JP2005268206A - Positive electrode mixture, nonaqueous electrolyte secondary battery and its manufacturing method - Google Patents

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剛史 大川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress deterioration of property of a nonaqueous electrolyte secondary battery and reduce the amount of generated gas. <P>SOLUTION: The nonaqueous electrolyte secondary battery is formed by sealing a winding type electrode element 1 with a sheath material 2. The winding electrode element 1 is formed by winding a positive electrode and a negative electrode each having gel electrolyte layers formed on both sides thereof while interposing a separator between the positive electrode and the negative electrode. The positive electrode consists of a positive electrode collector and a positive electrode mixture layer formed on the both sides of the positive electrode collector. The negative electrode consists of a positive electrode collector and a negative electrode mixture layer formed on the both sides of the negative electrode collector. The positive electrode mixture layer consists of a lithium transition metals composite oxide, a binding agent, a conductive agent, poly (oxy-ethylene) or poly (oxy-propylene). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、リチウムをドープ脱ドープ可能な正極合剤、非水電解質二次電池およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a positive electrode mixture that can be doped and dedoped with lithium, a nonaqueous electrolyte secondary battery, and a method for producing the same.

近年、携帯電話、携帯オーディオプレイヤー、PDA(Personal Digital Assistant)等のポータブル電子機器が数多く登場し、その小型軽量化が図られている。そしてこれらの電子機器のポータブル電源として、大きなエネルギー密度をもつリチウムイオン二次電池が使用されるようになってきている。   In recent years, many portable electronic devices such as mobile phones, portable audio players, PDAs (Personal Digital Assistants) have appeared, and their size and weight have been reduced. As a portable power source for these electronic devices, a lithium ion secondary battery having a large energy density has been used.

ところで、リチウムイオン二次電池には、非水電解液が用いられており、この液漏れを防止するため、外装材として金属製容器が用いられている。しかしながら、外装材にこのような金属製容器を用いた場合には、例えば薄型大面積のシート型電池、薄型小面積のカード型電池、または柔軟なより自由度の高い形状を有する電池を作製することが大変困難となってしまう。   By the way, a non-aqueous electrolyte is used for the lithium ion secondary battery, and in order to prevent this liquid leakage, a metal container is used as an exterior material. However, when such a metal container is used as the exterior material, for example, a thin large-area sheet-type battery, a thin small-area card-type battery, or a flexible battery having a higher degree of freedom is manufactured. It becomes very difficult.

そこで、上述の問題を解決すべく、無機・有機の完全固体電解質や、高分子ゲルからなる半固体電解質を用いて電池を作製することが検討されている。具体的には、高分子と電解質とからなる高分子固体電解質や、マトリックス高分子に非水電解液を可塑剤として加えてなるゲル状の電解質を用いた、いわゆる固体電解質電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, it has been studied to produce a battery using an inorganic / organic complete solid electrolyte or a semi-solid electrolyte made of a polymer gel. Specifically, so-called solid electrolyte batteries using a polymer solid electrolyte composed of a polymer and an electrolyte and a gel electrolyte obtained by adding a non-aqueous electrolyte as a plasticizer to a matrix polymer have been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).

固体電解質電池は、電解質が固体またはゲル状であるために、液漏れの心配がなく電解質が固定化され、電解質の厚みを固定することができる。また、電解質と電極との接着性もよく、電解質と電極との接触を保持することができる。このため、固体電解質電池は、金属製容器により電解液を閉じ込めたり、電池素子に圧力をかける必要がないことから、成型自由度の高いフィルム状の外装を使用することができ、多様化するポータブル電子機器に合わせた電池設計が可能である。   In the solid electrolyte battery, since the electrolyte is solid or gel, there is no fear of liquid leakage, the electrolyte is fixed, and the thickness of the electrolyte can be fixed. Moreover, the adhesiveness between the electrolyte and the electrode is good, and the contact between the electrolyte and the electrode can be maintained. For this reason, solid electrolyte batteries do not need to contain an electrolytic solution in a metal container or apply pressure to the battery element, so that a film-like exterior with a high degree of freedom in molding can be used, and the diversified portable Batteries can be designed according to electronic equipment.

特に、外装材として、熱融着が可能な高分子フィルムと金属箔とからなる防湿性ラミネートフィルム用いることで、ホットシール等により容易に密閉構造が実現できる。また、防湿性ラミネートフィルムは、フィルム自体の強度が強く、気密性に優れており、金属容器に比べて軽量で薄く、安価である等の利点をも有している。   In particular, by using a moisture-proof laminate film made of a polymer film capable of heat-sealing and a metal foil as the exterior material, a sealed structure can be easily realized by hot sealing or the like. In addition, the moisture-proof laminate film has the advantages that the film itself has high strength and excellent airtightness, and is lighter, thinner and less expensive than a metal container.

しかしながら、フィルム状の外装材は材料自身が柔らかいため、電池内圧の変化に敏感に反応してしまう。すなわち、電極表面での電解質の酸化・分解の結果発生したガス等により、電池が膨れてしまい形状異常を起こすという問題が考えられる。特に、満充電の電池を夏期の車中などに長期間保存した場合に悪影響を及ぼすことが予想される。
特開2003−197259号公報
However, since the material of the film-shaped exterior material is soft, it reacts sensitively to changes in the battery internal pressure. That is, there may be a problem that the battery swells due to gas generated as a result of oxidation / decomposition of the electrolyte on the electrode surface, resulting in a shape abnormality. In particular, it is expected that a fully charged battery will be adversely affected when stored for a long time in a car in summer.
JP 2003-197259 A

上記問題を解決する方法として、正極活物質上に被膜を生成させてガス発生を抑制させるための電解液添加剤が多く提案されている。しかしながら、これら添加剤の未反応物が負極で還元分解することによる電池容量の低下や、充放電サイクルに伴い過剰量の正極被膜を生成して電池特性の劣化が起こるという問題がある。   As a method for solving the above problem, many electrolyte additives for generating a film on the positive electrode active material and suppressing gas generation have been proposed. However, there are problems in that the unreacted substances of these additives are reduced and decomposed at the negative electrode, and that the battery characteristics are deteriorated by generating an excessive amount of the positive electrode film in association with the charge / discharge cycle.

また、酸化反応を抑制する為に正極活物質の比表面積を小さくするといった検討が行われている。しかしながら、正極活物質の比表面積を小さくすると、負荷特性や温度特性などの特性がしばしば犠牲になる場合や、正極活物質の生産性が低下してしまう問題がある。   Further, studies have been made to reduce the specific surface area of the positive electrode active material in order to suppress the oxidation reaction. However, when the specific surface area of the positive electrode active material is decreased, there are problems that characteristics such as load characteristics and temperature characteristics are often sacrificed and productivity of the positive electrode active material is lowered.

したがって、この発明の目的は、電池特性の低下を抑えて、かつ、ガス発生も低減させることができる正極合剤、非水電解質二次電池およびその製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a positive electrode mixture, a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a method for manufacturing the same, which can suppress a decrease in battery characteristics and reduce gas generation.

本発明者は、従来技術が有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。その結果、正極合剤中にポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)を微量添加することにより、電池特性の低下を抑えて、かつ、ガス発生も低減させることができるとの知見を得るに至った。この発明は以上の検討に基づいて案出されたものである。   The present inventor has intensively studied to solve the above-described problems of the prior art. As a result, by adding a small amount of poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) to the positive electrode mixture, it is possible to suppress the deterioration of battery characteristics and to reduce the gas generation. It came. The present invention has been devised based on the above studies.

上記課題を解決するために、第1の発明は、正極活物質と、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)とを含有する正極合剤である。   In order to solve the above problems, the first invention is a positive electrode mixture containing a positive electrode active material and poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene).

第2の発明は、リチウムを電気化学的にドープ脱ドープする正極および負極と、
正極および負極間に介在された電解質と
を備え、
正極が、リチウム遷移金属複合酸化物と、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)とを含有する正極合剤を有することを特徴とする非水電解質二次電池である。
A second invention comprises a positive electrode and a negative electrode for electrochemically doping and dedoping lithium,
An electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode,
The positive electrode has a positive electrode mixture containing a lithium transition metal composite oxide and poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene).

第3の発明は、リチウムを電気化学的にドープ脱ドープする正極および負極と、
正極および負極間に介在された電解質と
を備えた非水電解質二次電池の製造方法において、
リチウム遷移金属複合酸化物と、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)とを含有する正極合剤を用いて正極を作製する工程と、
負極活物質を用いて負極を作製する工程と、
正極および負極間に電解質を介在させる工程と
を備えることを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法である。
A third invention comprises a positive electrode and a negative electrode for electrochemically doping and undoping lithium,
In a method of manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising an electrolyte interposed between a positive electrode and a negative electrode,
Producing a positive electrode using a positive electrode mixture containing lithium transition metal composite oxide and poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene);
Producing a negative electrode using a negative electrode active material;
And a step of interposing an electrolyte between the positive electrode and the negative electrode. A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery.

第1、第2および第3の発明では、正極合剤は、好ましくは結着剤を更に含有し、より好ましくは結着剤と導電剤とを更に含有する。また、正極活物質は、典型的には、リチウム遷移金属複合酸化物である。また、リチウム遷移金属複合酸化物は、典型的には、リチウム・コバルト複合酸化物、リチウム・ニッケル複合酸化物またはリチウム・マンガン複合酸化物である。また、リチウム遷移金属複合酸化物は、典型的には、一般式Lixyz2(MはCo,Niの何れか、NはCo,Mn,Ni,Cr,Fe,V,Al,B,Mgの何れか、またはその二種類以上の組み合わせ、0.05≦x≦1.10,y>0,0.80≦y+z≦1.00である。)で示される。また、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)を、0.03重量部以上3重量部以下含有することが好ましい。また、リチウム遷移金属複合酸化物の比表面積が、0.14m2/g以上0.78m2/g以下の範囲内であることが好ましい。また、リチウム遷移金属複合酸化物は、典型的には、層状構造またはスピネル構造を有する。 In the first, second and third inventions, the positive electrode mixture preferably further contains a binder, and more preferably further contains a binder and a conductive agent. The positive electrode active material is typically a lithium transition metal composite oxide. The lithium transition metal composite oxide is typically a lithium / cobalt composite oxide, a lithium / nickel composite oxide, or a lithium / manganese composite oxide. Further, the lithium transition metal composite oxides are typically general formula Li x M y N z O 2 (M is Co, one of Ni, N is Co, Mn, Ni, Cr, Fe, V, Al , B, Mg, or a combination of two or more thereof, 0.05 ≦ x ≦ 1.10, y> 0, 0.80 ≦ y + z ≦ 1.00. Moreover, it is preferable to contain 0.03 to 3 parts by weight of poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene). The specific surface area of the lithium-transition metal composite oxide is preferably within a range of 0.14 m 2 / g or more 0.78 m 2 / g. The lithium transition metal composite oxide typically has a layered structure or a spinel structure.

第2の発明では、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)が、正極合剤内に分散していることが好ましい。また、リチウム遷移金属複合酸化物が、典型的には粒子状を有し、粒子の表面の少なくとも一部を、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)が被覆していることが好ましい。また、正極は、典型的には、正極集電体と、正極集電体上に形成された、正極合剤からなる正極合剤層とを備える。また、正極および負極間に介在されたセパレータを更に備えることが好ましい。また、セパレータが介在された正極および負極は、典型的には、巻回されている。非水電解質二次電池は、典型的には、電解質が介在された正極および負極を収納する外装材を更に備える。また、外装材が、典型的には、金属層上に接着層を積層してなる。また、接着層が、典型的には、高分子フィルムである。また、電解質は、典型的には、電解液、ゲル状電解質または固体電解質である。また、ゲル状電解質が、典型的には、ゲル化された高分子マトリックスからなる。   In the second invention, it is preferable that poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) is dispersed in the positive electrode mixture. In addition, it is preferable that the lithium transition metal composite oxide typically has a particulate shape, and at least a part of the surface of the particle is covered with poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene). The positive electrode typically includes a positive electrode current collector and a positive electrode mixture layer formed on the positive electrode current collector and made of a positive electrode mixture. Moreover, it is preferable to further include a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. Moreover, the positive electrode and negative electrode in which the separator is interposed are typically wound. A nonaqueous electrolyte secondary battery typically further includes an exterior material that houses a positive electrode and a negative electrode in which an electrolyte is interposed. The exterior material is typically formed by laminating an adhesive layer on a metal layer. The adhesive layer is typically a polymer film. The electrolyte is typically an electrolytic solution, a gel electrolyte, or a solid electrolyte. The gel electrolyte typically consists of a gelled polymer matrix.

第3の発明では、正極を作製する工程前に、リチウム遷移金属複合酸化物と、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)とを混合して、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)が分散された正極合剤を作製する工程を更に備えることが好ましい。また、正極を作製する工程後に、正極を加熱する工程を更に備えることが好ましい。また、正極を加熱する工程では、示差走査熱量測定によって観察されるポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)の融解開始温度をT1とし、加熱処理温度をT2とした場合に、T1<T2の関係を満たすように加熱処理を行うことが好ましい。また、正極を作製する工程では、典型的には、リチウム遷移金属複合酸化物と、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)とからなる正極合剤とを、溶媒に分散させてスラリー状とし、正極集電体上に塗布し、乾燥させて正極を作製する。また、スラリー状の正極合剤を乾燥させる際に、示差走査熱量測定によって観察されるポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)の融解開始温度をT1とし、スラリー状の正極合剤を乾燥させる温度をT2とした場合に、T1<T2の関係を満たすように、スラリー状の正極合剤を加熱して、乾燥させることが好ましい。また、電解質は、典型的には、電解液、ゲル状電解質または固体電解質である。 In the third invention, before the step of producing the positive electrode, the lithium transition metal composite oxide is mixed with poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) to obtain poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene). It is preferable to further include a step of producing a positive electrode mixture in which is dispersed. Further, it is preferable to further include a step of heating the positive electrode after the step of manufacturing the positive electrode. Also, if in the step of heating the cathode, a melting initiation temperature of poly observed by differential scanning calorimetry (oxyethylene) or poly (oxypropylene) and T 1, the heat treatment temperature was set to T 2, T 1 <heat treatment is preferably performed so as to satisfy the relation of T 2. In the step of producing a positive electrode, typically, a lithium transition metal composite oxide and a positive electrode mixture composed of poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) are dispersed in a solvent to form a slurry. Then, it is applied onto a positive electrode current collector and dried to produce a positive electrode. Moreover, when drying the slurry positive electrode mixture, a melting initiation temperature of poly observed by differential scanning calorimetry (oxyethylene) or poly (oxypropylene) and T 1, drying the slurry of positive electrode material mixture the temperature for the case of the T 2, so as to satisfy the relationship of T 1 <T 2, by heating a slurry positive electrode mixture is preferably dried. The electrolyte is typically an electrolytic solution, a gel electrolyte, or a solid electrolyte.

正極合剤中にポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)を微量添加することにより、電池特性の低下を抑えてかつガス発生も低減させることができるのは、以下の理由によると推測される。すなわち、ポリ(オキシエチレン)およびポリ(オキシプロピレン)は極性が高いため、LiCoO2やLiNiO2などの活物質表面水酸基との親和性が高いと考えられる。そのため、電極中で正極活物質を被覆するような形でポリ(オキシエチレン)およびポリ(オキシプロピレン)が存在し、高温過充電状態などでの電解液の酸化分解を抑制するためと考えられる。また、ポリ(オキシエチレン)およびポリ(オキシプロピレン)は固体電解質としても利用されているようにリチウムイオン伝導性が高く、そのため界面抵抗が比較的小さく電池特性も損なわれないと考えられる。 By adding a small amount of poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) to the positive electrode mixture, it is speculated that the deterioration of battery characteristics and gas generation can be reduced due to the following reasons. . That is, since poly (oxyethylene) and poly (oxypropylene) have high polarity, it is considered that the affinity with the active material surface hydroxyl group such as LiCoO 2 and LiNiO 2 is high. Therefore, it is considered that poly (oxyethylene) and poly (oxypropylene) are present in such a manner as to cover the positive electrode active material in the electrode, thereby suppressing oxidative decomposition of the electrolytic solution in a high-temperature overcharge state or the like. In addition, poly (oxyethylene) and poly (oxypropylene) have high lithium ion conductivity so that they are also used as solid electrolytes. Therefore, it is considered that the interface resistance is relatively small and the battery characteristics are not impaired.

ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)の融点以上の温度で正極を加熱処理することにより、外装材の膨れ抑制効果をより向上できるのは、以下の理由によると推測される。すなわち、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)が融解軟化することによって、より効果的に活物質表面を被覆するためと考えられる。   It is estimated that the effect of suppressing the swelling of the exterior material can be further improved by heat-treating the positive electrode at a temperature equal to or higher than the melting point of poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) for the following reason. That is, it is considered that poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) is melted and softened to more effectively coat the active material surface.

以上説明したように、請求項1,7および21に係る発明によれば、高温保存時のガス発生が抑制され、かつ、特性の劣化が抑制された非水電解質二次電池を実現することができる。よって、高品質な非水電解質二次電池を実現することができる。   As described above, according to the inventions according to claims 1, 7 and 21, it is possible to realize a nonaqueous electrolyte secondary battery in which gas generation during high-temperature storage is suppressed and deterioration of characteristics is suppressed. it can. Therefore, a high quality nonaqueous electrolyte secondary battery can be realized.

請求項5,10および24に係る発明によれば、ガス発生を抑制し、かつ、良好な負荷特性を得ることができる。   According to the invention which concerns on Claim 5, 10 and 24, gas generation | occurrence | production can be suppressed and a favorable load characteristic can be acquired.

請求項6,11および25に係る発明によれば、ガスの発生をさらに抑制し、かつ、良好な負荷特性を得ることができる。   According to the invention which concerns on Claim 6, 11 and 25, generation | occurrence | production of gas can further be suppressed and a favorable load characteristic can be acquired.

請求項12および26に係る発明によれば、正極合剤内にポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)を分散させるので、正極合剤に含有される活物質層表面を効果的に被覆することができる。これにより、ガス発生をさらに抑制することができる。   According to the invention which concerns on Claim 12 and 26, since poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) is disperse | distributed in a positive electrode mixture, the active material layer surface contained in a positive electrode mixture is effectively coat | covered. be able to. Thereby, gas generation can be further suppressed.

請求項28に係る発明によれば、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)を融解することができるので、正極合剤に含有される活物質層表面を効果的に被覆することができる。これにより、ガスの発生をさらに抑制することができる。   According to the invention of claim 28, since poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) can be melted, the active material layer surface contained in the positive electrode mixture can be effectively coated. Thereby, generation | occurrence | production of gas can further be suppressed.

請求項30に係る発明によれば、正極合剤を乾燥する工程において、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)を融解させることができるので、以降で別途加熱工程を設けなくても、加熱処理を行った場合と同様の効果を得ることができる。したがって、生産効率の悪化を招くことなく、高温保存時のガスの発生が抑制され、かつ、特性の劣化が抑制された非水電解質二次電池を製造することができる。   According to the invention of claim 30, since the poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) can be melted in the step of drying the positive electrode mixture, the heating can be performed without providing a separate heating step thereafter. The same effect as when processing is performed can be obtained. Therefore, it is possible to manufacture a non-aqueous electrolyte secondary battery in which the generation of gas during high-temperature storage is suppressed and the deterioration of characteristics is suppressed without deteriorating the production efficiency.

以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the following embodiment, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

図1は、この発明の一実施形態による非水電解質二次電池の一構成例を示す分解斜視図である。図1に示すように、この非水電解質二次電池は、巻回式電極素子1を防湿性ラミネートフィルムからなる外装材2に収容し、巻回式電極素子1の周囲を溶着することにより封止してなる。巻回式電極素子1には、リード3,4が備えられ、これらのリード3,4は、外装材2に挟まれて外部へと引き出される。   FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration example of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this non-aqueous electrolyte secondary battery includes a wound electrode element 1 accommodated in an exterior material 2 made of a moisture-proof laminate film, and sealed around the wound electrode element 1 by welding. Stop. The wound electrode element 1 is provided with leads 3 and 4, and these leads 3 and 4 are sandwiched by the exterior material 2 and pulled out to the outside.

外装材2は、例えば、接着層、金属層、表面保護層を順次積層した積層構造を有する。接着層は高分子フィルムからなり、この高分子フィルムを構成する材料としては、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)が挙げられる。金属層は金属箔からなり、この金属箔を構成する材料としては、例えばアルミニウム(Al)が挙げられる。表面保護層を構成する材料としては、例えばナイロン(Ny)、ポリエチレンテレフタレート(PET)が挙げられる。なお、接着層側の面が、巻回式電極素子1を収納する側の収納面となる。   The packaging material 2 has, for example, a laminated structure in which an adhesive layer, a metal layer, and a surface protective layer are sequentially laminated. The adhesive layer is made of a polymer film, and examples of the material constituting the polymer film include polypropylene (PP) and polyethylene (PE). The metal layer is made of a metal foil, and an example of a material constituting the metal foil is aluminum (Al). Examples of the material constituting the surface protective layer include nylon (Ny) and polyethylene terephthalate (PET). The surface on the adhesive layer side is a storage surface on the side where the wound electrode element 1 is stored.

図2は、巻回式電極素子1の一構成例を示す分解斜視図である。図2に示すように、この巻回式電極素子1は、帯状の正極11と、この正極11に対向して配置された帯状の負極12と、正極11および負極12の両面に形成されたゲル電解質層14と、ゲル電解質層14が形成された正極11および負極12との間に介在されたセパレータ13とを備える。具体的には、この巻回式電極素子1は、ゲル電解質層14が形成された正極11と、ゲル電解質層14が形成された負極12とを、セパレータ13を介して長手方向に多数回巻回してなる。   FIG. 2 is an exploded perspective view showing a configuration example of the wound electrode element 1. As shown in FIG. 2, the wound electrode element 1 includes a strip-shaped positive electrode 11, a strip-shaped negative electrode 12 disposed opposite to the positive electrode 11, and a gel formed on both surfaces of the positive electrode 11 and the negative electrode 12. An electrolyte layer 14 and a separator 13 interposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 on which the gel electrolyte layer 14 is formed are provided. Specifically, the wound electrode element 1 includes a positive electrode 11 on which a gel electrolyte layer 14 is formed and a negative electrode 12 on which a gel electrolyte layer 14 is formed in a number of turns in the longitudinal direction via a separator 13. Turn.

図3は、巻回式電極素子1の一構成例を示す断面図である。正極11は、図3に示すように、帯状の正極集電体11aと、この正極集電体11aの両面に形成された正極合剤層11bとからなる。正極集電体11aは、例えばアルミニウムなどからなる金属箔である。正極合剤層11bは、正極活物質と、結着剤(バインダ)と、導電剤と、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)とからなる。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of the wound electrode element 1. As shown in FIG. 3, the positive electrode 11 includes a strip-shaped positive electrode current collector 11a and a positive electrode mixture layer 11b formed on both surfaces of the positive electrode current collector 11a. The positive electrode current collector 11a is a metal foil made of, for example, aluminum. The positive electrode mixture layer 11b includes a positive electrode active material, a binder (binder), a conductive agent, and poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene).

正極活物質としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物であるリチウム遷移金属複合酸化物を用いることができ、例えば、Lixyz2(MはCo,Niの何れか、NはCo,Mn,Ni,Cr,Fe,V,Al,B,Mgの何れか、もしくはその二種類以上の組み合わせ。0.05≦x≦1.10,y>0,0.80≦y+z≦1.00)を用いることができる。 As the positive electrode active material, it is possible to use a lithium-transition metal composite oxide is a composite oxide of lithium and transition metal, for example, Li x M y N z O 2 (M is Co, one of Ni, N Is Co, Mn, Ni, Cr, Fe, V, Al, B, Mg, or a combination of two or more thereof 0.05 ≦ x ≦ 1.10, y> 0, 0.80 ≦ y + z ≦ 1.00) can be used.

正極活物質の比表面積は0.14〜0.78m2/gのものが好ましい。比表面積が0.14m2/g未満であると負荷特性が低下する傾向にあり、0.78m2/gより大きいとポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)の添加による高温保存時のガス発生抑制効果が低下して膨れが発生する傾向にある。 The specific surface area of the positive electrode active material is preferably 0.14 to 0.78 m 2 / g. When the specific surface area is less than 0.14 m 2 / g, the load characteristics tend to decrease. When the specific surface area is greater than 0.78 m 2 / g, gas during high-temperature storage due to addition of poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) There is a tendency that the occurrence suppression effect is reduced and swelling occurs.

ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)の添加量は、0.03重量部以上3重量部以下であることが好ましい。0.03重量部未満であると、外装材2の膨れ抑制効果が薄れる傾向にあり、3重量部より大きいと、負荷特性が低下する傾向にある。ポリ(オキシエチレン)は低分子量のポリエチレングリコールから高分子量のポリエチレンオキシドまで用いることができるが、重量平均分子量が2,000〜2,000,000であることが好ましく、例えば約200,000である。ポリ(オキシプロピレン)も低分子量のポリプロピレングリコールから高分子量のポリプロピレンオキシドまで用いることができるが、重量平均分子量が5,000〜2,500,000であることが好ましく、例えば約300,000のポリプロピレンオキシドである。   The addition amount of poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) is preferably 0.03 parts by weight or more and 3 parts by weight or less. When the amount is less than 0.03 parts by weight, the swelling suppression effect of the outer packaging material 2 tends to be weakened, and when it is larger than 3 parts by weight, the load characteristics tend to deteriorate. Poly (oxyethylene) can be used from low molecular weight polyethylene glycol to high molecular weight polyethylene oxide, but preferably has a weight average molecular weight of 2,000 to 2,000,000, for example, about 200,000. . Poly (oxypropylene) can also be used from low molecular weight polypropylene glycol to high molecular weight polypropylene oxide, but preferably has a weight average molecular weight of 5,000 to 2,500,000, for example, about 300,000 polypropylene. Oxide.

また、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)を正極合剤中に均一に分散させることが好ましい。このように均一に分散させることで、粒子状の活物質表面を効果的に覆うことができる。したがって、ゲル電解質層14の酸化・分解によるガス発生などをより抑制することができる。よって、巻回式電極素子1を封入した外装材2の膨れをより抑制することができる。   In addition, it is preferable that poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) is uniformly dispersed in the positive electrode mixture. By uniformly dispersing in this way, the surface of the particulate active material can be effectively covered. Therefore, gas generation due to oxidation / decomposition of the gel electrolyte layer 14 can be further suppressed. Therefore, the swelling of the exterior material 2 enclosing the wound electrode element 1 can be further suppressed.

結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリエチレンなどを用いることができる。結着剤としては、例えば、重量平均分子量が約300,000であるポリフッ化ビニリデンを用いることができる。導電剤としては、例えばグラファイト、カーボンブラック等の炭素粉末を用いることができる。   As the binder, for example, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethylene, or the like can be used. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride having a weight average molecular weight of about 300,000 can be used. As the conductive agent, for example, carbon powder such as graphite and carbon black can be used.

また、図3に示すように、負極12は、帯状の負極集電体12aと、この負極集電体12aの両面に形成された負極合剤層12bとからなる。負極集電体12aは、例えば銅などからなる金属箔である。負極合剤層12bは、負極活物質と結着剤と導電剤とからなる。   As shown in FIG. 3, the negative electrode 12 includes a strip-shaped negative electrode current collector 12a and a negative electrode mixture layer 12b formed on both surfaces of the negative electrode current collector 12a. The negative electrode current collector 12a is a metal foil made of, for example, copper. The negative electrode mixture layer 12b includes a negative electrode active material, a binder, and a conductive agent.

負極活物質は特に限定されないが、例えばリチウム金属、リチウムと合金を形成可能な金属およびその合金、またはリチウムをドープ脱ドープする材料であればいずれも使用することができる。例示するならば難黒鉛化性炭素、人造黒鉛、天然黒鉛、熱分解炭素類、コークス類(ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等)、グラファイト類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、活性炭、カーボンブラック類等の炭素質材料を使用することができる。また、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化チタン、酸化スズ等の比較的電位が卑な電位でリチウムをドープ脱ドープする酸化物やその他窒化物なども同様に使用可能である。   The negative electrode active material is not particularly limited. For example, any metal can be used as long as it is a lithium metal, a metal capable of forming an alloy with lithium and an alloy thereof, or a material that is doped with lithium. Examples include non-graphitizable carbon, artificial graphite, natural graphite, pyrolytic carbons, cokes (pitch coke, needle coke, petroleum coke, etc.), graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies ( Carbonaceous materials such as phenol resins, furan resins and the like that are calcined and carbonized at an appropriate temperature), carbon fibers, activated carbon, carbon blacks, and the like can be used. Further, oxides such as iron oxide, ruthenium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, titanium oxide, tin oxide, etc. that dope and dedope lithium at a relatively low potential, and other nitrides can be used as well.

結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリエチレンなどを用いることができる。導電剤としては、例えばグラファイト、カーボンブラック等の炭素粉末を用いることができる。   As the binder, for example, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethylene, or the like can be used. As the conductive agent, for example, carbon powder such as graphite and carbon black can be used.

ゲル電解質層14は、マトリクス高分子に非水溶媒と電解質塩とを含浸させたゲル電解質からなる。非水溶媒としては、この種の電池に用いられるものであればいずれも使用可能である。例示するならば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、γ-ブチルラクトン、γ-バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エステル等である。これらは、単独で使用しても、複数種混合して用いてもよい。   The gel electrolyte layer 14 is made of a gel electrolyte obtained by impregnating a matrix polymer with a nonaqueous solvent and an electrolyte salt. Any nonaqueous solvent can be used as long as it is used for this type of battery. For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, γ-butyllactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, , 3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile, acetate ester, butyrate ester, propionate ester and the like. These may be used alone or as a mixture of two or more.

ゲル状電解質のマトリックスとしては、上述の非水溶媒を吸収してゲル化するものであれば種々の高分子を使用できる。たとえばポリ(ビニリデンフルオロライド)やポリ(ビニリデンフルオロライド−co−ヘキサフルオロプロピレン)などのフッ素系高分子、ポリ(エチレンオキシド)や同架橋体などのエーテル系高分子、またはポリ(アクリロニトリル)などを使用できる。特に酸化還元安定性から、フッ素系高分子を用いることが望ましい。電解質塩を含有させることによりイオン導電性を賦与する。   As the matrix of the gel electrolyte, various polymers can be used as long as they can be gelated by absorbing the non-aqueous solvent described above. For example, fluorine-based polymers such as poly (vinylidene fluoride) and poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), ether-based polymers such as poly (ethylene oxide) and its crosslinked products, or poly (acrylonitrile) are used. it can. In particular, it is desirable to use a fluorine-based polymer from the viewpoint of redox stability. By containing an electrolyte salt, ionic conductivity is imparted.

上述のゲル電解質層14中で用いられる電解質塩としては、この種の電池に用いられるものであればいずれも使用可能である。例示するならば、LiClO4、LiAsF6,LiPF6、LiBF4、LiB(C654、CH3SO3Li、CF3SO3Li、LiCl、LiBr、LiN(CF3SO22等である。 Any electrolyte salt used in the above-described gel electrolyte layer 14 can be used as long as it is used in this type of battery. For example, LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiCl, LiBr, LiN (CF 3 SO 2 ) 2 Etc.

次に、この発明の一実施形態による非水電解質二次電池の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described.

<正極作製工程>
まず、例えば、正極活物質と、結着剤と、導電剤と、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)とを混合して正極合剤を作製する。そして、この正極合剤を溶媒に分散させてスラリー状とする。なお、必要に応じてボールミル、サンドミル、二軸混練機などを用いてもよい。
<Positive electrode fabrication process>
First, for example, a positive electrode active material, a binder, a conductive agent, and poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) are mixed to prepare a positive electrode mixture. Then, this positive electrode mixture is dispersed in a solvent to form a slurry. Note that a ball mill, a sand mill, a biaxial kneader, or the like may be used as necessary.

次に、スラリー状の正極合剤を帯状の正極集電体11aの両面に均一に塗布する。塗布装置は、特に限定されるものではないが、例えばスライドコーティング、エクストルージョン型のダイコーティング、リバースロール、グラビア、ナイフコータ、キスコータ、マイクログラビア、ロッドコータ、ブレードコータなどを使用できる。   Next, the slurry-like positive electrode mixture is uniformly applied to both surfaces of the belt-like positive electrode current collector 11a. The coating apparatus is not particularly limited, and for example, slide coating, extrusion type die coating, reverse roll, gravure, knife coater, kiss coater, micro gravure, rod coater, blade coater and the like can be used.

次に、正極集電体11a上に塗布された正極合剤を乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極合剤層11bを形成する。乾燥装置は特に制限されものではないが、例えば放置乾燥、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱機、遠赤外線加熱機などを使用できる。   Next, after drying the positive electrode mixture applied on the positive electrode current collector 11a, the positive electrode mixture layer 11b is formed by compression molding using a roll press or the like. The drying apparatus is not particularly limited, and for example, standing drying, blower dryer, hot air dryer, infrared heater, far infrared heater, and the like can be used.

なお、正極合剤の乾燥温度を、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)の融点以上の温度にすることが好ましい。具体的には、示差走査熱量測定(DSC:Differential Scanning Calorimeter)によって観察されるポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)の融解開始温度をT1とし、乾燥温度をT2とした場合に、T1<T2の関係を満たすように、正極合剤を加熱して乾燥させることが好ましい。 Note that the drying temperature of the positive electrode mixture is preferably set to a temperature equal to or higher than the melting point of poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene). Specifically, when the melting start temperature of poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) observed by differential scanning calorimeter (DSC) is T 1 and the drying temperature is T 2 , It is preferable to heat and dry the positive electrode mixture so as to satisfy the relationship of T 1 <T 2 .

より具体的には、ポリ(オキシエチレン)を正極合剤に添加した場合には、正極合剤の加熱温度を、示差走査熱量測定(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製 EXSTAR6000 DSC を使用した)によって観察されたポリ(オキシエチレン)の融解開始温度である約60℃以上にすることが好ましい。   More specifically, when poly (oxyethylene) is added to the positive electrode mixture, the heating temperature of the positive electrode mixture is determined by differential scanning calorimetry (using EXSTAR6000 DSC manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.). It is preferable that the melting start temperature of the observed poly (oxyethylene) is about 60 ° C. or higher.

図4は、示差走査熱量測定(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製 EXSTAR6000 DSC を使用した)を用いて測定されたDSCピークを示す。図4において、約60℃で始まる下側へ向かうピークが吸熱(融解)を示す。   FIG. 4 shows a DSC peak measured using differential scanning calorimetry (using EXSTAR6000 DSC manufactured by SII Nanotechnology Inc.). In FIG. 4, the downward peak starting at about 60 ° C. indicates endotherm (melting).

<負極作製工程>
次に、例えば、負極活物質および結着剤を混合して負極合剤を作製する。この負極合剤を溶媒に分散させてスラリー状とする。次に、スラリー状の負極合剤を負極集電体12aの両面に均一に塗布し、乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極合剤層12bを形成する。なお、塗布装置および乾燥装置としては、上述の正極11を作成した場合と同様のものを用いることができる。
<Negative electrode fabrication process>
Next, for example, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture. This negative electrode mixture is dispersed in a solvent to form a slurry. Next, the slurry-like negative electrode mixture is uniformly applied to both surfaces of the negative electrode current collector 12a, dried, and then compression molded by a roll press or the like to form the negative electrode mixture layer 12b. In addition, as a coating device and a drying device, the same thing as the case where the above-mentioned positive electrode 11 is produced can be used.

<電解質作製工程>
次に、有機溶媒と電解質塩とを混合して可塑剤を調整して、これに対してマトリックス高分子を溶解させる。そして、これを、正極集電体11aの両面に形成された正極合剤層11bおよび、負極集電体12aの両面に形成された負極合剤層12b上に均一に塗布して含浸させる。その後、例えば常温において所定時間放置して有機溶媒を気化させて除去する。
<Electrolyte production process>
Next, an organic solvent and an electrolyte salt are mixed to prepare a plasticizer, and the matrix polymer is dissolved in the plasticizer. And this is uniformly apply | coated and impregnated on the positive mix layer 11b formed in both surfaces of the positive electrode collector 11a, and the negative mix layer 12b formed in both surfaces of the negative electrode collector 12a. Thereafter, for example, the organic solvent is vaporized and removed by leaving it at room temperature for a predetermined time.

<巻回工程>
次に、ゲル電解質層14が両面に形成された正極11および負極12と、セパレータ13とを、例えば、負極12、セパレータ13、正極11、セパレータ13の順に順次積層し、この積層体を平板の芯に巻き付けて、長手方向に多数回巻回して巻回式電極素子1を作製する。
<Winding process>
Next, the positive electrode 11 and the negative electrode 12 having the gel electrolyte layer 14 formed on both surfaces, and the separator 13 are sequentially laminated in the order of, for example, the negative electrode 12, the separator 13, the positive electrode 11, and the separator 13. The wound electrode element 1 is produced by winding the core around the core and winding it many times in the longitudinal direction.

<封止工程>
次に、図1に示すように、巻回式電極素子1を外装材2に収納し、周囲を熱溶着して、真空包装する。以上の工程により、この発明の一実施形態による非水電解質二次電池が作製される。
<Sealing process>
Next, as shown in FIG. 1, the wound electrode element 1 is housed in an exterior material 2, and the surroundings are thermally welded and vacuum packaged. Through the above steps, a nonaqueous electrolyte secondary battery according to one embodiment of the present invention is manufactured.

なお、上述した例では、活物質を、結着剤、有機溶媒などと混合しスラリー状にした後、集電体上に塗布、乾燥させて正極11および負極12を作製する場合を示したが、電極の作製方法は上述の例に限定されるものではない。例えば、活物質に公知の結着剤等を添加し加熱して塗布する方法、材料単独あるいは導電性材料さらには結着剤と混合して成型等の処理を施して成型体電極を作成する方法が挙げられる。また、結着剤の有無にかかわらず、活物質に熱を加えたまま加圧成型することにより強度を有した電極を作成することも可能である。   In the above-described example, the active material is mixed with a binder, an organic solvent, and the like to form a slurry, which is then applied onto the current collector and dried to produce the positive electrode 11 and the negative electrode 12. The method for manufacturing the electrode is not limited to the above example. For example, a method in which a known binder or the like is added to the active material and heated to apply, or a method in which a molded body electrode is formed by subjecting a material alone or a conductive material, or further mixed with a binder and subjected to a treatment such as molding. Is mentioned. In addition, regardless of the presence or absence of the binder, it is also possible to produce a strong electrode by pressure molding while applying heat to the active material.

この発明の一実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
正極合剤層12bが、正極活物質と、結着剤と、導電剤と、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)とからなるので、正極活物質の特性を損なわない安定な表面被膜を正極活物質表面に形成することができる。したがって、高温過充電状態などの状態において、ゲル電解質の酸化・分解によるガスなどの発生を抑制することができる。よって、巻回式電極素子1を封止した外装材2が膨れて、形状異常が生じることを抑制できる。すなわち、形状安定性に優れた高品質な非水電解質二次電池を実現することができる。また、従来のように制御が困難な添加剤に依らずに、ゲル電解質の酸化・分解によるガスなどの発生を抑制することができる。また、従来高温過充電でのガス膨れが大きいために使用できなかった正極活物質でも膨れを大幅に抑えることができる。
According to one embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.
Since the positive electrode mixture layer 12b comprises a positive electrode active material, a binder, a conductive agent, and poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene), a stable surface coating that does not impair the characteristics of the positive electrode active material. It can be formed on the surface of the positive electrode active material. Therefore, in a state such as a high temperature overcharge state, generation of gas or the like due to oxidation / decomposition of the gel electrolyte can be suppressed. Therefore, it can suppress that the exterior material 2 which sealed the winding type electrode element 1 swells, and shape abnormality arises. That is, a high-quality nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in shape stability can be realized. Further, it is possible to suppress the generation of gas or the like due to oxidation / decomposition of the gel electrolyte without depending on an additive that is difficult to control as in the conventional case. Moreover, even if it is a positive electrode active material which could not be used because of a large gas swell during high temperature overcharge, the swell can be significantly suppressed.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited only to these Examples.

実施例1
<正極作製工程>
まず、比表面積0.78m2/gであるLiCoO2粉末(正極活物質)を90.97重量%と、黒鉛(導電剤)を6重量%と、分子量が約300,000であるポリビニリデンフルオライド(結着剤)を3重量%と、分子量が約200,000であるポリエチレンオキシド(PEO)を0.03重量%とを混合し正極合剤を作製した。なお、比表面積はBET一点吸着法(Mountech社製 MacSorb HM model 1208)で測定した。
Example 1
<Positive electrode fabrication process>
First, polyvinylidene fluoride having a specific surface area of 0.78 m 2 / g and a LiCoO 2 powder (positive electrode active material) of 90.97% by weight, graphite (conductive agent) of 6% by weight, and a molecular weight of about 300,000. A positive electrode mixture was prepared by mixing 3% by weight of a ride (binder) and 0.03% by weight of polyethylene oxide (PEO) having a molecular weight of about 200,000. The specific surface area was measured by the BET single point adsorption method (MacSorb HM model 1208 manufactured by Mountain Tech).

次に、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンに分散させてスラリー状とした。そして、これを正極集電体となる厚さが20μmであり帯状であるアルミニウム箔11aの両面に均一に塗布した後に、ポリエチレンオキシドの融点以上である140℃で乾燥させた。その後、ロールプレス機で圧縮成型することによって正極合剤層11bを作製した。   Next, this positive electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to form a slurry. And after apply | coating this uniformly on both surfaces of the aluminum foil 11a which is 20 micrometers in thickness and becomes a strip | belt shape as a positive electrode electrical power collector, it dried at 140 degreeC which is more than melting | fusing point of a polyethylene oxide. Thereafter, the positive electrode mixture layer 11b was produced by compression molding with a roll press.

<負極作製工程>
まず、粉砕した黒鉛粉末(負極活物質)90重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライド10重量%とを混合し、負極合剤を作製した。次に、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンに分散させてスラリー状とした。次に、これを負極集電体となる厚さ20μmであり、帯状である銅箔12aの両面に均一に塗布した後に乾燥させた。そして、ロールプレス機で圧縮成型することによって負極合剤層12bを作製した。
<Negative electrode fabrication process>
First, 90% by weight of pulverized graphite powder (negative electrode active material) and 10% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to prepare a negative electrode mixture. Next, this negative electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to form a slurry. Next, this was 20 micrometers in thickness used as a negative electrode electrical power collector, and it was made to dry after apply | coating uniformly on both surfaces of the strip-shaped copper foil 12a. And the negative mix layer 12b was produced by compression molding with a roll press machine.

<電解質作製工程>
まず、炭酸エチレン(EC)を12.5重量%と、炭酸プロピレン(PC)を12.5重量%と、電解質塩であるLiPF6を5重量%とを混合して可塑剤を調整した。これに対して分子量が600000であるブロック共重合ポリ(ビニリデンフルオライド-co-ヘキサフルオロプロピレン)を10重量%と、炭酸ジエチルを60重量%とを混合して溶解させた。次に、これを正極11および負極12の両面に均一に塗布して含浸させた。そして、常温で8時間放置することによって炭酸ジエチルを気化させて除去し、ゲル電解質層14を作製した。
<Electrolyte production process>
First, 12.5% by weight of ethylene carbonate (EC), 12.5% by weight of propylene carbonate (PC), and 5% by weight of LiPF 6 as an electrolyte salt were mixed to prepare a plasticizer. On the other hand, 10% by weight of block copolymer poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) having a molecular weight of 600,000 and 60% by weight of diethyl carbonate were mixed and dissolved. Next, this was uniformly applied and impregnated on both surfaces of the positive electrode 11 and the negative electrode 12. Then, by leaving it at room temperature for 8 hours, diethyl carbonate was vaporized and removed, and a gel electrolyte layer 14 was produced.

<巻回工程>
次に、上述したようにしてゲル電解質層14が形成された帯状の負極12および帯状の正極11と、厚さ12μmの微多孔性ポリエチレンフィルムであるセパレータ13とを、負極12、セパレータ13、正極11、セパレータ13の順に積層してから、この積層体を平板の芯に巻き付け多数巻回し、巻回式電極素子1を作製した。
<Winding process>
Next, the strip-shaped negative electrode 12 and the strip-shaped positive electrode 11 on which the gel electrolyte layer 14 is formed as described above, and the separator 13 which is a microporous polyethylene film having a thickness of 12 μm are combined with the negative electrode 12, the separator 13, 11 and separator 13 were laminated in this order, and the laminate was wound around a flat core and wound many times to produce a wound electrode element 1.

<封止工程>
最後に、このようにして作製した巻回式電極素子1を、アルミニウム箔をポリオレフィンフィルムで挟んだアルミラミネートフィルム(外装材)2に収納し、真空包装した。以上の工程により、アルミラミネートシート型非水電解質二次電池を作製した。
<Sealing process>
Finally, the wound electrode element 1 produced in this way was housed in an aluminum laminate film (exterior material) 2 in which an aluminum foil was sandwiched between polyolefin films, and vacuum packaged. The aluminum laminate sheet type non-aqueous electrolyte secondary battery was produced through the above steps.

実施例2
比表面積0.78m2/gであるLiCoO2粉末を90.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを1.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に140℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 2
90.0% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.78 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 140 ° C.

実施例3
比表面積0.78m2/gであるLiCoO2粉末を88.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを3.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に140℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 3
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.78 m 2 / g, 88.0% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 140 ° C.

実施例4
比表面積0.18m2/gであるLiCoO2粉末を90.97重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを0.03重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に140℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 4
90.97% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.18 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.03% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 140 ° C.

実施例5
比表面積0.18m2/gであるLiCoO2粉末を90.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを1.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に140℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 5
90.0% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.18 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 140 ° C.

実施例6
比表面積0.18m2/gであるLiCoO2粉末を88.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを3.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に140℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 6
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.18 m 2 / g, 88.0% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 140 ° C.

実施例7
比表面積0.78m2/gであるLiCoO2粉末を90.97重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを0.03重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 7
90.97% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.78 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.03% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, which was applied and dried at 90 ° C.

実施例8
比表面積0.78m2/gであるLiCoO2粉末を90.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを1.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 8
90.0% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.78 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 90 ° C.

実施例9
比表面積0.78m2/gであるLiCoO2粉末を88.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを3.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 9
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.78 m 2 / g, 88.0% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 90 ° C.

実施例10
比表面積0.18m2/gであるLiCoO2粉末を90.97重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを0.03重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 10
90.97% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.18 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.03% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, which was applied and dried at 90 ° C.

実施例11
比表面積0.18m2/gであるLiCoO2粉末を90.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを1.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 11
90.0% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.18 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 90 ° C.

実施例12
比表面積0.18m2/gであるLiCoO2粉末を88.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを3.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 12
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.18 m 2 / g, 88.0% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 90 ° C.

実施例13
比表面積0.78m2/gであるLiCoO2粉末を90.97重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを0.03重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に40℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 13
90.97% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.78 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.03% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 40 ° C.

実施例14
比表面積0.78m2/gであるLiCoO2粉末を90.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを1.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に40℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 14
90.0% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.78 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, which was applied and dried at 40 ° C.

実施例15
比表面積0.78m2/gであるLiCoO2粉末を88.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを3.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に40℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 15
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.78 m 2 / g, 88.0% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 40 ° C.

実施例16
比表面積0.18m2/gであるLiCoO2粉末を90.97重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを0.03重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に40℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 16
90.97% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.18 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.03% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 40 ° C.

実施例17
比表面積0.18m2/gであるLiCoO2粉末を90.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを1.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に40℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 17
90.0% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.18 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, which was applied and dried at 40 ° C.

実施例18
比表面積0.18m2/gであるLiCoO2粉末を88.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを3.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に40℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 18
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.18 m 2 / g, 88.0% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 40 ° C.

実施例19
比表面積0.92m2/gであるLiCoO2粉末を88.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを3.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に140℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 19
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.92 m 2 / g, 88.0% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 140 ° C.

実施例20
比表面積0.92m2/gであるLiCoO2粉末を88.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを3.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 20
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.92 m 2 / g, 88.0% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 90 ° C.

実施例21
比表面積0.75m2/gであるLiCoO2粉末を86.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを5.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に140℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 21
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.75 m 2 / g, 86.0% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, which was applied and dried at 140 ° C.

実施例22
比表面積0.75m2/gであるLiCoO2粉末を86.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを5.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 22
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.75 m 2 / g, 86.0% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that 5.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, which was applied and dried at 90 ° C.

実施例23
比表面積0.18m2/gであるLiCoO2粉末を86.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを5.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に140℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 23
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.18 m 2 / g, 86.0% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, which was applied and dried at 140 ° C.

実施例24
比表面積0.18m2/gであるLiCoO2粉末を86.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを5.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 24
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.18 m 2 / g, 86.0% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that 5.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, which was applied and dried at 90 ° C.

実施例25
比表面積0.78m2/gであるLiCoO2粉末を90.99重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを0.01重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 25
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.78 m 2 / g, 90.99% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, and polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.01% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, which was applied and dried at 90 ° C.

実施例26
比表面積0.18m2/gであるLiCoO2粉末を90.99重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを0.01重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 26
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.18 m 2 / g, 90.99% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.01% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, which was applied and dried at 90 ° C.

実施例27
比表面積0.14m2/gであるLiCoO2粉末を90.97重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを0.03重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 27
90.97% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.14 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.03% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, which was applied and dried at 90 ° C.

実施例28
比表面積0.14m2/gであるLiCoO2粉末を88.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%と、ポリエチレンオキシドを3.0重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 28
LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.14 m 2 / g, 88.0% by weight, graphite as a conductive agent, 6% by weight, polyvinylidene fluoride as a binder, 3% by weight, polyethylene oxide A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3.0% by weight was mixed to prepare a positive electrode mixture, applied, and dried at 90 ° C.

比較例1
比表面積0.18m2/gであるLiCoO2粉末を91.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Comparative Example 1
Mixing 91.0% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.18 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, and 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder. A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixture was prepared, applied, and dried at 90 ° C.

比較例2
比表面積0.78m2/gであるLiCoO2粉末を91.0重量%と、導電剤である黒鉛を6重量%と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを3重量%とを混合し正極合剤を作製し、塗布した後に90℃で乾燥させた以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Comparative Example 2
Mixing 91.0% by weight of LiCoO 2 powder having a specific surface area of 0.78 m 2 / g, 6% by weight of graphite as a conductive agent, and 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixture was prepared, applied, and dried at 90 ° C.

次に、実施例1〜実施例28、および比較例1,2で作製されたアルミラミネートシート型非水電解質二次電池について、以下に示す方法によって負荷特性、及び高温保存特性を評価した。   Next, the load characteristics and the high-temperature storage characteristics of the aluminum laminate sheet type non-aqueous electrolyte secondary batteries produced in Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated by the following methods.

<負荷特性>
理論容量の1/2時間率放電(2C)を行い、次のように評価した。まず、各電池に対して、23℃で定電流定電圧充電を上限4.2Vまで3時間行った。次に、5時間率放電(0.2C)を終止電圧3.0Vまで行った。このときの放電容量を0.2C放電容量として求めた。その後、再び定電流定電圧充電を上限4.2Vまで3時間行い、次いで1/2時間率放電(2C)を終止電圧3.0Vまで行った。このときの放電容量を2C放電容量として求めた。0.2C放電容量に対する2C放電容量を100分率として計算して、負荷特性とした。
<Load characteristics>
A 1/2 hour rate discharge (2C) of theoretical capacity was performed and evaluated as follows. First, each battery was charged at a constant current and a constant voltage at 23 ° C. to an upper limit of 4.2 V for 3 hours. Next, a 5-hour rate discharge (0.2 C) was performed to a final voltage of 3.0V. The discharge capacity at this time was determined as a 0.2 C discharge capacity. Then, constant current constant voltage charge was again performed for 3 hours to the upper limit of 4.2V, and then 1/2 hour rate discharge (2C) was performed to the end voltage of 3.0V. The discharge capacity at this time was determined as 2C discharge capacity. The 2C discharge capacity with respect to the 0.2C discharge capacity was calculated as 100 fractions to obtain load characteristics.

<高温過充電保存膨れ測定>
充電状態の電池を高温保存した際の電池寸法の変化を評価した。まず、各電池に対して、23℃で定電流定電圧充電を上限4.3Vまで3時間行った。このときの各電池の厚さを測定し、初期厚さとした。その後、各電池を80℃恒温槽中にて7日間保存した後、恒温槽から取り出した直後の電池厚さを測定した。このときの厚さから初期厚さを減じた分(変化量)を初期厚さに対する100分率として算出し、膨れ率とした。
<High temperature overcharge storage swelling measurement>
The change of the battery size when the charged battery was stored at high temperature was evaluated. First, each battery was charged with a constant current and a constant voltage at 23 ° C. for 3 hours up to an upper limit of 4.3 V. The thickness of each battery at this time was measured and used as the initial thickness. Then, after storing each battery in an 80 degreeC thermostat for 7 days, the battery thickness immediately after taking out from a thermostat was measured. The amount (change amount) obtained by subtracting the initial thickness from the thickness at this time was calculated as a 100 fraction with respect to the initial thickness, and was defined as the swelling rate.

表1は、実施例1〜28および比較例1,2の非水電解質二次電池の評価結果を示す。なお、表1において、「×」、「△」、「○」は以下の評価を示す。
×:膨れ率50%以上
△:膨れ率30%以上49%以下、または膨れ率30%以下負荷特性59%以下
○:膨れ率29%以下かつ負荷特性60%以上
Table 1 shows the evaluation results of the nonaqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 and 2. In Table 1, “x”, “Δ”, and “◯” indicate the following evaluations.
×: Swelling rate 50% or more Δ: Swelling rate 30% or more and 49% or less, or Swelling rate 30% or less Load characteristic 59% or less ○: Swelling ratio 29% or less and load characteristic 60% or more

Figure 2005268206
Figure 2005268206

表1から以下のことが分かる。
(1)実施例1〜28の非水電解質二次電池は、比較例1,2の非水電解質二次電池に比して高温過充電保存時での膨れ率が著しく小さいことが分かる。すなわち、正極合剤層11bにポリ(オキシエチレン)を含有させることにより、高温過充電保存時での膨れ抑制効果に優れた非水電荷質二次電池を実現できることが分かる。
(2)実施例1〜18および27,28の非水電解質二次電池では、良好な負荷特性と高温過充電保存時の膨れ抑制効果とを両立できるのに対して、実施例19〜26の非水電解質二次電池では、高温過充電保存時の膨れ抑制効果と負荷特性とを両立できないことが分かる。すなわち、ポリ(オキシエチレン)を正極合剤組成に対して0.03〜3.0重量%添加することによって負荷特性を損なうことなく高温過充電保存での膨れ抑制効果を付与できることが分かる。また、正極活物質の比表面積を0.14〜0.78m2/gの範囲内にすることで、高温過充電保存での膨れ抑制効果をより向上できることが分かる。
Table 1 shows the following.
(1) It can be seen that the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 28 have a remarkably small swelling rate during high-temperature overcharge storage as compared with the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2. That is, it can be seen that by including poly (oxyethylene) in the positive electrode mixture layer 11b, it is possible to realize a non-aqueous chargeable secondary battery that is excellent in a swelling suppression effect during high-temperature overcharge storage.
(2) In the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 18 and 27 and 28, both good load characteristics and a swelling suppression effect during high-temperature overcharge storage can be achieved. It can be seen that the nonaqueous electrolyte secondary battery cannot achieve both the swelling suppression effect during high temperature overcharge storage and the load characteristics. That is, it can be seen that by adding 0.03 to 3.0% by weight of poly (oxyethylene) with respect to the positive electrode mixture composition, it is possible to provide a swelling suppression effect at high temperature overcharge storage without impairing load characteristics. Moreover, it turns out that the swelling suppression effect in high-temperature overcharge storage can be improved more by making the specific surface area of a positive electrode active material into the range of 0.14-0.78 m < 2 > / g.

以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。   The embodiment of the present invention has been specifically described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.

例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。   For example, the numerical values given in the above-described embodiment are merely examples, and different numerical values may be used as necessary.

また、上述の一実施形態では、正極合剤層11bにポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)を分散させる場合を例として示したが、正極合剤層11bの表面の少なくとも一部をポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)により被覆するようにしてもよい。なお、外装材2の膨れをより効果的に抑制することを考慮すると、正極合剤層11bにポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)を分散させることが好ましい。   In the above-described embodiment, the case where poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) is dispersed in the positive electrode mixture layer 11b is shown as an example, but at least a part of the surface of the positive electrode mixture layer 11b is made of poly. You may make it coat | cover with (oxyethylene) or poly (oxypropylene). Note that it is preferable to disperse poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) in the positive electrode mixture layer 11 b in consideration of more effectively suppressing the swelling of the exterior material 2.

また、上述の一実施形態では、正極合剤層11bにポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)を分散させる場合を例として示したが、ポリ(オキシエチレン)誘導体やポリ(オキシプロピレン)誘導体あるいはこれらの複合体を用いてもよい。   In the above-described embodiment, the case where poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) is dispersed in the positive electrode mixture layer 11b is shown as an example. However, a poly (oxyethylene) derivative or a poly (oxypropylene) derivative is used. Alternatively, these complexes may be used.

また、上述の一実施形態では、ラミネートシート型非水電解質二次電池に本発明を適用した場合を例として示したが、本発明は電池形状については特に限定されるものではなく、例えば円筒型、角型、コイン型およびボタン型などの種々の形状を有する非水電解質二次電池に対して適用することができる。   Moreover, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a laminated sheet type non-aqueous electrolyte secondary battery is shown as an example. However, the present invention is not particularly limited with respect to the battery shape. The present invention can be applied to non-aqueous electrolyte secondary batteries having various shapes such as a square shape, a coin shape, and a button shape.

また、上述の一実施形態では、正極と負極との間に、電解質層を介在させて、正極と負極とを巻回してなる巻回型の非水電解質二次電池に対して本発明を適用する例について示したが、正極、電解質層、負極を順次積層する積層型の非水電解質二次電池に対しても本発明は適用可能である。また、捲回方式を用いて作製された薄形または角型の非水電解質二次電池に対しても本発明は適用可能である。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to a wound type nonaqueous electrolyte secondary battery in which an electrolyte layer is interposed between a positive electrode and a negative electrode, and the positive electrode and the negative electrode are wound. However, the present invention can also be applied to a stacked nonaqueous electrolyte secondary battery in which a positive electrode, an electrolyte layer, and a negative electrode are sequentially stacked. The present invention can also be applied to a thin or square non-aqueous electrolyte secondary battery manufactured using a winding method.

また、上述の一実施形態においては、電解質としてゲル状電解質を備える非水電解質二次電池に対して本発明を適用した例について示したが、電解質として電解質塩を含有させた固体電解質を備える非水電解質二次電池に対しても本発明は適用可能である。また、電解質として非水電解液を備える非水電解質二次電池に対しても本発明は適用可能である。また、固体電解質やゲル状電解質では、正極および負極それぞれに成分が異なる電解質が使用できるが、1種類の電解質を使用する場合は、非水溶媒に電解質塩を溶解させた非水電解液も使用可能である。   In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a non-aqueous electrolyte secondary battery including a gel electrolyte as an electrolyte has been described. However, a non-electrolytic electrolyte including a solid electrolyte containing an electrolyte salt as an electrolyte is illustrated. The present invention can also be applied to a water electrolyte secondary battery. The present invention can also be applied to a non-aqueous electrolyte secondary battery including a non-aqueous electrolyte as an electrolyte. In addition, for solid electrolytes and gel electrolytes, electrolytes with different components can be used for each of the positive electrode and the negative electrode. However, when one type of electrolyte is used, a nonaqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent is also used. Is possible.

固体電解質としては、リチウムイオン導電性を有する材料であれば無機固体電解質、高分子固体電解質いずれも用いることができる。無機固体電解質として、窒化リチウム、よう化リチウムが挙げられる。高分子固体電解質は電解質塩とそれを溶解する高分子化合物からなり、その高分子化合物はポリ(エチレンオキシド)や同架橋体などのエーテル系高分子、ポリ(メタクリレート)エステル系、アクリレート系などを単独あるいは分子中に共重合、または混合して用いることができる。   As the solid electrolyte, any inorganic solid electrolyte or polymer solid electrolyte can be used as long as the material has lithium ion conductivity. Examples of the inorganic solid electrolyte include lithium nitride and lithium iodide. The polymer solid electrolyte is composed of an electrolyte salt and a polymer compound that dissolves the electrolyte salt. The polymer compound is an ether polymer such as poly (ethylene oxide) or the same cross-linked product, a poly (methacrylate) ester, or an acrylate. Alternatively, they can be copolymerized or mixed in the molecule.

この発明の一実施形態による非水電解質二次電池の一構成例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the example of 1 structure of the nonaqueous electrolyte secondary battery by one Embodiment of this invention. 巻回式電極素子1の一構成例を示す分解斜視図である。2 is an exploded perspective view showing a configuration example of a wound electrode element 1. FIG. 巻回式電極素子1の一構成例を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a configuration example of a wound electrode element 1. FIG. 示差走査熱量測定を用いて測定されたDSCピークを示すグラフである。It is a graph which shows the DSC peak measured using differential scanning calorimetry.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・巻回式電極素子、2・・・外装材、3,4・・・リード、11・・・正極、11a・・・正極集電体、11b・・・負極合剤層、12・・・負極、12a・・・負極集電体、12b・・・負極合剤層、13・・・セパレータ、14・・・ゲル電解質層   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Winding type electrode element, 2 ... Exterior material, 3, 4 ... Lead, 11 ... Positive electrode, 11a ... Positive electrode collector, 11b ... Negative electrode mixture layer, 12 ... Negative electrode, 12a ... Negative electrode current collector, 12b ... Negative electrode mixture layer, 13 ... Separator, 14 ... Gel electrolyte layer

Claims (30)

正極活物質と、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)とを含有する正極合剤。 A positive electrode mixture containing a positive electrode active material and poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene). 結着剤を更に含有することを特徴とする請求項1記載の正極合剤。 The positive electrode mixture according to claim 1, further comprising a binder. 上記正極活物質がリチウム遷移金属複合酸化物であることを特徴とする請求項1記載の正極合剤。 The positive electrode mixture according to claim 1, wherein the positive electrode active material is a lithium transition metal composite oxide. 上記リチウム遷移金属複合酸化物は、一般式Lixyz2(MはCo,Niの何れか、NはCo,Mn,Ni,Cr,Fe,V,Al,B,Mgの何れか、またはその二種類以上の組み合わせ、0.05≦x≦1.10,y>0,0.80≦y+z≦1.00である。)で示されることを特徴とする請求項3記載の正極合剤。 The lithium transition metal composite oxide, any of the general formula Li x M y N z O 2 (M Co, one of Ni, N is Co, Mn, Ni, Cr, Fe, V, Al, B, and Mg Or a combination of two or more thereof, 0.05 ≦ x ≦ 1.10, y> 0, 0.80 ≦ y + z ≦ 1.00.) Positive electrode mixture. 上記ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)を、0.03重量部以上3重量部以下含有することを特徴とする請求項3記載の正極合剤。 The positive electrode mixture according to claim 3, wherein the poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) is contained in an amount of 0.03 to 3 parts by weight. 上記リチウム遷移金属複合酸化物の比表面積が、0.14m2/g以上0.78m2/g以下であることを特徴とする請求項3記載の正極合剤。 4. The positive electrode mixture according to claim 3, wherein the lithium transition metal composite oxide has a specific surface area of 0.14 m 2 / g or more and 0.78 m 2 / g or less. リチウムを電気化学的にドープ脱ドープする正極および負極と、
上記正極および負極間に介在された電解質と
を備え、
上記正極が、リチウム遷移金属複合酸化物と、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)とを含有する正極合剤を有することを特徴とする非水電解質二次電池。
A positive electrode and a negative electrode for electrochemically doping and dedoping lithium; and
An electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode,
The non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the positive electrode has a positive electrode mixture containing a lithium transition metal composite oxide and poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene).
上記正極合剤が結着剤を更に含有することを特徴とする請求項7記載の非水電解質二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 7, wherein the positive electrode mixture further contains a binder. 上記リチウム遷移金属複合酸化物は、一般式Lixyz2(MはCo,Niの何れか、NはCo,Mn,Ni,Cr,Fe,V,Al,B,Mgの何れか、またはその二種類以上の組み合わせ、0.05≦x≦1.10,y>0,0.80≦y+z≦1.00である。)で示されることを特徴とする請求項7記載の非水電解質二次電池。 The lithium transition metal composite oxide, any of the general formula Li x M y N z O 2 (M Co, one of Ni, N is Co, Mn, Ni, Cr, Fe, V, Al, B, and Mg Or a combination of two or more thereof, 0.05 ≦ x ≦ 1.10, y> 0, 0.80 ≦ y + z ≦ 1.00.) Non-aqueous electrolyte secondary battery. 上記ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)を、0.03重量部以上3重量部以下含有することを特徴とする請求項7記載の非水電解質二次電池。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 7, wherein the poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) is contained in an amount of 0.03 to 3 parts by weight. 上記リチウム遷移金属複合酸化物の比表面積が、0.14m2/g以上0.78m2/g以下であることを特徴とする請求項7記載の非水電解質二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 7, wherein the lithium transition metal composite oxide has a specific surface area of 0.14 m 2 / g or more and 0.78 m 2 / g or less. 上記ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)が、上記正極合剤内に分散していることを特徴とする請求項7記載の非水電解質二次電池。 8. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 7, wherein the poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) is dispersed in the positive electrode mixture. 上記リチウム遷移金属複合酸化物が粒子状を有し、上記粒子の表面の少なくとも一部を、上記ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)が被覆していることを特徴とする請求項7記載の非水電解質二次電池。 8. The lithium transition metal composite oxide has a particle shape, and the poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) covers at least a part of the surface of the particle. Non-aqueous electrolyte secondary battery. 上記正極は、正極集電体と、上記正極集電体上に形成された、上記正極合剤からなる正極合剤層とを備えることを特徴とする請求項7記載の非水電解質二次電池。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 7, wherein the positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode mixture layer formed on the positive electrode current collector and made of the positive electrode mixture. . 上記正極および負極間に介在されたセパレータを更に備えることを特徴とする請求項7記載の非水電解質二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 7, further comprising a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. 上記セパレータが介在された上記正極および負極は、巻回されていることを特徴とする請求項15記載の非水電解質二次電池。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 15, wherein the positive electrode and the negative electrode having the separator interposed therebetween are wound. 上記電解質が介在された上記正極および負極を収納する外装材を更に備えることを特徴とする請求項7記載の非水電解質二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 7, further comprising an exterior material that houses the positive electrode and the negative electrode in which the electrolyte is interposed. 上記外装材が、金属層上に接着層を積層してなることを特徴とする請求項17記載の非水電解質二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 17, wherein the exterior material is formed by laminating an adhesive layer on a metal layer. 上記接着層が高分子フイルムであることを特徴とする請求項18記載の非水電解質二次電池。 19. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 18, wherein the adhesive layer is a polymer film. 上記電解質が、ゲル化された高分子マトリックスからなることを特徴とする請求項7記載の非水電解質二次電池。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 7, wherein the electrolyte is made of a gelled polymer matrix. リチウムを電気化学的にドープ脱ドープする正極および負極と、
上記正極および負極間に介在された電解質と
を備えた非水電解質二次電池の製造方法において、
リチウム遷移金属複合酸化物と、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)とを含有する正極合剤を用いて正極を作製する工程と、
負極活物質を用いて負極を作製する工程と、
上記正極および負極間に電解質を介在させる工程と
を備えることを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
A positive electrode and a negative electrode for electrochemically doping and dedoping lithium; and
In a method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode,
Producing a positive electrode using a positive electrode mixture containing lithium transition metal composite oxide and poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene);
Producing a negative electrode using a negative electrode active material;
And a step of interposing an electrolyte between the positive electrode and the negative electrode. A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery.
上記正極合剤に結着剤をさらに添加することを特徴とする請求項21記載の非水電解質二次電池の製造方法。 The method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 21, wherein a binder is further added to the positive electrode mixture. 上記リチウム遷移金属複合酸化物は、一般式Lixyz2(MはCo,Niの何れか、NはCo,Mn,Ni,Cr,Fe,V,Al,B,Mgの何れか、またはその二種類以上の組み合わせ、0.05≦x≦1.10,y>0,0.80≦y+z≦1.00である。)で示されることを特徴とする請求項21記載の非水電解質二次電池の製造方法。 The lithium transition metal composite oxide, any of the general formula Li x M y N z O 2 (M Co, one of Ni, N is Co, Mn, Ni, Cr, Fe, V, Al, B, and Mg Or a combination of two or more thereof, 0.05 ≦ x ≦ 1.10, y> 0, 0.80 ≦ y + z ≦ 1.00.) A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery. 上記ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)を、0.03重量部以上3重量部以下含有することを特徴とする請求項21記載の非水電解質二次電池の製造方法。 The method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 21, wherein the poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) is contained in an amount of 0.03 to 3 parts by weight. 上記リチウム遷移金属複合酸化物の比表面積が、0.14m2/g以上0.78m2/g以下であることを特徴とする請求項21記載の非水電解質二次電池の製造方法。 The method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 21, wherein a specific surface area of the lithium transition metal composite oxide is 0.14 m 2 / g or more and 0.78 m 2 / g or less. 上記正極を作製する工程前に、リチウム遷移金属複合酸化物と、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)とを混合して、上記ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)が分散された正極合剤を作製する工程を更に備えることを特徴とする請求項21記載の非水電解質二次電池の製造方法。 Before the step of producing the positive electrode, the lithium transition metal composite oxide was mixed with poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene), and the poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) was dispersed. The method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 21, further comprising a step of producing a positive electrode mixture. 上記正極を作製する工程後に、上記正極を加熱処理する工程を更に備えることを特徴とする請求項21記載の非水電解質二次電池の製造方法。 The method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 21, further comprising a step of heat-treating the positive electrode after the step of manufacturing the positive electrode. 上記正極を加熱処理する工程では、示差走査熱量測定によって観察される上記ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)の融解開始温度をT1とし、上記加熱処理の温度をT2とした場合に、T1<T2の関係を満たすように上記加熱処理を行うことを特徴とする請求項27記載の非水電解質二次電池の製造方法。 In the step of heat-treating the positive electrode, when the melting start temperature of the poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) observed by differential scanning calorimetry is T 1 and the temperature of the heat treatment is T 2 , T 1 <nonaqueous electrolyte secondary battery manufacturing method according to claim 27, wherein the performing the heat treatment so as to satisfy the relation of T 2. 上記正極を作製する工程では、リチウム遷移金属複合酸化物と、ポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)とからなる正極合剤を、溶媒に分散させてスラリー状とし、正極集電体上に塗布し、乾燥させて上記正極を作製することを特徴とする請求項21記載の非水電解質二次電池の製造方法。 In the step of producing the positive electrode, a positive electrode mixture composed of a lithium transition metal composite oxide and poly (oxyethylene) or poly (oxypropylene) is dispersed in a solvent to form a slurry, and the mixture is formed on the positive electrode current collector. The method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 21, wherein the positive electrode is produced by applying and drying. 上記正極集電体上に塗布された正極合剤を乾燥させる際に、示差走査熱量測定によって観察されるポリ(オキシエチレン)またはポリ(オキシプロピレン)の融解開始温度をT1とし、上記乾燥の温度をT2とした場合に、T1<T2の関係を満たすように、上記正極集電体上に塗布された正極合剤を加熱して、乾燥させることを特徴とする請求項29記載の非水電解質二次電池の製造方法。 When drying the positive electrode mixture applied on the positive electrode current collector, a melting initiation temperature of poly observed by differential scanning calorimetry (oxyethylene) or poly (oxypropylene) and T 1, the drying 30. The positive electrode mixture applied on the positive electrode current collector is heated and dried so as to satisfy the relationship of T 1 <T 2 when the temperature is T 2. Of manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery.
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