JP2003157891A - Method of manufacturing nonaqueous secondary battery - Google Patents

Method of manufacturing nonaqueous secondary battery

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JP2003157891A
JP2003157891A JP2001355189A JP2001355189A JP2003157891A JP 2003157891 A JP2003157891 A JP 2003157891A JP 2001355189 A JP2001355189 A JP 2001355189A JP 2001355189 A JP2001355189 A JP 2001355189A JP 2003157891 A JP2003157891 A JP 2003157891A
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solvent
gel electrolyte
electrode
secondary battery
precursor layer
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Seiji Hibino
聖二 日比野
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Toshiba Battery Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a nonaqueous secondary battery superior in liquid leakage resistance, reducing internal resistance, and having high initial capacity and rate characteristic. SOLUTION: This manufacturing method is characterized by having a process of preparing paste including a first solvent being a good solvent to either one solute of a refractory polymer or a gelling agent, a process of forming a gel electrolyte precursor layer by using the paste on at least one electrode of a positive electrode and a negative electrode, a process of substituting at least a part of the first solvent with a second solvent by soaking the gel electrolyte precursor layer in the second solvent being compatible with the first solvent, and being an incompatible solvent to the one solute, a process of volatilizing the second solvent in the gel electrolyte precursor layer, a process of manufacturing an electrode group by using the electrode forming the gel electrolyte precursor layer, and a process of impregnating a nonaqueous electrolyte into the electrode group.

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、非水二次電池の製
造方法に関わるものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of manufacturing a non-aqueous secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の発展に伴い、小型で軽
量、かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が
可能な二次電池の開発が要望されている。このような二
次電池としては、リチウムまたはリチウム合金を活物質
とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタンあるい
はニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化物を活
物質として含む正極と、非水電解液とを具備した非水電
解液二次電池が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of electronic equipment, there has been a demand for the development of a secondary battery that is small and lightweight, has a high energy density, and can be repeatedly charged and discharged. As such a secondary battery, a negative electrode using lithium or a lithium alloy as an active material, a positive electrode containing an oxide such as molybdenum, vanadium, titanium or niobium, a sulfide or selenide as an active material, and a non-aqueous electrolyte solution. There is known a non-aqueous electrolyte secondary battery including:

【0003】また、リチウムまたはリチウム合金を活物
質とする負極の代わりに、リチウムイオンを吸蔵放出す
る炭素質材料(例えば、コークス、黒鉛、炭素繊維、樹
脂焼成体、熱分解気相炭素)を含む負極を用いた非水電
解液二次電池が提案されている。前記二次電池による
と、デンドライド析出による負極特性の劣化が改善さ
れ、リチウムまたはリチウム合金を活物質とする負極を
備えた二次電池に比べてサイクル寿命及び安全性が高く
なる。
Further, in place of the negative electrode using lithium or a lithium alloy as an active material, a carbonaceous material which absorbs and releases lithium ions (for example, coke, graphite, carbon fiber, resin fired body, pyrolysis vapor phase carbon) is included. A non-aqueous electrolyte secondary battery using a negative electrode has been proposed. According to the secondary battery, deterioration of negative electrode characteristics due to dendride deposition is improved, and cycle life and safety are higher than those of a secondary battery including a negative electrode containing lithium or a lithium alloy as an active material.

【0004】このような非水電解液二次電池において
は、非水電解液は電極群に含浸されているだけである
が、より安全性を向上するためと薄型化並びに軽量化を
容易にするため、非水電解液をポリマーに保持させるこ
とが試みられている(例えば、特開平11−67273
号公開公報)。しかしながら、前記公開公報に開示され
ているリチウム二次電池は、耐漏液性及びレート特性が
十分なものではなかった。
In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte is only impregnated in the electrode group, but in order to further improve safety and facilitate thinning and weight reduction. Therefore, it has been attempted to hold the nonaqueous electrolytic solution in the polymer (for example, JP-A-11-67273).
Issue publication). However, the lithium secondary battery disclosed in the above publication has insufficient liquid leakage resistance and rate characteristics.

【0005】また、絶縁性微粒子及びバインダーが含有
されているセパレータを電極上にコーティングにより形
成し、セパレータを薄膜化することが考えられている
(例えば、特開平10−223195号公開公報)。し
かしながら、このようなセパレータを用いたものは、本
質的には今までの非水二次電池と大差がなく、薄型化を
図れても耐漏液性の観点からは問題があった。
Further, it has been considered that a separator containing insulating fine particles and a binder is formed on an electrode by coating to make the separator into a thin film (for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-223195). However, the one using such a separator is not substantially different from the conventional non-aqueous secondary battery, and there is a problem from the viewpoint of liquid leakage resistance even if it is made thin.

【0006】一方、特開2000−149906号公開
公報には、シリカのような非電気導電性の粉体とポリフ
ッ化ビニリデンのような非電気導電性の結合剤とNメチ
ルピロリドンのような溶剤とを含有する塗料を調製し、
正極及び/または負極の上に塗料を塗布し、乾燥するこ
とによりセパレータを形成した後、非水電解液及びゲル
化剤を含む電解質液を含浸させ、電解質液をゲル化させ
るリチウム二次電池の製造方法が開示されている。
On the other hand, JP-A-2000-149906 discloses a non-electrically conductive powder such as silica, a non-electrically conductive binder such as polyvinylidene fluoride and a solvent such as N-methylpyrrolidone. Prepare a paint containing
A lithium secondary battery in which a coating material is applied onto the positive electrode and / or the negative electrode and dried to form a separator, which is then impregnated with an electrolyte solution containing a non-aqueous electrolyte solution and a gelling agent to gelate the electrolyte solution. A manufacturing method is disclosed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このような製造方法に
よると、セパレータを形成するための乾燥工程で溶剤が
揮発してセパレータに空隙が形成されるものの、溶剤
が、粉体及び結合剤に対しての良溶媒であるために揮発
し難く、空隙の大きさが小さくなるため、セパレータに
おける電解質液の浸透性を十分に高くすることが困難に
なる。そのうえ、電解質液中にゲル化剤が含まれている
ため、セパレータに電解質液を含浸させている途中でゲ
ル化が始まる。これらの結果、セパレータ中のゲル電解
質の分布が偏るため、二次電池の初期容量が低くなる。
その後、充放電サイクルを繰り返しても、セパレータ中
のゲル電解質の分布は偏ったままほとんど変化しないた
め、レート特性や充放電サイクル等の他の充放電特性も
劣ったものとなる。
According to such a manufacturing method, although the solvent is volatilized in the drying step for forming the separator to form voids in the separator, the solvent is mixed with the powder and the binder. Since it is a good solvent, it is difficult to volatilize and the size of the voids is small, so that it becomes difficult to sufficiently enhance the permeability of the electrolyte solution in the separator. Moreover, since the electrolytic solution contains a gelling agent, gelation starts during the impregnation of the electrolytic solution into the separator. As a result, since the distribution of the gel electrolyte in the separator is biased, the initial capacity of the secondary battery becomes low.
After that, even if the charge / discharge cycle is repeated, the distribution of the gel electrolyte in the separator remains biased and hardly changes, so that the rate characteristics and other charge / discharge characteristics such as the charge / discharge cycle also become inferior.

【0008】本発明は、耐漏液性に優れ、内部抵抗が低
く、かつ初期容量及びレート特性が高い非水二次電池の
製造方法を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a non-aqueous secondary battery which has excellent leakage resistance, low internal resistance and high initial capacity and rate characteristics.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る非水二次電
池の製造方法は、非水電解液に難溶性の難溶性ポリマー
と、非水電解液をゲル化させるゲル化剤と、前記難溶性
ポリマー及び前記ゲル化剤のうちのいずれか一方の溶質
に対して良溶媒である第1の溶媒とを含むペーストを調
製する工程と、正極及び負極のうち少なくとも一方の電
極上に前記ペーストを用いてゲル電解質前駆体層を形成
する工程と、前記第1の溶媒と相溶し、かつ前記一方の
溶質に対して貧溶媒である第2の溶媒に、前記ゲル電解
質前駆体層を浸漬し、前記第1の溶媒の少なくとも一部
を前記第2の溶媒で置換する工程と、前記ゲル電解質前
駆体層中の前記第2の溶媒を揮発させる工程と、前記ゲ
ル電解質前駆体層が形成されている電極を用いて電極群
を作製する工程と、前記電極群に非水電解液を含浸させ
る工程と、前記電極群中の前記ゲル電解質前駆体層をゲ
ル化させてゲル電解質層とする工程とを具備することを
特徴とするものである。
The method for producing a non-aqueous secondary battery according to the present invention comprises a sparingly soluble polymer which is sparingly soluble in a non-aqueous electrolyte, a gelling agent for gelling the non-aqueous electrolyte, and A step of preparing a paste containing a poorly soluble polymer and a first solvent that is a good solvent for a solute of any one of the gelling agent, and the paste on at least one of the positive electrode and the negative electrode And a step of forming a gel electrolyte precursor layer using the above, and the gel electrolyte precursor layer is immersed in a second solvent that is compatible with the first solvent and is a poor solvent for the one solute. The step of substituting at least a part of the first solvent with the second solvent, the step of volatilizing the second solvent in the gel electrolyte precursor layer, and the gel electrolyte precursor layer being formed. And the process of making an electrode group using the electrodes Impregnating the non-aqueous electrolyte solution in the electrode group, the gel electrolyte precursor layer in the electrode group is characterized in that it comprises the step of a by gelling the gel electrolyte layer.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る非水二次電池
の製造方法の一例について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of a method for manufacturing a non-aqueous secondary battery according to the present invention will be described below.

【0011】(第1工程)非水電解液に難溶性のポリマ
ーと、非水電解液をゲル化させるゲル化剤と、前記難溶
性ポリマー及び前記ゲル化剤のうちのいずれか一方の溶
質に対して良溶媒である第1の溶媒とを含むペーストを
調製する。
(First step) A polymer which is hardly soluble in the non-aqueous electrolyte, a gelling agent which gelates the non-aqueous electrolyte, and a solute of any one of the poorly soluble polymer and the gelling agent. On the other hand, a paste containing a first solvent which is a good solvent is prepared.

【0012】難溶性ポリマーは、ゲル電解質層の機械的
強度を高めることができる。かかる難溶性ポリマーとし
ては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体のような
ポリオレフィン共重合体、ポリビニリデンフルオライド
(PVdF)、ビニリデンフルオライドユニットを含む
共重合体等を挙げることができる。難溶性ポリマーに
は、前述した種類の中から選ばれる1種または2種以上
を使用することができる。
The sparingly soluble polymer can enhance the mechanical strength of the gel electrolyte layer. Examples of such sparingly soluble polymers include polyolefin copolymers such as ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinylidene fluoride (PVdF), and copolymers containing vinylidene fluoride units. As the poorly soluble polymer, one kind or two or more kinds selected from the above-mentioned kinds can be used.

【0013】ゲル化剤としては、ポリマー間の物理的な
相互作用を用いて非水電解液をゲル化させる物理ゲル化
剤、架橋反応や重合反応を利用して非水電解液をゲル化
させる化学ゲル化剤等を使用することができる。物理ゲ
ル化剤としては、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポ
リプロピレンオキサイド、アルキレンオキサイドユニッ
トを含む共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリビニリ
デンフルオライド、ビニリデンフルオライドユニットを
含む共重合体、カルボニル基を含む共重合体等を挙げる
ことができる。一方、化学ゲル化剤としては、例えば、
アクリロイル基やエポキシ基に代表される重合もしくは
架橋可能な官能基を有するモノマー、オリゴマー、ポリ
マー等を使用することができ、具体的には、シアノ基を
含む共重合体等を挙げることができる。使用するゲル化
剤の種類は、1種にしても、あるいは2種以上にしても
良い。化学ゲル化剤は、ペースト中において反応性が低
下しやすく、後述するゲル化工程の際にゲル化が起こり
難くなる可能性があるため、物理ゲル化剤を用いるのが
好ましい。
As the gelling agent, a physical gelling agent that gels the non-aqueous electrolytic solution by utilizing physical interaction between polymers, or a gelling agent of the non-aqueous electrolytic solution by utilizing a crosslinking reaction or a polymerization reaction Chemical gelling agents and the like can be used. As the physical gelling agent, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, a copolymer containing an alkylene oxide unit, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer containing a vinylidene fluoride unit, a copolymer containing a carbonyl group, etc. Can be mentioned. On the other hand, as the chemical gelling agent, for example,
A monomer, an oligomer, a polymer or the like having a polymerizable or crosslinkable functional group represented by an acryloyl group or an epoxy group can be used, and specific examples thereof include a cyano group-containing copolymer. The type of gelling agent used may be one type or two or more types. It is preferable to use a physical gelling agent because the reactivity of the chemical gelling agent is likely to decrease in the paste and gelation may not easily occur during the gelling step described below.

【0014】前記ゲル化剤に対する前記難溶性ポリマー
の体積比は、0.1〜5の範囲内にする(ゲル化剤の体
積をV2、難溶性ポリマーの体積をV1とした際、V1
2で算出される)ことが好ましい。これは次のような
理由によるものである。ゲル電解質層の骨格は、主に、
前記難溶性ポリマーから形成される。また、ゲル電解質
層のイオン伝導には、主に、前記ゲル化剤が寄与する。
さらに、前記ゲル化剤は、非水電解液の揮発を抑制する
ことができる。非水電解液は、前記難溶性ポリマー及び
前記ゲル化剤により保持される。体積比を0.1未満に
すると、ゲル電解質層の機械的強度が低下して内部短絡
を生じやすくなる。一方、体積比が5を超えると、ゲル
電解質層のイオン伝導度が低下して二次電池の内部イン
ピーダンスが高くなり、高いレート特性を得られなくな
る恐れがある。体積比のより好ましい範囲は、0.4〜
2.5である。
The volume ratio of the sparingly soluble polymer to the gelling agent is in the range of 0.1 to 5 (where V 2 is the volume of the gelling agent and V 1 is the volume of the sparingly soluble polymer, V is 1 /
Is calculated by V 2) it is preferred. This is due to the following reasons. The skeleton of the gel electrolyte layer is mainly
It is formed from the poorly soluble polymer. Further, the gelling agent mainly contributes to the ionic conduction of the gel electrolyte layer.
Furthermore, the gelling agent can suppress volatilization of the non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is retained by the sparingly soluble polymer and the gelling agent. When the volume ratio is less than 0.1, the mechanical strength of the gel electrolyte layer is lowered, and an internal short circuit is likely to occur. On the other hand, when the volume ratio exceeds 5, the ionic conductivity of the gel electrolyte layer decreases, the internal impedance of the secondary battery increases, and high rate characteristics may not be obtained. The more preferable range of the volume ratio is 0.4 to
It is 2.5.

【0015】第1の溶媒は、難溶性ポリマー及びゲル化
剤のうちのいずれか一方の溶質に対して良溶媒であると
共に、他の溶質に対して貧溶媒であることが好ましい。
このような第1溶媒を用いると、溶質と第2の溶媒との
相分離を促すことができるため、ゲル電解質層の非水電
解液含浸速度をより高くすることができる。また、第1
の溶媒は、難溶性ポリマーに対して良溶媒であることが
望ましい。かかる第1溶媒を用いると、難溶性ポリマー
領域を重点的に多孔化することができるため、ゲル電解
質層の非水電解液含浸速度をさらに高くすることができ
る。
The first solvent is preferably a good solvent for the solute of one of the poorly soluble polymer and the gelling agent and a poor solvent for the other solute.
By using such a first solvent, phase separation between the solute and the second solvent can be promoted, so that the impregnation rate of the non-aqueous electrolyte solution in the gel electrolyte layer can be further increased. Also, the first
The solvent is preferably a good solvent for the poorly soluble polymer. When the first solvent is used, the poorly soluble polymer region can be predominantly made porous, so that the impregnation speed of the non-aqueous electrolyte solution in the gel electrolyte layer can be further increased.

【0016】前記難溶性ポリマーとしてポリビニリデン
フルオライド(PVdF)を用いる際、前記第1の溶媒
には、PVdFの良溶媒であるN−メチル−2−ピロリ
ドン(NMP)か、N,N−ジメチルホルムアミド(D
MF)を使用することが望ましい。一方、難溶性ポリマ
ーとして、エチレン−酢酸ビニル共重合体のようなポリ
オレフィン共重合体を用いる際、前記第1の溶媒には、
ポリオレフィン共重合体の良溶媒であるトルエン、テト
ラヒドロフラン、メチルエチルケトン等を使用すること
ができる。
When polyvinylidene fluoride (PVdF) is used as the sparingly soluble polymer, the first solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), which is a good solvent for PVdF, or N, N-dimethyl. Formamide (D
It is desirable to use MF). On the other hand, when a polyolefin copolymer such as ethylene-vinyl acetate copolymer is used as the poorly soluble polymer, the first solvent is
Toluene, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, etc., which are good solvents for the polyolefin copolymer, can be used.

【0017】ゲル電解質層の機械的強度を向上させて正
極と負極の短絡率を少なくする観点から、ペースト中に
補強材を添加することが望ましい。補強材は、電気化学
的に不活性な材料から形成されることが好ましい。具体
的には、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタンなど
の無機フィラー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
エチレンテレフタレートなどの有機フィラーを挙げるこ
とができる。
From the viewpoint of improving the mechanical strength of the gel electrolyte layer and reducing the short circuit ratio between the positive electrode and the negative electrode, it is desirable to add a reinforcing material to the paste. The stiffener is preferably formed from an electrochemically inert material. Specific examples include inorganic fillers such as silicon oxide, aluminum oxide and titanium oxide, and organic fillers such as polyethylene, polypropylene and polyethylene terephthalate.

【0018】(第2工程)正極及び負極のうち少なくと
も一方の電極上に前記ペーストを用いてゲル電解質前駆
体層を形成する。
(Second Step) A gel electrolyte precursor layer is formed on at least one of the positive electrode and the negative electrode using the paste.

【0019】ゲル電解質前駆体層の形成は、電極上にゲ
ル電解質前駆体層を直接形成することが可能であればど
のような方法で行っても良く、例えば、スピンコート
法、ディッピング法、キャスト法、ドクターブレード
法、グラビアコート法、ロールコート法、スクリーン印
刷法、スプレー塗布法等を採用することができる。電極
上にペーストを塗布する方法によると、電極の空隙中に
ポリマー成分やゲル化剤を浸透させることができるた
め、電極とゲル電解質層との密着性を高めることがで
き、二次電池の内部抵抗を低減することができる。ゲル
電解質前駆体層は、正極、負極のいずれに形成しても良
いが、内部抵抗の低減とピンホール防止の観点から、正
極及び負極の両方の電極に形成することが好ましい。
The gel electrolyte precursor layer may be formed by any method as long as the gel electrolyte precursor layer can be directly formed on the electrode, for example, spin coating method, dipping method, cast method. The method, the doctor blade method, the gravure coating method, the roll coating method, the screen printing method, the spray coating method and the like can be adopted. According to the method of applying the paste on the electrode, the polymer component and the gelling agent can be permeated into the voids of the electrode, so that the adhesion between the electrode and the gel electrolyte layer can be improved, and the inside of the secondary battery can be improved. The resistance can be reduced. The gel electrolyte precursor layer may be formed on either the positive electrode or the negative electrode, but is preferably formed on both the positive electrode and the negative electrode from the viewpoint of reducing internal resistance and preventing pinholes.

【0020】次いで、正極及び負極について説明する。Next, the positive electrode and the negative electrode will be described.

【0021】1)正極 この正極は、活物質及び導電性材料を含む正極層が集電
体に担持されたものから形成される。
1) Positive Electrode This positive electrode is formed of a current collector carrying a positive electrode layer containing an active material and a conductive material.

【0022】前記活物質としては、種々の酸化物(例え
ば、LiMn2 4 などのリチウムマンガン複合酸化
物、二酸化マンガン、例えば、LiNiO2 などのリチ
ウム含有ニッケル酸化物、例えばLiCoO2 などのリ
チウム含有コバルト酸化物、リチウム含有コバルトニッ
ケル酸化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムな
ど)や、カルコゲン化合物(例えば、二硫化チタン、二
硫化モリブデンなど)等を挙げることができる。中で
も、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有コバル
ト酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物を用いるのが好
ましい。
Examples of the active material include various oxides (eg, lithium manganese composite oxides such as LiMn 2 O 4 , manganese dioxide, lithium-containing nickel oxides such as LiNiO 2, and lithium-containing oxides such as LiCoO 2). Cobalt oxides, lithium-containing cobalt nickel oxides, lithium-containing amorphous vanadium pentoxide, etc.), chalcogen compounds (eg, titanium disulfide, molybdenum disulfide, etc.) and the like. Above all, it is preferable to use lithium manganese composite oxide, lithium-containing cobalt oxide, and lithium-containing nickel oxide.

【0023】前記集電体としては、例えば、アルミニウ
ム製エキスパンドメタル、アルミニウム箔、アルミニウ
ム製メッシュ、アルミニウム製パンチドメタル等を用い
ることができる。
As the current collector, for example, aluminum expanded metal, aluminum foil, aluminum mesh, aluminum punched metal or the like can be used.

【0024】前記導電性材料としては、例えば、人造黒
鉛、カーボンブラック(例えばアセチレンブラックな
ど)、ニッケル粉末等を挙げることができる。
Examples of the conductive material include artificial graphite, carbon black (eg, acetylene black), nickel powder and the like.

【0025】前記正極は、例えば、正極活物質、導電性
材料及び結着剤を溶媒の存在下で混練することによりス
ラリーを調製し、前記スラリーを集電体に塗布し、乾燥
した後、プレス成形を施すことにより作製される。
The positive electrode is prepared by, for example, kneading a positive electrode active material, a conductive material and a binder in the presence of a solvent to prepare a slurry, applying the slurry to a current collector, drying and then pressing. It is produced by molding.

【0026】前記結着剤としては、例えば、ポリビニリ
デンフルオライド、スチレン・ブタジエン共重合体、カ
ルボキシメチルセルロース及びその誘導体等を挙げるこ
とができる。
Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, styrene-butadiene copolymer, carboxymethyl cellulose and derivatives thereof.

【0027】また、前記正極層には、前記結着剤の代わ
りに、結着機能と非水電解液を保持する機能を有するポ
リマーを添加しても良い。かかるポリマーとしては、例
えば、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリプロピレン
オキサイド誘導体、前記誘導体を含むポリマー、ビニリ
デンフロライド(VdF)とヘキサフルオロプロピレン
(HFP)との共重合体、ポリアクリロニトリル誘導体
等を用いることができる。
Further, instead of the binder, a polymer having a binding function and a function of holding the non-aqueous electrolyte may be added to the positive electrode layer. As such a polymer, for example, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a polymer containing the above derivative, a copolymer of vinylidene fluoride (VdF) and hexafluoropropylene (HFP), a polyacrylonitrile derivative, or the like can be used.

【0028】2)負極 この負極は、活物質を含む負極層が集電体に担持された
ものから形成される。
2) Negative Electrode This negative electrode is formed of a negative electrode layer containing an active material supported on a current collector.

【0029】前記活物質としては、例えば、リチウムイ
オンを吸蔵・放出する炭素質材料を挙げることができ
る。かかる炭素質材料としては、例えば、有機高分子化
合物(例えば、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリ
ル、セルロース等)を焼成することにより得られるも
の、コークスや、メソフェーズピッチを焼成することに
より得られるもの、人造グラファイト、天然グラファイ
ト等に代表される炭素質材料を挙げることができる。中
でも、500〜3000℃の温度で、常圧または減圧下
にて前記メソフェーズピッチを焼成して得られる炭素質
材料を用いるのが好ましい。
Examples of the active material include a carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions. Examples of such carbonaceous materials include those obtained by firing an organic polymer compound (for example, phenol resin, polyacrylonitrile, cellulose, etc.), those obtained by firing coke and mesophase pitch, and artificial graphite. , Carbonaceous materials represented by natural graphite and the like. Above all, it is preferable to use a carbonaceous material obtained by firing the mesophase pitch at a temperature of 500 to 3000 ° C. under normal pressure or reduced pressure.

【0030】前記集電体としては、例えば、銅製エキス
パンドメタル、銅箔、銅製メッシュ、銅製パンチドメタ
ル等を用いることができる。
As the current collector, for example, copper expanded metal, copper foil, copper mesh, copper punched metal or the like can be used.

【0031】前記負極には、人造グラファイト、天然グ
ラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、
ケッチェンブラック、ニッケル粉末、ポリフェニレン誘
導体の導電性材料、オレフィン系ポリマーや炭素繊維等
のフィラーを含むことを許容する。
For the negative electrode, artificial graphite, natural graphite, carbon black, acetylene black,
Ketjen black, nickel powder, conductive material of polyphenylene derivative, filler such as olefin polymer and carbon fiber are allowed to be contained.

【0032】前記負極は、例えば、負極活物質及び結着
剤を溶媒の存在下で混練することによりスラリーを調製
し、前記スラリーを集電体に塗布し、乾燥した後、プレ
ス成形を施すことにより作製される。
For the negative electrode, for example, a slurry is prepared by kneading a negative electrode active material and a binder in the presence of a solvent, and the slurry is applied to a current collector, dried, and then press-molded. It is produced by.

【0033】前記結着剤としては、前述した正極で説明
したのと同様なものを挙げることができる。
As the above-mentioned binder, the same binder as described above for the positive electrode can be mentioned.

【0034】また、前記負極層には、前記結着剤の代わ
りに、結着機能と非水電解液を保持する機能を有するポ
リマーを添加しても良い。かかるポリマーとしては、前
述した正極で説明したのと同様なものを挙げることがで
きる。
Further, instead of the binder, a polymer having a binding function and a function of holding the non-aqueous electrolyte may be added to the negative electrode layer. As such a polymer, the same polymers as those described for the positive electrode can be used.

【0035】(第3工程)前記第1の溶媒と相溶し、か
つ前記一方の溶質に対して貧溶媒である第2の溶媒に、
前記ゲル電解質前駆体層を浸漬し、前記第1の溶媒の少
なくとも一部を前記第2の溶媒で置換する。
(Third Step) In a second solvent which is compatible with the first solvent and is a poor solvent for the one solute,
The gel electrolyte precursor layer is immersed, and at least a part of the first solvent is replaced with the second solvent.

【0036】前記一方の溶質が難溶性ポリマーである場
合、前記第2の溶媒としては、例えば、水、メタノー
ル、エタノール等を使用することができる。
When the one solute is a poorly soluble polymer, water, methanol, ethanol or the like can be used as the second solvent.

【0037】(第4工程)前記ゲル電解質前駆体層中の
前記第2の溶媒を揮発させる。
(Fourth Step) The second solvent in the gel electrolyte precursor layer is volatilized.

【0038】(第5工程)前記ゲル電解質前駆体層が形
成されている電極を用いて電極群を作製する。
(Fifth Step) An electrode group is prepared using the electrodes on which the gel electrolyte precursor layer is formed.

【0039】電極群としては、正極と負極と前記正極及
び前記負極の間に配置されるゲル電解質前駆体層とを含
む積層物、前記積層物が渦巻き状もしくは扁平形状に捲
回された構造を有するもの、前記積層物が折り畳まれた
構造を有するものなどを挙げることができる。
The electrode group includes a laminate including a positive electrode, a negative electrode, and a gel electrolyte precursor layer disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a structure in which the laminate is spirally or flatly wound. Examples thereof include those having a structure in which the laminate is folded, and the like.

【0040】(第6工程)前記電極群に少なくとも非水
電解液を含浸させる。
(Sixth step) The electrode group is impregnated with at least a non-aqueous electrolyte.

【0041】非水電解液は、非水溶媒と、非水溶媒に溶
解される電解質とを含む。
The non-aqueous electrolytic solution contains a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent.

【0042】前記非水溶媒としては、例えば、エチレン
カーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(P
C)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボ
ネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、
エチルメチルカーボネート(EMC)、γ−ブチロラク
トン(γ−BL)、スルホラン、アセトニトリル、1,
2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、
ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)等を
挙げることができる。前記非水溶媒は、単独で使用して
も、2種以上混合して使用してもよい。
Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (P
C), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC),
Ethyl methyl carbonate (EMC), γ-butyrolactone (γ-BL), sulfolane, acetonitrile, 1,
2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane,
Examples thereof include dimethyl ether and tetrahydrofuran (THF). The non-aqueous solvent may be used alone or in combination of two or more.

【0043】前記電解質としては、例えば、過塩素酸リ
チウム(LiClO4 )、六フッ化リン酸リチウム(L
iPF6 )、ホウフッ化リチウム(LiBF4 )、六フ
ッ化砒素リチウム(LiAsF6 )、トリフルオロメタ
ンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )等のリチウ
ム塩を挙げることができる。
Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (L
iPF 6), lithium borofluoride (LiBF 4), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6), lithium salts such as lithium trifluoromethane sulfonate (LiCF 3 SO 3) may be mentioned.

【0044】前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量
は、0.2mol/L〜2mol/Lとすることが望ま
しい。
The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is preferably 0.2 mol / L to 2 mol / L.

【0045】ゲル化剤として、化学ゲル化剤を用いる場
合、架橋性モノマーや過酸化物等の重合開始剤を非水電
解液と一緒に電極群に含浸させることが好ましい。
When a chemical gelling agent is used as the gelling agent, it is preferable to impregnate the electrode group with a polymerization initiator such as a crosslinkable monomer or a peroxide together with the non-aqueous electrolytic solution.

【0046】(第7工程)前記電極群中の前記ゲル電解
質前駆体層をゲル化させる。
(Seventh Step) The gel electrolyte precursor layer in the electrode group is gelled.

【0047】物理ゲル化剤を使用する場合、ゲル化は、
電極群を加熱した後、冷却することにより行うことがで
きる。一方、化学ゲル化剤を使用する場合、重合反応や
架橋反応は室温でも進行するものの、ゲル化速度を速く
する観点から、電極群に加熱処理を施すことが好まし
い。
When a physical gelling agent is used, gelling is
This can be performed by heating the electrode group and then cooling it. On the other hand, when a chemical gelling agent is used, although the polymerization reaction and the crosslinking reaction proceed even at room temperature, it is preferable to subject the electrode group to a heat treatment from the viewpoint of increasing the gelation rate.

【0048】ゲル化は、電極群を外装体内に密封してか
ら行われることが望ましい。外装体は、例えば、鉄やア
ルミニウムのような金属、熱可塑性樹脂層と樹脂層の間
に金属層が介在されたシート等から形成することができ
る。
It is desirable that the gelation be performed after the electrode group is sealed in the outer package. The outer package can be formed of, for example, a metal such as iron or aluminum, a sheet in which a metal layer is interposed between a thermoplastic resin layer and a resin layer, or the like.

【0049】以下、シート材料について説明する。The sheet material will be described below.

【0050】前記熱可塑性樹脂層は、外装体のヒートシ
ール面としての役割を担う。前記熱融着性樹脂として
は、例えば、変性ポリエチレンフタレート、酸変性ポリ
エチレン、酸変性ポリプロピレン、アイオノマー、エチ
レンビニルアセテート(EVA)等を挙げることができ
る。前記熱可塑性樹脂層は、単層か、もしくは複数の熱
可塑性樹脂からなる多層構造にすることができる。
The thermoplastic resin layer serves as a heat-sealing surface of the outer package. Examples of the heat-fusible resin include modified polyethylene phthalate, acid modified polyethylene, acid modified polypropylene, ionomer, ethylene vinyl acetate (EVA) and the like. The thermoplastic resin layer may have a single layer or a multi-layer structure composed of a plurality of thermoplastic resins.

【0051】前記金属層は、水分の侵入を防止する役割
を担う。前記金属層は、例えば、アルミニウム、ニッケ
ル、ステンレスから形成することができる。
The metal layer plays a role of preventing invasion of moisture. The metal layer can be formed of, for example, aluminum, nickel, or stainless.

【0052】前記樹脂層は、前記金属層を保護する役割
を担っている。前記樹脂層は、例えば、ポリエチレンテ
レフタレート(PET)、ポリプロピレンのようなポリ
オレフィンから形成することができる。前記樹脂層は、
単層か、もしくは複数の樹脂からなる多層構造にするこ
とができる。
The resin layer plays a role of protecting the metal layer. The resin layer can be formed from a polyolefin such as polyethylene terephthalate (PET) or polypropylene. The resin layer is
It can be a single layer or a multi-layer structure composed of a plurality of resins.

【0053】以上説明した本発明に係る非水二次電池の
製造方法によれば、まず、非水電解液に難溶性のポリマ
ーと、非水電解液をゲル化させるゲル化剤と、前記難溶
性ポリマー及び前記ゲル化剤のうちのいずれか一方の溶
質に対して良溶媒である第1の溶媒とを含むペーストを
調製した後、正極及び負極のうち少なくとも一方の電極
上に前記ペーストを用いてゲル電解質前駆体層を形成す
る。これにより、電極中に難溶性ポリマー及びゲル化剤
を浸透させることができるため、電池抵抗を低くするこ
とができる。また、ゲル電解質層の取り扱いが容易にな
るため、ゲル電解質層の厚さを薄くすることができ、非
水二次電池のエネルギー密度を向上することができる。
According to the method for manufacturing a non-aqueous secondary battery according to the present invention described above, first, a polymer that is hardly soluble in a non-aqueous electrolyte, a gelling agent that causes the non-aqueous electrolyte to gel, and the above-mentioned difficulty. After preparing a paste containing a soluble polymer and a first solvent that is a good solvent for one of the solutes of the gelling agent, the paste is used on at least one of the positive electrode and the negative electrode. To form a gel electrolyte precursor layer. This allows the sparingly soluble polymer and the gelling agent to permeate into the electrode, so that the battery resistance can be lowered. Moreover, since the gel electrolyte layer is easily handled, the thickness of the gel electrolyte layer can be reduced, and the energy density of the non-aqueous secondary battery can be improved.

【0054】次いで、第1の溶媒と相溶すると共に前記
一方の溶質に対して貧溶媒である第2の溶媒に、ゲル電
解質前駆体層を浸漬すると、第1の溶媒の一部もしくは
全部が第2の溶媒で置換されるため、今まで第1の溶媒
に溶解していた溶質(一方の溶質)が析出し、第2の溶
媒から前記一方の溶質を相分離させることができる。こ
のような状態でゲル電解質前駆体層中の第2の溶媒を揮
発させると、第2の溶媒が速やかに揮発するため、ゲル
電解質前駆体層中に大きな空隙を形成することができ、
ゲル電解質前駆体層の非水電解液浸透性を向上させるこ
とができる。
Next, when the gel electrolyte precursor layer is immersed in a second solvent that is compatible with the first solvent and is a poor solvent for the one solute, part or all of the first solvent is removed. Since the solute is replaced with the second solvent, the solute (one solute) which has been dissolved in the first solvent until now is deposited, and the one solute can be phase-separated from the second solvent. When the second solvent in the gel electrolyte precursor layer is volatilized in such a state, the second solvent is rapidly volatilized, so that a large void can be formed in the gel electrolyte precursor layer,
It is possible to improve the permeability of the gel electrolyte precursor layer in the non-aqueous electrolyte solution.

【0055】このようなゲル電解質前駆体層が形成され
ている電極を用いて電極群を作製した後、電極群に少な
くとも非水電解液を注液すると、電極群に非水電解液が
速やかに浸透し、電極群全体に非水電解液を行き渡らせ
ることができる。次いで、電極群中のゲル電解質前駆体
層をゲル化させることによって、電極群中にゲル電解質
を均一に保持させることができると共に、電極とゲル電
解質層の界面抵抗を低くすることができる。その結果、
二次電池の内部抵抗を低くすることができるため、二次
電池の初期容量及びレート特性を向上することができ
る。また、電極群中にゲル電解質を均一に保持されてい
るため、耐漏液性を改善することができる。
When an electrode group is prepared by using the electrode on which such a gel electrolyte precursor layer is formed, and at least a non-aqueous electrolyte solution is poured into the electrode group, the non-aqueous electrolyte solution is promptly injected into the electrode group. It is possible to permeate and spread the nonaqueous electrolytic solution over the entire electrode group. Then, by gelling the gel electrolyte precursor layer in the electrode group, the gel electrolyte can be uniformly held in the electrode group, and the interface resistance between the electrode and the gel electrolyte layer can be lowered. as a result,
Since the internal resistance of the secondary battery can be lowered, the initial capacity and rate characteristics of the secondary battery can be improved. Moreover, since the gel electrolyte is uniformly held in the electrode group, the liquid leakage resistance can be improved.

【0056】本発明に係る非水二次電池の製造方法にお
いて、第1の溶媒として、難溶性ポリマーに対する良溶
媒を用いることによって、ゲル化剤に対しての良溶媒を
第1の溶媒として用いる場合に比べて、電極群への非水
電解液の含浸速度を向上させることができ、二次電池の
内部抵抗をさらに低くして初期容量及びレート特性をよ
り向上することができる。
In the method for producing a non-aqueous secondary battery according to the present invention, by using a good solvent for the poorly soluble polymer as the first solvent, the good solvent for the gelling agent is used as the first solvent. Compared with the case, it is possible to improve the impregnation rate of the non-aqueous electrolyte solution into the electrode group, further reduce the internal resistance of the secondary battery, and further improve the initial capacity and rate characteristics.

【0057】本発明に係る非水二次電池の製造方法にお
いて、ゲル化剤として物理ゲル化剤を用いることによっ
て、ゲル電解質の安定性を高くすることができるため、
耐漏液性をより高くすることができる。
In the method for producing a non-aqueous secondary battery according to the present invention, by using a physical gelling agent as the gelling agent, the stability of the gel electrolyte can be increased.
The liquid leakage resistance can be made higher.

【0058】[0058]

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below.

【0059】(実施例1) (正極作製)LiCoO2 を88質量%と、アセチレン
ブラックを7質量%と、バインダ樹脂(結着剤)として
ポリビニリデンフルオライドを5質量%とを、N−メチ
ル−2−ピロリドンに分散させることにより正極活物質
ペーストを調製した。得られたペーストを厚さ20μm
のアルミ箔からなる正極集電体にドクターブレード法で
厚さが100μm、幅が150mmとなるよう塗布し、
シート化し、正極を作製した。
Example 1 (Production of Positive Electrode) 88% by mass of LiCoO 2 , 7% by mass of acetylene black, 5% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder resin (binder), and N-methyl A positive electrode active material paste was prepared by dispersing it in 2-pyrrolidone. The resulting paste has a thickness of 20 μm
On the positive electrode current collector made of aluminum foil by the doctor blade method so that the thickness is 100 μm and the width is 150 mm,
A sheet was formed into a positive electrode.

【0060】(負極作製)メソフェーズピッチ炭素繊維
を95質量%と、バインダ樹脂(結着剤)としてポリビ
ニリデンフルオライドを5質量%とをN−メチル−2−
ピロリドンに分散させることによりペーストを調製し
た。得られたペーストを厚さ12μmの銅箔からなる負
極集電体にドクターブレード法で厚さ100μm、幅が
150mmとなるように塗布し、シート化し、負極を作
製した。
(Preparation of Negative Electrode) 95% by mass of mesophase pitch carbon fiber and 5% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder resin (binder) were added to N-methyl-2-.
A paste was prepared by dispersing in pyrrolidone. The obtained paste was applied by a doctor blade method to a negative electrode current collector made of copper foil having a thickness of 12 μm so that the thickness was 100 μm and the width was 150 mm, and the sheet was formed into a negative electrode.

【0061】(非水電解液の調製)エチレンカーボネー
ト(EC)及びγ−ブチロラクトン(BL)を体積比
1:3の割合で混合した非水溶媒に、LiBF4をその
濃度が1.5mol/Lになるように溶解させ、非水電
解液を調製した。
(Preparation of Non-Aqueous Electrolyte) LiBF 4 was added to a non-aqueous solvent prepared by mixing ethylene carbonate (EC) and γ-butyrolactone (BL) in a volume ratio of 1: 3 at a concentration of 1.5 mol / L. To obtain a non-aqueous electrolytic solution.

【0062】(ゲル電解質層前駆体の作製)難溶性ポリ
マーとしてポリビニリデンフルオライド粉末(PVd
F)を、PVdFに対して良溶媒であると共にPANに
対して貧溶媒の第1の溶媒であるN−メチル−2−ピロ
リドン(NMP)に12重量%溶解させた後、ゲル化剤
としてポリアクリロニトリル粉末(PAN)を(PVd
F/PAN)の体積比で1となるように分散させ、さら
にフィラー(補強材)として平均粒径0.005μmの
コロイダルシリカをPVdFと同体積分散させ、ペース
トを得た。得られたペーストを正極及び負極上にドクタ
ーブレード法で厚さが10μmになるようにコーティン
グした。
(Preparation of Gel Electrolyte Layer Precursor) Polyvinylidene fluoride powder (PVd
F) was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), which is a good solvent for PVdF and a poor solvent for PAN, in an amount of 12% by weight, and then used as a gelling agent. Acrylonitrile powder (PAN) (PVd
F / PAN) was dispersed so as to have a volume ratio of 1, and colloidal silica having an average particle diameter of 0.005 μm was dispersed as PVdF in the same volume as a filler (reinforcing material) to obtain a paste. The obtained paste was coated on the positive electrode and the negative electrode by a doctor blade method so as to have a thickness of 10 μm.

【0063】その後、ペーストコーティングした正極及
び負極をウエット状態のまま、NMPとの相溶性に優れ
ると共にPVdFに対して貧溶媒の第2の溶媒であるエ
タノールに浸漬し、NMPとエタノールの置換を行った
後、80℃で2時間乾燥させることにより、ゲル電解質
前駆体層の多孔化を行った。
Thereafter, the paste-coated positive electrode and negative electrode were immersed in ethanol, which is a second solvent having excellent compatibility with NMP and a poor solvent for PVdF, in a wet state, to replace NMP with ethanol. After that, the gel electrolyte precursor layer was made porous by drying at 80 ° C. for 2 hours.

【0064】(セルの組立て)ゲル電解質前駆体層を直
接形成した正極及び負極を、正極/ゲル電解質前駆体層
/負極の順になるように重ね、電極群を作製した。得ら
れた電極群を熱可塑性樹脂層/アルミ箔/樹脂層からな
るラミネートフィルム製の袋に挿入し、また、正極端子
及び負極端子を袋の外に突出させた。次いで、80℃、
12時間真空乾燥した後にアルゴン雰囲気下に導入し、
前記非水電解液を注入し、袋の開口部をヒートシールし
て電極群を外装体内に密封した。その後、アルゴン雰囲
気下から取り出し、80℃で1時間加熱した後、20℃
に冷却してゲル化を行うことにより、図1及び図2に示
す構造を有し、設計容量が100mAhの薄型非水二次
電池を製造した。
(Assembly of Cell) A positive electrode and a negative electrode on which a gel electrolyte precursor layer was directly formed were stacked in the order of positive electrode / gel electrolyte precursor layer / negative electrode to prepare an electrode group. The obtained electrode group was inserted into a bag made of a laminate film composed of a thermoplastic resin layer / aluminum foil / resin layer, and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal were projected outside the bag. Then 80 ° C,
After vacuum drying for 12 hours, it was introduced under an argon atmosphere,
The nonaqueous electrolytic solution was injected, and the opening of the bag was heat-sealed to seal the electrode group in the outer package. Then, remove from the argon atmosphere, heat at 80 ℃ for 1 hour, then 20 ℃
A thin non-aqueous secondary battery having a structure shown in FIGS. 1 and 2 and having a designed capacity of 100 mAh was manufactured by cooling to a gel and performing gelation.

【0065】得られた二次電池に設計容量に対して0.
2CmAの電流で、終止電圧が4.2Vの定電流−定電
圧充電を施して活性化を行った。
The secondary battery thus obtained had a design capacity of 0.
At a current of 2 CmA, constant voltage-constant voltage charging with a final voltage of 4.2 V was performed for activation.

【0066】すなわち、薄型非水二次電池は、正極1
と、負極2と、前記正極1及び前記負極2の間に配置さ
れるゲル電解質層3とが一体化されたものを主体とする
電極群を備える。前記正極1は、多孔質集電体4と、前
記集電体4の両面に担持された正極層5とからなる。一
方、前記負極2は、多孔質集電体6と、前記集電体6の
両面に担持された負極層7とからなる。帯状の正極端子
8は、前記各正極1の集電体4を帯状に延出したもので
ある。一方、帯状の負極端子9は、前記負極2の集電体
6を帯状に延出したものである。例えば帯状アルミニウ
ム板からなる正極リード10は、前記2つの正極端子8
と接続されている。例えば帯状銅板からなる負極リード
11は、前記負極端子9と接続されている。このような
構成の電極群は、外装体12内に前記正極リード10及
び前記負極リード11が前記外装体12から延出した状
態で密封されている。
That is, the thin non-aqueous secondary battery has the positive electrode 1
And a negative electrode 2 and a gel electrolyte layer 3 disposed between the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are integrated into an electrode group. The positive electrode 1 comprises a porous current collector 4 and a positive electrode layer 5 carried on both surfaces of the current collector 4. On the other hand, the negative electrode 2 comprises a porous current collector 6 and a negative electrode layer 7 carried on both surfaces of the current collector 6. The strip-shaped positive electrode terminal 8 is obtained by extending the current collector 4 of each of the positive electrodes 1 in a strip shape. On the other hand, the strip-shaped negative electrode terminal 9 is obtained by extending the current collector 6 of the negative electrode 2 into a strip shape. For example, the positive electrode lead 10 made of a strip-shaped aluminum plate has the two positive electrode terminals 8
Connected with. The negative electrode lead 11 made of, for example, a strip copper plate is connected to the negative electrode terminal 9. The electrode group having such a configuration is hermetically sealed in the exterior body 12 in a state where the positive electrode lead 10 and the negative electrode lead 11 extend from the exterior body 12.

【0067】(実施例2〜4)ゲル化剤の種類を下記表
1に示すように変更すること以外は、前述した実施例1
と同様にして薄型非水二次電池を製造した。なお、表1
におけるPEOは、ポリエチレンオキサイドを表わし、
PPOはポリプロピレンオキサイドを表わし、PVdF
−HFP共重合体は、ビニリデンフロライド(VdF)
とヘキサフルオロプロピレン(HFP)との共重合体を
表わす。
Examples 2 to 4 Example 1 described above except that the type of gelling agent was changed as shown in Table 1 below.
A thin non-aqueous secondary battery was manufactured in the same manner as in. In addition, Table 1
PEO in represents polyethylene oxide,
PPO stands for polypropylene oxide, PVdF
-HFP copolymer is vinylidene fluoride (VdF)
Represents a copolymer of hexafluoropropylene (HFP).

【0068】(比較例1)NMPとエタノールの置換を
行わない、つまりゲル電解質層の多孔化を行わないこと
以外は、前述した実施例1と同様にして薄型非水二次電
池を製造した。
Comparative Example 1 A thin non-aqueous secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that NMP was not replaced with ethanol, that is, the gel electrolyte layer was not made porous.

【0069】(比較例2)実施例1で説明したのと同様
にしてゲル電解質用ペーストを調製し、得られたペース
トをPETフィルム上にドクターブレード法で厚さが4
0μmになるようにコーティングした。コーティングフ
ィルムをウエット状態のまま、エタノールに浸漬し、N
MPとエタノールの置換を行った後、80℃で2時間乾
燥させることにより、ゲル電解質前駆体層の多孔化を行
った。得られたゲル電解質前駆体層を正極と負極の間に
配置して電極群を作製した。
(Comparative Example 2) A gel electrolyte paste was prepared in the same manner as described in Example 1, and the obtained paste was applied onto a PET film to have a thickness of 4 by a doctor blade method.
It was coated so as to have a thickness of 0 μm. Immerse the coating film in ethanol in a wet state,
After replacing MP with ethanol, the gel electrolyte precursor layer was made porous by drying at 80 ° C. for 2 hours. The obtained gel electrolyte precursor layer was arranged between the positive electrode and the negative electrode to prepare an electrode group.

【0070】この電極群を用いること以外は、前述した
実施例1と同様にして薄型非水二次電池を製造した。
A thin non-aqueous secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that this electrode group was used.

【0071】(比較例3)実施例1で説明したのと同様
にしてゲル電解質用ペーストを調製し、得られたペース
トをPETフィルム上にドクターブレード法で厚さが2
0μmになるようにコーティングした。このコーティン
グフィルムをハンドリングすることができなかったた
め、二次電池を製造することができなかった。
Comparative Example 3 A gel electrolyte paste was prepared in the same manner as described in Example 1, and the obtained paste was applied onto a PET film to have a thickness of 2 by a doctor blade method.
It was coated so as to have a thickness of 0 μm. Since this coating film could not be handled, a secondary battery could not be manufactured.

【0072】(比較例4) (ゲル電解質前駆体の作製)難溶性ポリマーとしてポリ
ビニリデンフルオライド粉末(PVdF)をN−メチル
−2−ピロリドン(NMP)に12重量%溶解させた
後、さらにフィラー(補強材)として平均粒径0.00
5μmのコロイダルシリカをPVdFと同体積分散さ
せ、ペーストを得た。得られたペーストを正極及び負極
上にドクターブレード法で厚さが10μmになるように
コーティングした後、80℃で2時間乾燥させた。
Comparative Example 4 (Preparation of Gel Electrolyte Precursor) Polyvinylidene fluoride powder (PVdF) as a poorly soluble polymer was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in an amount of 12% by weight, and then a filler was further added. (Reinforcement material) average particle size 0.00
A 5 μm colloidal silica was dispersed in the same volume as PVdF to obtain a paste. The obtained paste was coated on the positive electrode and the negative electrode by a doctor blade method so as to have a thickness of 10 μm, and then dried at 80 ° C. for 2 hours.

【0073】(ゲル化剤添加の非水電解液の調製)エチ
レンカーボネート(EC)及びγ−ブチロラクトン(B
L)を体積比1:3の割合で混合した非水溶媒に、Li
BF4をその濃度が1.5mol/Lになるように溶解
させ、非水電解液を調製した。この非水電解液に、ゲル
化剤としてポリアクリロニトリル粉末(PAN)を(P
VdF/PAN)の体積比で1となるように分散させ
た。
(Preparation of Non-Aqueous Electrolyte with Gelling Agent) Ethylene carbonate (EC) and γ-butyrolactone (B
L) in a non-aqueous solvent in which the volume ratio is 1: 3, and Li
BF 4 was dissolved to a concentration of 1.5 mol / L to prepare a non-aqueous electrolytic solution. Polyacrylonitrile powder (PAN) was added as a gelling agent to the non-aqueous electrolyte (P
VdF / PAN) was dispersed at a volume ratio of 1.

【0074】(セルの組立て)ゲル電解質前駆体層を直
接形成した正極及び負極を、正極/ゲル電解質前駆体層
/負極の順になるように重ね、電極群を作製した。得ら
れた電極群を熱可塑性樹脂層/アルミ箔/樹脂層からな
るラミネートフィルム製の袋に挿入し、また、正極端子
及び負極端子を袋の外に突出させた。次いで、80℃、
12時間真空乾燥した後にアルゴン雰囲気下に導入し、
ゲル化剤添加済みの非水電解液を注入し、袋の開口部を
ヒートシールして電極群を外装体内に密封した。その
後、アルゴン雰囲気下から取り出し、80℃で1時間加
熱した後、20℃に冷却してゲル化を行うことにより、
前述した図1及び図2に示す構造を有し、設計容量が1
00mAhの薄型非水二次電池を製造した。
(Assembly of Cell) A positive electrode and a negative electrode on which a gel electrolyte precursor layer was directly formed were stacked in the order of positive electrode / gel electrolyte precursor layer / negative electrode to prepare an electrode group. The obtained electrode group was inserted into a bag made of a laminate film composed of a thermoplastic resin layer / aluminum foil / resin layer, and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal were projected outside the bag. Then 80 ° C,
After vacuum drying for 12 hours, it was introduced under an argon atmosphere,
The non-aqueous electrolyte solution to which the gelling agent had been added was injected, and the opening of the bag was heat-sealed to seal the electrode group in the outer package. After that, it was taken out from under an argon atmosphere, heated at 80 ° C. for 1 hour, then cooled to 20 ° C. to perform gelation,
It has the structure shown in FIGS. 1 and 2 and has a design capacity of 1
A thin non-aqueous secondary battery of 00 mAh was manufactured.

【0075】得られた二次電池に前述した実施例1で説
明したのと同様な条件で活性化を行った。
The obtained secondary battery was activated under the same conditions as described in Example 1 above.

【0076】(セルのインピーダンス測定)得られた実
施例1〜4及び比較例1〜4の二次電池について、20
℃において、1KHzでの交流インピーダンスを4.2
Vに充電された状態で測定し、その結果を下記表2に示
す。
(Measurement of Impedance of Cell) For each of the obtained secondary batteries of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4, 20
AC impedance at 1KHz at 4.2 ℃
The measurement was performed with the battery charged to V, and the results are shown in Table 2 below.

【0077】(セルの初期容量の測定)得られた実施例
1〜4及び比較例1〜4の二次電池について、20℃に
おいて、設計容量に対して0.2CmAの電流で10時
間充電した後、1CmAの電流で放電した際の放電容量
(初期容量)を測定し、その結果を下記表2に示す。
(Measurement of Initial Capacity of Cell) Each of the obtained secondary batteries of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 was charged at 20 ° C. with a current of 0.2 CmA for 10 hours. Then, the discharge capacity (initial capacity) when discharged with a current of 1 CmA was measured, and the results are shown in Table 2 below.

【0078】(セルのレート特性評価)実施例1〜4及
び比較例1〜4の二次電池について、20℃において
0.2CmA、0.5CmA、1.0CmA、2.0C
mAの電流で終止電圧3.0Vまで放電した際の放電容
量を測定した。0.2Cでの放電容量を100%とし
て、0.5C、1.0C、2.0Cでの放電容量を表わ
し、その結果を下記表2に併記する。
(Evaluation of Cell Rate Characteristics) Regarding the secondary batteries of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4, 0.2 CmA, 0.5 CmA, 1.0 CmA, 2.0 C at 20 ° C.
The discharge capacity when discharged to a final voltage of 3.0 V with a current of mA was measured. The discharge capacity at 0.5C, 1.0C, and 2.0C is represented by setting the discharge capacity at 0.2C as 100%, and the results are also shown in Table 2 below.

【0079】(漏液判定)実施例1〜4及び比較例1〜
4の二次電池について、充電状態の非水二次電池に対し
て外装体の端部を切断し、100kg/cm2の圧力を
加え、この際に漏液が生じるかどうかを調べ、変化がな
いものをAとし、漏液を生じたものをBとし、その結果
を下記表2に示す。
(Determination of Liquid Leakage) Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 1
Regarding the secondary battery of No. 4, the end of the outer casing was cut off from the charged non-aqueous secondary battery, a pressure of 100 kg / cm 2 was applied, and it was investigated whether or not liquid leakage occurred at this time, and the change The absence was designated as A, and the leakage was designated as B, and the results are shown in Table 2 below.

【0080】[0080]

【表1】 [Table 1]

【0081】[0081]

【表2】 [Table 2]

【0082】表1、2から明らかなように、実施例1〜
4の二次電池は、電池抵抗が低く、初期容量が高く、放
電レートを高くした際の放電容量の低下を抑制すること
ができ、かつ非水電解液の保持性に優れることがわか
る。
As is apparent from Tables 1 and 2, Examples 1 to 1
It can be seen that the secondary battery of No. 4 has a low battery resistance, a high initial capacity, can suppress the decrease of the discharge capacity when the discharge rate is increased, and is excellent in the retention of the non-aqueous electrolyte.

【0083】これに対し、第1の溶媒と第2の溶媒の置
換を行わない方法により得られる比較例1の二次電池
は、実施例1〜4に比べて、電池抵抗が大きく、そのう
え初期容量及びレート特性が劣ることがわかる。また、
ゲル電解質前駆体層を正極及び負極に直接形成しないに
方法により得られる比較例2の二次電池は、実施例1〜
4に比べて、電池抵抗が大きくなることがわかる。さら
に、比較例2におけるゲル電解質前駆体層の厚さを20
μmと薄くすると、電池を製造できなかった。一方、非
水電解液にゲル化剤を添加すると共に第1の溶媒と第2
の溶媒の置換処理を行わない方法により得られる比較例
4の二次電池は、実施例1〜4に比べて、初期容量が低
く、そのうえ電池抵抗が大きくなることがわかる。
On the other hand, the secondary battery of Comparative Example 1 obtained by the method in which the first solvent and the second solvent were not replaced had a large battery resistance as compared with Examples 1 to 4, It can be seen that the capacity and rate characteristics are inferior. Also,
The secondary battery of Comparative Example 2 obtained by the method without directly forming the gel electrolyte precursor layer on the positive electrode and the negative electrode was obtained by
It can be seen that the battery resistance is higher than that of No. 4. Furthermore, the thickness of the gel electrolyte precursor layer in Comparative Example 2 was set to 20.
When the thickness was as thin as μm, the battery could not be manufactured. Meanwhile, the gelling agent is added to the non-aqueous electrolyte solution,
It can be seen that the secondary battery of Comparative Example 4 obtained by the method of not performing the solvent substitution treatment of No. 1 has a lower initial capacity and a larger battery resistance than those of Examples 1 to 4.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、耐
漏液性に優れ、内部抵抗が低く、かつ初期容量とレート
特性と容量密度が高い非水二次電池の製造方法を提供す
ることができる。
As described above in detail, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a non-aqueous secondary battery having excellent liquid leakage resistance, low internal resistance, high initial capacity, rate characteristics and capacity density. be able to.

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

【図1】実施例1の薄型非水二次電池を示す平面図。FIG. 1 is a plan view showing a thin non-aqueous secondary battery of Example 1.

【図2】図2の薄型非水二次電池を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the thin non-aqueous secondary battery of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…正極、 2…負極、 3…ゲル電解質層、 4…正極集電体、 5…正極層、 6…負極集電体、 7…負極層、 12…外装体。 1 ... Positive electrode, 2 ... Negative electrode, 3 ... gel electrolyte layer, 4 ... Positive electrode current collector, 5 ... Positive electrode layer, 6 ... Negative electrode current collector, 7 ... Negative electrode layer, 12 ... Exterior body.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非水電解液に難溶性の難溶性ポリマー
と、非水電解液をゲル化させるゲル化剤と、前記難溶性
ポリマー及び前記ゲル化剤のうちのいずれか一方の溶質
に対して良溶媒である第1の溶媒とを含むペーストを調
製する工程と、 正極及び負極のうち少なくとも一方の電極上に前記ペー
ストを用いてゲル電解質前駆体層を形成する工程と、 前記第1の溶媒と相溶し、かつ前記一方の溶質に対して
貧溶媒である第2の溶媒に、前記ゲル電解質前駆体層を
浸漬し、前記第1の溶媒の少なくとも一部を前記第2の
溶媒で置換する工程と、 前記ゲル電解質前駆体層中の前記第2の溶媒を揮発させ
る工程と、 前記ゲル電解質前駆体層が形成されている電極を用いて
電極群を作製する工程と、 前記電極群に非水電解液を含浸させる工程と、 前記電極群中の前記ゲル電解質前駆体層をゲル化させて
ゲル電解質層とする工程とを具備することを特徴とする
非水二次電池の製造方法。
1. A sparingly soluble polymer that is sparingly soluble in a non-aqueous electrolytic solution, a gelling agent that gelates the non-aqueous electrolytic solution, and a solute of any one of the sparingly soluble polymer and the gelling agent. And a step of forming a gel electrolyte precursor layer using the paste on at least one electrode of a positive electrode and a negative electrode; The gel electrolyte precursor layer is immersed in a second solvent that is compatible with the solvent and is a poor solvent for the one solute, and at least a part of the first solvent is used as the second solvent. A step of substituting, a step of volatilizing the second solvent in the gel electrolyte precursor layer, a step of forming an electrode group using the electrode on which the gel electrolyte precursor layer is formed, and the electrode group A step of impregnating a non-aqueous electrolytic solution into the And a step of gelling the gel electrolyte precursor layer in the pole group to form a gel electrolyte layer.
【請求項2】 前記一方の溶質は、前記難溶性ポリマー
であることを特徴とする請求項1記載の非水二次電池の
製造方法。
2. The method for producing a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the one solute is the hardly soluble polymer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104659421A (en) * 2015-02-12 2015-05-27 芯创力源(北京)科技发展有限公司 Manufacturing method of gel lithium battery

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