した。合金薄膜
の組成比を表3に示す。なお、表3においては、実験1
において作製した本発明電極a1における合金薄膜の組
成比も併せて示している。
The composition ratio of the alloy in the alloy thin films formed on the electrodes c1 to c3 of the present invention and the comparative electrodes e1 and e2 was analyzed by ICP emission spectroscopy. Table 3 shows the composition ratio of the alloy thin film. In Table 3, in Experiment 1
3 also shows the composition ratio of the alloy thin film in the electrode a1 of the present invention prepared in the above.

【0049】[0049]

【表3】 [Table 3]

【0050】本発明電極c1〜c3並びに比較電極e1
及びe2を作用極として用い、実験1と同様にしてビー
カーセルを作製し、サイクル特性を評価した。評価結果
を表4に示す。
The electrodes c1 to c3 of the present invention and the comparative electrode e1
Using e and e2 as working electrodes, a beaker cell was prepared in the same manner as in Experiment 1, and the cycle characteristics were evaluated. Table 4 shows the evaluation results.

【0051】[0051]

【表4】 [Table 4]

【0052】表4に示す結果から明らかなように、本発
明電極c1〜c3は、比較電極e1及びe2に比べ良好
なサイクル特性を示している。
As is clear from the results shown in Table 4, the electrodes c1 to c3 of the present invention show better cycle characteristics than the comparative electrodes e1 and e2.

【0053】(実験4)表面粗さRaの異なる2種類の
電解銅箔(厚み18μm)を用いて、実験1と同様にし
て、電解銅箔の上に厚み2μmのSn−Co合金からな
る薄膜を形成し電極を作製した。
(Experiment 4) A thin film made of a 2 μm thick Sn—Co alloy was formed on an electrolytic copper foil in the same manner as in Experiment 1 using two types of electrolytic copper foils (18 μm in thickness) having different surface roughnesses Ra. Was formed to produce an electrode.

【0054】表面粗さRaが0.188μmの電解銅箔
を用いた電極を本発明電極d1とし、表面粗さRaが
1.19μmの電解銅箔を用いた電極を本発明電極d2
とした。また、表面粗さRaが0.04μmの圧延銅箔
の上にも、同様にして厚み2μmのSn−Co合金から
なる薄膜を形成し、本発明電極d3とした。なお、本発
明電極d1は、表1に示す電極a1と同様のものであ
る。
An electrode using an electrolytic copper foil having a surface roughness Ra of 0.188 μm is referred to as electrode d1 of the present invention, and an electrode using an electrolytic copper foil having a surface roughness Ra of 1.19 μm is referred to as an electrode d2 of the present invention.
And In addition, a thin film made of a Sn—Co alloy having a thickness of 2 μm was similarly formed on a rolled copper foil having a surface roughness Ra of 0.04 μm to obtain an electrode d3 of the present invention. The electrode d1 of the present invention is the same as the electrode a1 shown in Table 1.

【0055】本発明電極d1、d2、及びd3を用い
て、実験1と同様にしてビーカーセルを作製し、充放電
サイクル特性を評価した、評価結果を表5に示す。
Using the electrodes d1, d2, and d3 of the present invention, a beaker cell was prepared in the same manner as in Experiment 1, and the charge / discharge cycle characteristics were evaluated. The evaluation results are shown in Table 5.

【0056】[0056]

【表5】 [Table 5]

【0057】表5に示す結果から明らかなように、集電
体の表面粗さRaが1μmを超える場合も良好なサイク
ル特性が得られるが、集電体の表面粗Raは1μm以下
の方が好ましいことがわかる。また、本発明電極d3よ
りも本発明電極d1の方が良好なサイクル特性が得られ
ている。従って、集電体の表面粗さRaとしては、0.
1〜1μmの範囲が特に好ましいことがわかる。
As is clear from the results shown in Table 5, good cycle characteristics can be obtained when the surface roughness Ra of the current collector exceeds 1 μm, but the surface roughness Ra of the current collector is 1 μm or less. It turns out to be preferable. In addition, the electrode d1 of the present invention has better cycle characteristics than the electrode d3 of the present invention. Therefore, the surface roughness Ra of the current collector is set to 0.1.
It turns out that the range of 1-1 micrometer is especially preferable.

【0058】(実験5)実験1と同様にして、厚み18
μmの電解銅箔(表面粗さRa=0.188μm)の上
に、電解メッキ法により、厚み2μmのSn−Ni−C
o合金からなる薄膜を形成した。
(Experiment 5) In the same manner as in Experiment 1, the thickness 18
A 2 μm thick Sn—Ni—C layer was formed on a 2 μm electrolytic copper foil (surface roughness Ra = 0.188 μm) by electrolytic plating.
An o-alloy thin film was formed.

【0059】Sn−Ni−Co合金薄膜は、ピロリン酸
カリウム、塩化スズ、塩化ニッケル、塩化コバルトを混
合したSn−Ni−Coめっき浴を用いて形成した。得
られた本発明電極f1を用い、実験1と同様にしてビー
カーセルを作製し、サイクル特性を評価した。評価結果
を表6に示す。また、電極において形成しためっき膜の
化学組成を表7に示す。
The Sn—Ni—Co alloy thin film was formed using a Sn—Ni—Co plating bath in which potassium pyrophosphate, tin chloride, nickel chloride, and cobalt chloride were mixed. Using the obtained electrode f1 of the present invention, a beaker cell was prepared in the same manner as in Experiment 1, and the cycle characteristics were evaluated. Table 6 shows the evaluation results. Table 7 shows the chemical composition of the plating film formed on the electrode.

【0060】[0060]

【表6】 [Table 6]

【0061】[0061]

【表7】 [Table 7]

【0062】表6に示す結果から明らかなように、Sn
−Ni−Co合金薄膜を形成した電極f1は、高い充放
電容量を有しており、かつSn−Ni合金薄膜を用いた
電極c1よりも良好なサイクル特性を示している。
As is clear from the results shown in Table 6, Sn
The electrode f1 on which the -Ni-Co alloy thin film is formed has a high charge / discharge capacity and shows better cycle characteristics than the electrode c1 using the Sn-Ni alloy thin film.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明によれば、放電容量が高く、かつ
サイクル特性に優れたリチウム二次電池とすることがで
きる。
According to the present invention, a lithium secondary battery having a high discharge capacity and excellent cycle characteristics can be obtained.

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

【図1】本発明に従う実施例の電極a1の表面を示す走
査型電子顕微鏡写真。
FIG. 1 is a scanning electron micrograph showing the surface of an electrode a1 of an example according to the present invention.

【図2】本発明に従う実施例の電極a1の断面を示す走
査型電子顕微鏡写真。
FIG. 2 is a scanning electron micrograph showing a cross section of an electrode a1 of an example according to the present invention.

【図3】実施例において作製したビーカーセルを示す模
式的断面図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a beaker cell manufactured in an example.

【図4】実施例において作製したリチウム二次電池を示
す平面図。
FIG. 4 is a plan view showing a lithium secondary battery manufactured in an example.

【図5】図4に示すリチウム二次電池における電極の組
み合わせ構造を示す断面図。
5 is a cross-sectional view showing a combination structure of electrodes in the lithium secondary battery shown in FIG.

【符号の説明】 1…容器 2…電解液 3…対極 4…作用極 5…参照極 11…正極 11a…正極活物質層 11b…正極集電体 11c…正極タブ 12…セパレータ 13…負極 13a…負極活物質層 13b…負極集電体 13c…負極タブ 14…外装体 14a…外装体の封止部[Description of Signs] 1 ... Container 2 ... Electrolyte 3 ... Counter electrode 4 ... Working electrode 5 ... Reference electrode 11 ... Positive electrode 11a ... Positive electrode active material layer 11b ... Positive electrode current collector 11c ... Positive electrode tab 12 ... Separator 13 ... Negative electrode 13a ... Negative electrode active material layer 13b Negative electrode current collector 13c Negative electrode tab 14 External member 14a Sealing portion of external member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 地藤 大造 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 大下 竜司 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 藤本 正久 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 藤谷 伸 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 神野 丸男 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5H017 AA03 AS02 CC01 DD01 EE01 HH03 5H029 AJ03 AJ05 AK02 AK03 AL11 AM00 AM03 AM04 AM05 AM07 AM12 AM16 CJ24 DJ07 DJ12 DJ14 EJ01 HJ03 5H050 AA07 AA08 BA17 CA02 CA08 CA09 CB11 DA07 FA12 FA15 FA18 GA24 HA03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Daizo Chito 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Ryuji Oshita 2 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka 5-5-5 Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Masahisa Fujimoto 2-5-5 Sanyo Electric Co., Ltd., Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Shin Fujiya Keihanmoto, Moriguchi, Osaka 2-5-5, Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Maruo Jinno 2-5-5, Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka F-term in Sanyo Electric Co., Ltd. 5H017 AA03 AS02 CC01 DD01 EE01 HH03 5H029 AJ03 AJ05 AK02 AK03 AL11 AM00 AM03 AM04 AM05 AM07 AM12 AM16 CJ24 DJ07 DJ12 DJ14 EJ01 HJ03 5H050 AA07 AA08 BA17 CA02 CA08 CA09 CB11 DA07 FA12 FA15 FA18 GA24 HA03

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムと合金化する金属と、リチウム
と合金化しない金属とからなる合金薄膜を集電体上に設
けたことを特徴とするリチウム二次電池用電極。
1. An electrode for a lithium secondary battery, wherein an alloy thin film made of a metal alloying with lithium and a metal not alloying with lithium is provided on a current collector.
【請求項2】 リチウムと合金化しない金属が、リチウ
ムと合金化する金属と金属間化合物を形成する金属であ
ることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池
用電極。
2. The electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the metal that does not alloy with lithium is a metal that forms an intermetallic compound with a metal that alloys with lithium.
【請求項3】 前記合金薄膜がメッキによって形成され
ていることを特徴とする請求項1または2に記載のリチ
ウム二次電池用電極。
3. The electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the alloy thin film is formed by plating.
【請求項4】 前記合金薄膜が厚み方向に形成された切
れ目によって島状に分離されていることを特徴とする請
求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用
電極。
4. The electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the alloy thin film is separated into islands by cuts formed in a thickness direction.
【請求項5】 前記切れ目が初回以降の充放電で形成さ
れていることを特徴とする請求項4に記載のリチウム二
次電池用電極。
5. The electrode for a lithium secondary battery according to claim 4, wherein the cut is formed by charge / discharge after the first time.
【請求項6】 前記集電体表面に凹凸が形成されてお
り、該凹凸の谷部に沿って前記合金薄膜が島状に分離さ
れていることを特徴とする請求項4または5に記載のリ
チウム二次電池用電極。
6. The method according to claim 4, wherein irregularities are formed on the surface of the current collector, and the alloy thin film is separated into islands along valleys of the irregularities. Electrodes for lithium secondary batteries.
【請求項7】 前記集電体の表面粗さRaが0.01〜
2μmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか
1項に記載のリチウム二次電池用電極。
7. The current collector having a surface roughness Ra of 0.01 to 0.01.
The electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the thickness is 2 μm.
【請求項8】 前記集電体の表面粗さRaが0.01〜
1μmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか
1項に記載のリチウム二次電池用電極。
8. The current collector having a surface roughness Ra of 0.01 to 0.01.
The electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the thickness is 1 μm.
【請求項9】 前記集電体の表面粗さRaが0.1〜1
μmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1
項に記載のリチウム二次電池用電極。
9. The current collector has a surface roughness Ra of 0.1-1.
7. The method according to claim 1, wherein the thickness is μm.
Item 8. The electrode for a lithium secondary battery according to item 1.
【請求項10】 前記集電体が銅から形成されているこ
とを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のリ
チウム二次電池用電極。
10. The electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the current collector is made of copper.
【請求項11】 前記集電体が電解銅箔であることを特
徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のリチウ
ム二次電池用電極。
11. The electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the current collector is an electrolytic copper foil.
【請求項12】 リチウムと合金化する金属がSnであ
り、リチウムと合金化しない金属がSnと金属間化合物
を形成する金属であることを特徴とする請求項1〜11
のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用電極。
12. The metal which is alloyed with lithium is Sn, and the metal which is not alloyed with lithium is a metal which forms an intermetallic compound with Sn.
The electrode for a lithium secondary battery according to any one of the above.
【請求項13】 リチウムと合金化する金属がSnであ
り、リチウムと合金化しない金属が、Fe、Co、及び
Niから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とす
る請求項12に記載のリチウム二次電池用電極。
13. The lithium according to claim 12, wherein the metal that forms an alloy with lithium is Sn, and the metal that does not form an alloy with lithium is at least one selected from Fe, Co, and Ni. Electrodes for secondary batteries.
【請求項14】 リチウムと合金化する金属がSnであ
り、リチウムと合金化しない金属として少なくともCo
が含まれていることこと特徴とする請求項1〜12のい
ずれか1項に記載のリチウム二次電池用電極。
14. A metal alloying with lithium is Sn, and at least Co is used as a metal not alloying with lithium.
The electrode for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 12, further comprising:
【請求項15】 リチウムと合金化する金属がSnであ
り、リチウムと合金化しない金属がCoであり、前記合
金薄膜がSn−Co合金薄膜であることを特徴とする請
求項14に記載のリチウム二次電池用電極。
15. The lithium according to claim 14, wherein the metal that alloys with lithium is Sn, the metal that does not alloy with lithium is Co, and the alloy thin film is a Sn—Co alloy thin film. Electrodes for secondary batteries.
【請求項16】 リチウムと合金化する金属がSnであ
り、リチウムと合金化しない金属がNi及びCoであ
り、前記合金薄膜がSn−Ni−Co合金薄膜であるこ
とを特徴とする請求項14に記載のリチウム二次電池用
電極。
16. The metal alloying with lithium is Sn, the metal not alloying with lithium is Ni and Co, and the alloy thin film is a Sn—Ni—Co alloy thin film. 4. The electrode for a lithium secondary battery according to item 1.
【請求項17】 前記集電体と前記合金薄膜の界面に、
集電体成分と合金成分の混合層が形成されていることを
特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載のリチ
ウム二次電池用電極。
17. An interface between the current collector and the alloy thin film,
The electrode for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 16, wherein a mixed layer of a current collector component and an alloy component is formed.
【請求項18】 請求項1〜17のいずれか1項に記載
の電極からなる負極と、正極と、非水電解質とを備える
リチウム二次電池。
18. A lithium secondary battery comprising a negative electrode comprising the electrode according to claim 1, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte.
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