JP2006127823A - Battery and manufacturing method of positive electrode - Google Patents

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由明 竹内
Yosuke Ushio
洋介 牛尾
Saori Tokutake
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery using a positive electrode providing sufficient conductivity while the adding amount of a conducting auxiliary is reduced as little as possible, and to provide a manufacturing method of the positive electrode. <P>SOLUTION: An electrode is manufactured in such a way that slurry prepared by dispersing flake graphite powder and/or vapor phase growth carbon fibers, and a binder in a solvent is applied to a current collector, the flake graphite powder and/or the vapor phase growth carbon fibers are oriented by a magnetic field, and the solvent is removed by drying, and the obtained electrode is used as the positive electrode of a lithium ion secondary battery. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、電池および正極の製造方法に関する。   The present invention relates to a battery and a method for producing a positive electrode.

近年、カメラ一体型VTR(Video Tape Recorder)、携帯電話、ノートPC(Personal Computer)等のポータブル電子機器は、小型軽量化が進んでいる。ポータブル電子機器の小型軽量化に伴い、電源として使用される二次電池は、エネルギー密度の向上が求められている。二次電池の中でも、特に、リチウムイオン二次電池は、従来の水系電解液二次電池である鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られるため特に有望である。   In recent years, portable electronic devices such as a camera-integrated VTR (Video Tape Recorder), a mobile phone, and a notebook PC (Personal Computer) have been reduced in size and weight. As portable electronic devices become smaller and lighter, secondary batteries used as power sources are required to improve energy density. Among secondary batteries, a lithium ion secondary battery is particularly promising because a large energy density can be obtained as compared with a lead battery and a nickel cadmium battery which are conventional aqueous electrolyte secondary batteries.

リチウムイオン二次電池において、特に、正極に使用されるLixMO2(式中、Mは一種以上の遷移金属を表し、xの値は電池の充放電状態に応じて異なる。なお、通常は0.05≦x≦1.10の数値を取る。)を主体とするリチウム複合酸化物等は、高い電圧を得られるので広く使用されている。 In the lithium ion secondary battery, in particular, LixMO 2 used for the positive electrode (wherein M represents one or more transition metals, and the value of x varies depending on the charge / discharge state of the battery. Lithium composite oxides mainly having a numerical value of 05 ≦ x ≦ 1.10) are widely used because a high voltage can be obtained.

しかしながら、リチウム複合酸化物を正極に使用する電池は、正極がLiを放出する充電状態は低い抵抗値を示すが、Liを吸蔵する放電状態は、高い抵抗値を示す。   However, a battery using a lithium composite oxide for the positive electrode shows a low resistance value when the positive electrode releases Li, but a high resistance value when the discharge state absorbs Li.

したがって、リチウム複合酸化物を活物質として使用する場合は、正極に導電助剤を添加したり、反応層を薄くして集電効率を高めたりすることによって、電池特性を確保している。これら4V以上となる電池の正極反応層の導電助剤には、高電位かつ優れた安定性を示す、炭素質導電助剤が広く用いられている。   Therefore, when lithium composite oxide is used as an active material, battery characteristics are secured by adding a conductive additive to the positive electrode or by thinning the reaction layer to increase current collection efficiency. Carbonaceous conductive assistants having a high potential and excellent stability are widely used as the conductive assistants for the positive electrode reaction layer of batteries having a voltage of 4 V or higher.

炭素導電助剤は、鱗片状黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック若しくは気相成長炭素繊維のうちのいずれか1種類、または混合で用いるのが一般的であり、例えば、下記の特許文献1および特許文献2には、炭素質導電助剤の具体的な例が記載されている。   The carbon conductive aid is generally used in any one of scale-like graphite, acetylene black, carbon black, or vapor-grown carbon fiber, or a mixture thereof. For example, the following Patent Document 1 and Patent Document 2 shows a specific example of the carbonaceous conductive additive.

特開平6−333558号公報、JP-A-6-333558, 特開2000−58066号公報JP 2000-58066 A

上述したように、従来のリチウムイオン二次電池の正極反応層においては、集電効率を高めて電池特性を確保するために炭素導電助剤を使用するのが一般的である。しかしながら、十分な電池特性を確保するためには、体積として相当量の導電助材を添加する必要があり、また、電池反応に直接寄与しない導電助剤は、反応活物質の充填を阻害している側面がある。   As described above, in the positive electrode reaction layer of a conventional lithium ion secondary battery, it is common to use a carbon conductive aid in order to increase the current collection efficiency and ensure the battery characteristics. However, in order to ensure sufficient battery characteristics, it is necessary to add a considerable amount of conductive aid as a volume, and conductive aids that do not directly contribute to the battery reaction inhibit the filling of the reaction active material. There is a side that is.

また、導電助剤は、電池の反応を助けるためだけに使用されるものであり、導電助剤自体は、電池容量に寄与しないので、必要最小限の添加量で、導電性を付与できる手法が望まれている。   In addition, the conductive auxiliary agent is used only to assist the reaction of the battery, and since the conductive auxiliary agent itself does not contribute to the battery capacity, there is a technique that can impart conductivity with the minimum necessary addition amount. It is desired.

したがって、この発明の目的は、導電助剤の添加量をできる限り少なく抑えつつ十分な導電性を発揮できる、正極を用いた電池および正極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 battery using a positive electrode and a method for producing the positive electrode, which can exhibit sufficient conductivity while suppressing the addition amount of the conductive auxiliary agent as much as possible.

上述した課題を解決するために、この発明の第1の態様は、
非水電解質電池であって、
鱗片黒鉛粉末および/または気相成長炭素繊維と結着剤とを溶媒に分散されてなるスラリーを集電体に塗布した後、磁場によって、スラリー中の鱗片状黒鉛粉末および/または気相成長炭素繊維を配向させて、溶媒を乾燥除去することにより製造された正極を用いることを特徴とする電池である。
In order to solve the above-described problem, the first aspect of the present invention is:
A non-aqueous electrolyte battery,
Scalar graphite powder and / or vapor-grown carbon fiber and a binder dispersed in a solvent are applied to a current collector, and then the flaky graphite powder and / or vapor-grown carbon in the slurry is applied by a magnetic field. A battery characterized by using a positive electrode produced by orienting fibers and drying and removing a solvent.

また、この発明の第2の態様は、
非水電解質電池用の正極の製造方法であって、
鱗片黒鉛粉末および/または気相成長炭素繊維と結着剤を溶媒に分散されてなるスラリーを集電体に塗布した後、磁場によって、スラリー中の鱗片状黒鉛粉末および/または気相成長炭素繊維を配向させて、溶媒を乾燥除去することを特徴とする正極の製造方法である。
The second aspect of the present invention is:
A method for producing a positive electrode for a non-aqueous electrolyte battery, comprising:
Scalar graphite powder and / or vapor-grown carbon fiber and a slurry in which a binder is dispersed in a solvent are applied to a current collector, and then the flake graphite powder and / or vapor-grown carbon fiber in the slurry is applied by a magnetic field. In which the solvent is dried and removed.

この発明によれば、導電助剤の添加量を少量に抑えつつ優れた特性を有するリチウムイオン二次電池を提供できるという効果を奏する。   According to this invention, there is an effect that it is possible to provide a lithium ion secondary battery having excellent characteristics while suppressing the addition amount of the conductive additive to a small amount.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

この発明は、以下の知見に基づくものである。上述したように、正極の導電助剤は、鱗片状黒鉛、アセチレンブラック、気相成長炭素繊維などが広く使用される。   The present invention is based on the following knowledge. As described above, scaly graphite, acetylene black, vapor grown carbon fiber, and the like are widely used as the conductive additive for the positive electrode.

一般的に、正極反応層は、以下に述べるように形成される。正極活物質であるリチウム複合酸化物粉末、導電助剤粉末、結着剤粉末を溶媒に分散し、スラリーとして金属集電体であるアルミニウム箔に塗布して乾燥する。ここで、このままでは反応層の充填が低いため、良好な導電性が得られないので、圧縮して充填性を高めたものが電極として使用される。   In general, the positive electrode reaction layer is formed as described below. A lithium composite oxide powder that is a positive electrode active material, a conductive additive powder, and a binder powder are dispersed in a solvent, applied as an slurry to an aluminum foil that is a metal current collector, and dried. Here, since the filling of the reaction layer is low as it is, good conductivity cannot be obtained. Therefore, the electrode having a high filling property by compression is used as the electrode.

鱗片状黒鉛は、高い導電性とともに柔軟性も高いため、活物質粒子間の隙間を埋めるように配され、優れた導電性を示す。しかし、この効果を得るためには、鱗片状黒鉛を多量に添加する必要があるので、容量充電率は低下する。その上、多量の鱗片状黒鉛は、電極反応層の空隙を埋めるで、活物質と電解液の接触面積を著しく低下させ、イオンの拡散性を低下させてしまう。したがって、より少ない導電助材の添加量で効果的な集電が求められる。   Since scaly graphite has high conductivity and high flexibility, it is arranged so as to fill the gaps between the active material particles and exhibits excellent conductivity. However, in order to obtain this effect, it is necessary to add a large amount of scaly graphite, so that the capacity charge rate decreases. In addition, a large amount of scaly graphite fills the gaps in the electrode reaction layer, thereby significantly reducing the contact area between the active material and the electrolyte and reducing the diffusibility of ions. Therefore, effective current collection is required with a smaller amount of conductive additive added.

また、鱗片状黒鉛粉末は、粒子内の抵抗に異方性があり、層面(002)面の面内方向の電気抵抗率が面方向の電気抵抗率の約1000倍程度ある。したがって、鱗片状黒鉛の層面を集電体に対し垂直に配向させることができれば、集電効率を高めることができ、添加量を減らすことが可能になる。   Moreover, the scaly graphite powder has anisotropy in the resistance in the particles, and the electrical resistivity in the in-plane direction of the layer surface (002) is about 1000 times the electrical resistivity in the surface direction. Therefore, if the layer surface of scaly graphite can be oriented perpendicularly to the current collector, the current collection efficiency can be increased and the amount added can be reduced.

さらに、また、平板状である鱗片状黒鉛は、スラリーとして集電体に塗布したときに、集電体の面に平行に配向しやすい性質があるが、スラリーから塗膜を形成した直後に、塗膜に磁場を印加すれば鱗片状黒鉛を配向させることができる。   Furthermore, the flat graphite flake graphite, when applied to the current collector as a slurry, has the property of being easily oriented in parallel to the surface of the current collector, but immediately after forming the coating film from the slurry, Scale-like graphite can be oriented by applying a magnetic field to the coating film.

この磁場の磁束密度は100mT〜1500mTが好ましく、印加する時間は磁束密度、スラリー粘度や塗膜の厚み等によって適宜調整できる。この後、速やかに溶剤を乾燥除去することによって、配向した状態で固定化できる。   The magnetic flux density of this magnetic field is preferably 100 mT to 1500 mT, and the application time can be appropriately adjusted depending on the magnetic flux density, slurry viscosity, coating thickness, and the like. Thereafter, the solvent can be quickly removed by drying to fix it in an oriented state.

気相成長炭素繊維についても、繊維長方向の方が低抵抗であるため、上述したように、同様に、集電体の面に対して繊維長方向を垂直方向に配向させることにより、少ない添加量で高い集電性を発揮できる。   As for vapor-grown carbon fibers, since the resistance in the fiber length direction is lower, as described above, the addition is less by orienting the fiber length direction in the direction perpendicular to the surface of the current collector. High current collection capacity can be achieved.

なお、上述したように、集電体に対し垂直方向に導電助剤が配向していると、サイクルを繰り返しても、集電体と反応層間の抵抗は増加しにくい。   As described above, when the conductive additive is oriented in a direction perpendicular to the current collector, the resistance between the current collector and the reaction layer hardly increases even if the cycle is repeated.

したがって、負極に、膨張・収縮が大きい反応層、例えば、リチウムを吸蔵・放出可能な金属化合物等を用いることによる、正極反応面の圧力の大きな変動の繰り返しがある場合は、特に効果的である。   Therefore, it is particularly effective when the negative electrode has repeated large fluctuations in the pressure on the positive electrode reaction surface due to the use of a reaction layer having a large expansion / contraction, such as a metal compound capable of occluding and releasing lithium. .

以下、正極活物質について説明する。この発明による、正極活物質は、LixMO2(式中、Mは一種以上の遷移金属を表し、xは電池の充放電状態によって異なり、通常0.05≦x≦1.10である)を主体とするリチウム複合酸化物等を使用できる。このリチウム複合酸化物を構成する遷移金属Mとしては、Co、Ni、Mn等が好ましい。 Hereinafter, the positive electrode active material will be described. The positive electrode active material according to the present invention is Li x MO 2 (wherein M represents one or more transition metals, x varies depending on the charge / discharge state of the battery, and is generally 0.05 ≦ x ≦ 1.10.) Lithium composite oxide mainly composed of can be used. As the transition metal M constituting this lithium composite oxide, Co, Ni, Mn and the like are preferable.

このようなリチウム複合酸化物の具体例としては、LiCoO2、LiNiO2、LixNiyCo1-y2(式中、x、y、は電池の充放電状態によって異なり、通常0<x<1、0.7<y<1.02である)、スピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物等を例示できる。 Specific examples of such a lithium composite oxide include LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li x Ni y Co 1-y O 2 (wherein x and y vary depending on the charge / discharge state of the battery, and generally 0 <x <1, 0.7 <y <1.02), and lithium manganese composite oxide having a spinel structure.

上述したリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度的に優れた正極活物質となる。電池正極には、これらの正極活物質の複数種を混合して使用してもよい。   The lithium composite oxide described above can generate a high voltage and becomes a positive electrode active material excellent in energy density. For the battery positive electrode, a mixture of a plurality of these positive electrode active materials may be used.

以下、正極集電体について説明する。正極集電体は、機械的特性、化学的安定性、導電性等を鑑みて、材質や形態は適宜選択される。この発明においては、アルミニウムを好適に使用できる。   Hereinafter, the positive electrode current collector will be described. The material and form of the positive electrode current collector are appropriately selected in view of mechanical properties, chemical stability, conductivity, and the like. In the present invention, aluminum can be preferably used.

以下、正極結着剤について説明する。正極には、公知の結着剤を使用できる。例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンと共重合可能な単量体との共重合物などを好適に使用できる。   Hereinafter, the positive electrode binder will be described. A known binder can be used for the positive electrode. For example, polyvinylidene fluoride, a copolymer of monomers copolymerizable with vinylidene fluoride, and the like can be suitably used.

以下、導電剤について説明する。この発明に用いられるカーボンブラックは、どのようなものでも好適に使用できる。具体的には、サーマル法、アセチレン分解法、コンタクト法、ランプ・松煙法、ガスファーネス法、オイルファーネス法で作製したカーボンブラックを例示することできる。   Hereinafter, the conductive agent will be described. Any carbon black can be suitably used for the present invention. Specifically, carbon black produced by a thermal method, an acetylene decomposition method, a contact method, a lamp / pine smoke method, a gas furnace method, and an oil furnace method can be exemplified.

また、これらの製法により生成されるカーボンブラックの具体例はアセチレンブラック、ケッチェンブラック、サーマルブラック、ファーネスブラックが挙げられる。   Specific examples of carbon black produced by these production methods include acetylene black, ketjen black, thermal black, and furnace black.

鱗片状黒鉛には、易黒鉛化炭素を2400〜3000℃程度で焼成することによって得られる人造黒鉛と、天然に産する天然黒鉛がある。いずれの黒鉛も黒鉛結晶構造がよく発達して高純度のものが好適に使用可能である。   The scaly graphite includes artificial graphite obtained by firing graphitizable carbon at about 2400 to 3000 ° C. and naturally occurring natural graphite. Any graphite can be suitably used that has a well-developed graphite crystal structure and high purity.

気相成長炭素繊維は、ベンゼン等の有機物蒸気を1000℃程度の温度となされた基板上に直接流し、鉄微粒子等を触媒として炭素結晶を成長させることで得ることができる。   Vapor-grown carbon fiber can be obtained by flowing an organic vapor such as benzene directly on a substrate having a temperature of about 1000 ° C. and growing carbon crystals using iron fine particles as a catalyst.

繊維状炭素を気相成長法によって生成する場合において、出発原料として気体状となりうる有機物であればいずれも使用できる。例えば、エチレン、プロパン等の常温で気体状で存在するもの、あるいは、熱分解温度以下の温度で加熱気化できる有機物が使用可能である。   In the case where fibrous carbon is produced by a vapor phase growth method, any organic substance that can be gaseous as a starting material can be used. For example, it is possible to use ethylene, propane or the like that exists in a gaseous state at room temperature, or an organic substance that can be heated and vaporized at a temperature lower than the thermal decomposition temperature.

気化した有機物は、直接高温の基板上に放出されることで、繊維状炭素として結晶成長する。この際の温度は400℃〜1500℃程度が好ましい。また、温度は、出発原料である有機物の種類によって適宜選択される。結晶成長の際は、結晶成長を促進するために、触媒を使用することもできる。   The vaporized organic matter is released directly onto a high-temperature substrate, so that the crystal grows as fibrous carbon. The temperature at this time is preferably about 400 ° C to 1500 ° C. The temperature is appropriately selected depending on the type of organic material that is the starting material. During crystal growth, a catalyst may be used to promote crystal growth.

触媒には、微粒子化した鉄やニッケルまたはこれらの混合物等を使用するできる。また、黒鉛化触媒と称される金属やその酸化物も触媒として機能する。なお、触媒は、出発原料である有機物の種類によって適宜選択される。得られた炭素繊維を2000℃以上、好ましくは2500℃以上で黒鉛化したものも好適に使用できる。これらの繊維径と繊維長は、適宜選択される。   As the catalyst, finely divided iron, nickel, a mixture thereof, or the like can be used. A metal called a graphitization catalyst and its oxide also function as a catalyst. In addition, a catalyst is suitably selected according to the kind of organic substance which is a starting material. The obtained carbon fiber graphitized at 2000 ° C. or higher, preferably 2500 ° C. or higher can be suitably used. These fiber diameters and fiber lengths are appropriately selected.

以下、スラリー塗布について説明する。スラリーは、正極活物質、結着剤、少なくとも鱗片状黒鉛または/および気相成長炭素繊維からなる導電剤をN-メチル−2ピロリドン(NMP)に攪拌・分散して作製される。また、スラリーにはその他の添加剤を加えてもよい。   Hereinafter, slurry application will be described. The slurry is prepared by stirring and dispersing a positive electrode active material, a binder, a conductive agent composed of at least scaly graphite or / and vapor grown carbon fiber in N-methyl-2pyrrolidone (NMP). Further, other additives may be added to the slurry.

図1は、この発明による正極の製造工程を模式的に表した図である。スラリー2をドクタブレード3などの塗膜形成器で、基材となる集電体1に均一に塗布し、磁場印加装置4で、磁場を印加する。印加する磁場は100mT〜1500mTが好ましく、印加する時間は、スラリーの粘度、塗膜の厚み、磁束密度等の条件により適宜調整される。磁場を印加して、鱗片状黒鉛または/および気相成長炭素繊維を配向させた後、乾燥炉5で、溶剤を乾燥除去して固定化し、これをプレス機6で成形して電極とする。図1は、便宜上、スラリー塗布の全工程を連続で示しているが、各々の工程をバッチで処理してもよい。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a manufacturing process of a positive electrode according to the present invention. The slurry 2 is uniformly applied to the current collector 1 as a base material by a coating film forming device such as a doctor blade 3, and a magnetic field is applied by the magnetic field applying device 4. The magnetic field to be applied is preferably 100 mT to 1500 mT, and the application time is appropriately adjusted depending on conditions such as the viscosity of the slurry, the thickness of the coating film, and the magnetic flux density. After applying a magnetic field to orient the scaly graphite or / and the vapor-grown carbon fiber, the solvent is dried and removed in the drying furnace 5 and fixed, and this is molded by the press 6 to be an electrode. Although FIG. 1 shows all the steps of slurry application continuously for convenience, each step may be processed in batches.

以下、負極について説明する。負極は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体の片面または両面に、負極合剤層が設けられた構造を有している。負極合剤層の配置は少なくとも正極反応層と必ず対向するように配置されていればよい。負極集電体は、例えば、銅(Cu)箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔、あるいは金属メッシュなどを好適に使用できる。   Hereinafter, the negative electrode will be described. The negative electrode has, for example, a structure in which a negative electrode mixture layer is provided on one surface or both surfaces of a negative electrode current collector having a pair of opposed surfaces. The negative electrode mixture layer may be arranged so as to be surely opposed to at least the positive electrode reaction layer. As the negative electrode current collector, for example, a metal foil such as a copper (Cu) foil, a nickel foil or a stainless steel foil, or a metal mesh can be suitably used.

負極合剤層は、負極活物質の粒子と、必要に応じてポリビニリデンフルオライドなどの結着剤とを含んで構成されている。負極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な金属,半金属,合金および化合物が挙げられ、高い容量を得るためには、これらのうちの少なくとも1種を含むことが好ましい。   The negative electrode mixture layer is configured to include particles of a negative electrode active material and a binder such as polyvinylidene fluoride as necessary. Examples of the negative electrode active material include metals, metalloids, alloys and compounds capable of inserting and extracting lithium, and in order to obtain a high capacity, it is preferable to include at least one of these.

ここで、半金属とは、半金属元素の単体を示す。また、この発明において、合金には、2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とからなるものも含める。その組織には固溶体,共晶(共融混合物),金属間化合物あるいはこれらのうちの2種以上が共存するものがある。   Here, the semimetal refers to a single metalloid element. In the present invention, the alloy includes an alloy composed of one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to an alloy composed of two or more metal elements. Some of the structures include solid solutions, eutectics (eutectic mixtures), intermetallic compounds, or those in which two or more of these coexist.

リチウムを吸蔵・放出可能な金属あるいは半金属としては、例えば、スズ(Sn),鉛(Pb),アルミニウム,インジウム(In),ケイ素(Si),亜鉛(Zn),アンチモン(Sb),ビスマス(Bi),カドミウム(Cd),マグネシウム(Mg),ホウ素(B),ガリウム(Ga),ゲルマニウム(Ge),ヒ素(As),銀(Ag),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y)またはハフニウム(Hf)が挙げられる。   Examples of metals or metalloids capable of inserting and extracting lithium include tin (Sn), lead (Pb), aluminum, indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony (Sb), bismuth ( Bi), cadmium (Cd), magnesium (Mg), boron (B), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), zirconium (Zr), yttrium (Y) or hafnium ( Hf).

また、リチウムを吸蔵・放出可能な合金および化合物としては、例えば、化学式Map MbqMcrで表されるものが挙げられる。これら化学式において、Maはリチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表し、Mbは非金属元素の少なくとも1種を表し、McはMa以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表す。また、p、qおよびrの値はそれぞれp>0、q≧0、r≧0である。 As the capable of intercalating and deintercalating lithium alloys and compounds, for example, those represented by the chemical formula Ma p Mb q Mc r. In these chemical formulas, Ma represents at least one metal element and metalloid element capable of forming an alloy with lithium, Mb represents at least one metal element, and Mc represents a metal element and metalloid other than Ma. Represents at least one of the elements; The values of p, q, and r are p> 0, q ≧ 0, and r ≧ 0, respectively.

中でも、化学式MIIab(MIIは、スズおよびケイ素のうちの少なくとも一方を表し、Nはスズおよびケイ素以外の元素のうちの少なくとも1種をそれぞれ表す。)で表される金属間化合物が好ましい。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。 Among these, an intermetallic compound represented by the chemical formula MII a N b (MII represents at least one of tin and silicon, and N represents at least one of elements other than tin and silicon, respectively) is preferable. . These may be crystalline or amorphous.

化学式MIIabで表される金属間化合物について具体的に例示すると、AsSn,AuSn,CaSn3,CeSn3,CoCu2Sn,Co2MnSn,CoNiSn,CoSn2,Co3Sn2,CrCu2Sn,Cu2FeSn,CuMgSn,Cu2MnSn,Cu4MnSn,Cu2NiSn,CuSn,Cu3Sn,Cu6Sn5,FeSn2,IrSn,IrSn2,LaSn3,MgNi2Sn,Mg2Sn,MnNi2Sn,MnSn2,Mn2Sn,Mo3Sn,Nb3Sn,NdSn3,NiSn,Ni3Sn2,PdSn,Pd3Sn,Pd3Sn2,PrSn3,PtSn,PtSn2,Pt3Sn,PuSn3,RhSn,Rh3Sn2,RuSn2,SbSn,SnTi2,Sn3U,SnV3,BeSiZr,CoSi2,β−Cr3Si,Cu3Mg2Si,Fe3Si,Mg2Si,MoSi2,Nb3Si,NiSi2,θ−Ni2Si,β−Ni3Si,ReSi2,α−RuSi,SiTa2,Si2Th,Si2U,β−Si2U,Si3U,SiV3,Si2WあるいはSiZr2などが挙げられる。 Specific examples of the intermetallic compound represented by the chemical formula MII a N b are AsSn, AuSn, CaSn 3 , CeSn 3 , CoCu 2 Sn, Co 2 MnSn, CoNiSn, CoSn 2 , Co 3 Sn 2 , CrCu 2 Sn. , Cu 2 FeSn, CuMgSn, Cu 2 MnSn, Cu 4 MnSn, Cu 2 NiSn, CuSn, Cu 3 Sn, Cu 6 Sn 5 , FeSn 2 , IrSn, IrSn 2 , LaSn 3 , MgNi 2 Sn, Mg 2 Sn, MnNi 2 Sn, MnSn 2 , Mn 2 Sn, Mo 3 Sn, Nb 3 Sn, NdSn 3 , NiSn, Ni 3 Sn 2 , PdSn, Pd 3 Sn, Pd 3 Sn 2 , PrSn 3 , PtSn, PtSn 2 , Pt 3 Sn , PuSn 3 , RhSn, Rh 3 Sn 2 , RuSn 2 , SbSn, SnTi 2 , Sn 3 U, SnV 3 , BeSiZ r, CoSi 2 , β-Cr 3 Si, Cu 3 Mg 2 Si, Fe 3 Si, Mg 2 Si, MoSi 2 , Nb 3 Si, NiSi 2 , θ-Ni 2 Si, β-Ni 3 Si, ReSi 2 , Examples include α-RuSi, SiTa 2 , Si 2 Th, Si 2 U, β-Si 2 U, Si 3 U, SiV 3 , Si 2 W, and SiZr 2 .

また、スズおよびケイ素のうちの少なくとも一方を含む複合酸化物も好ましい。この複合酸化物としては、例えば、化学式SnMIIIcd(MIIIはケイ素,ゲルマニウム,鉛,ビスマス,アンチモン,リン,ホウ素,アルミニウムおよびヒ素からなる群のうちの少なくとも1種を表し、cは0〜4の数、dは1〜10の数をそれぞれ表す。)、SnMIVef(MIVはゲルマニウム,鉛,ビスマス,アンチモン,リン,ホウ素,アルミニウムおよびヒ素からなる群のうちの少なくとも1種を表し、eは0〜4の数、fは1〜10の数をそれぞれ表す。)、SnSiMghi(MVはゲルマニウム,鉛,ビスマス,アンチモン,リン,ホウ素,アルミニウムおよびヒ素からなる群のうちの少なくとも1種を表し、g,hおよびiは、0.1≦g+h≦4、0.05≦g≦2、1.1≦i≦10をそれぞれ満たす数である。)がある。 A composite oxide containing at least one of tin and silicon is also preferable. As this complex oxide, for example, chemical formula SnMIII c O d (MIII represents at least one selected from the group consisting of silicon, germanium, lead, bismuth, antimony, phosphorus, boron, aluminum and arsenic, and c is 0 to 4 number, d represents each number of 1~10.), SnMIV e O f (MIV represents germanium, lead, bismuth, antimony, phosphorus, boron, at least one selected from the group consisting of aluminum and arsenic E represents a number from 0 to 4, f represents a number from 1 to 10, and SnSiM g V h O i (MV represents a group consisting of germanium, lead, bismuth, antimony, phosphorus, boron, aluminum and arsenic). At least one of them is represented, and g, h, and i are numbers satisfying 0.1 ≦ g + h ≦ 4, 0.05 ≦ g ≦ 2, and 1.1 ≦ i ≦ 10, respectively. )

このような複合酸化物について、具体的に例示すると、SnSi0.011.02,SnGe0.011.02,SnPb0.051.1,SnSi0.1Ge0.1Pb0.12.6,SnSi0.2Ge0.12.6,SnSi0.72.4,SnGe0.72.4,SnSi0.82.6,SnSiO3,SnPbO3,SnSi0.9Ge0.13,SnSi0.8Ge0.23,SnSi0.8Pb0.23,SnSi0.8Ge0.1Pb0.13,SnSi1.23.4,SnSi26,SnB0.011.015,SnAl0.011.015,SnP0.012.015,SnP0.051.125,SnB0.051.075,SnP0.11.25SnB0.11.15,SnP0.31.75,SnB0.72.05,SnP0.83,SnPO3.5,SnBO2.5,SnSi0.250.20.23,SnSi0.50.20.23,SnSi0.80.23.1,SnSi0.80.22.9,SnSi0.8Al0.22.9,SnSi0.6Al0.20.22.8,SnSi0.6Al0.20.23,SnSi0.60.20.23,SnSi0.4Al0.20.42.7,SnSi0.6Al0.10.10.33.25,SnSi0.6Al0.10.30.13.05,SnSi0.5Al0.30.40.23.55,SnSi0.5Al0.30.40.54.30あるいはSnSi0.8Al0.30.20.23.85などが挙げられる。 Specific examples of such composite oxides include SnSi 0.01 O 1.02 , SnGe 0.01 O 1.02 , SnPb 0.05 O 1.1 , SnSi 0.1 Ge 0.1 Pb 0.1 O 2.6 , SnSi 0.2 Ge 0.1 O 2.6 , SnSi 0.7 O 2.4 , SnGe 0.7 O 2.4 , SnSi 0.8 O 2.6 , SnSiO 3 , SnPbO 3 , SnSi 0.9 Ge 0.1 O 3 , SnSi 0.8 Ge 0.2 O 3 , SnSi 0.8 Pb 0.2 O 3 , SnSi 0.8 Ge 0.1 Pb 0.1 O 3 , SnSi 1.2 O 3.4 SnSi 2 O 6 , SnB 0.01 O 1.015 , SnAl 0.01 O 1.015 , SnP 0.01 O 2.015 , SnP 0.05 O 1.125 , SnB 0.05 O 1.075 , SnP 0.1 O 1.25 SnB 0.1 O 1.15 , SnP 0.3 O 1.75 , SnB 0.7 O 2.05 , SnP 0.8 O 3, SnPO 3.5, SnBO 2.5, SnSi 0.25 P 0.2 B 0.2 O 3, SnSi 0.5 P 0.2 B 0.2 O 3, SnSi 0.8 0.2 O 3.1, SnSi 0.8 B 0.2 O 2.9, SnSi 0.8 Al 0.2 O 2.9, SnSi 0.6 Al 0.2 B 0.2 O 2.8, SnSi 0.6 Al 0.2 P 0.2 O 3, SnSi 0.6 B 0.2 P 0.2 O 3, SnSi 0.4 Al 0.2 B 0.4 O 2.7 , SnSi 0.6 Al 0.1 B 0.1 P 0.3 O 3.25 , SnSi 0.6 Al 0.1 B 0.3 P 0.1 O 3.05 , SnSi 0.5 Al 0.3 B 0.4 P 0.2 O 3.55 , SnSi 0.5 Al 0.3 B 0.4 P 0.5 O 4.30 or SnSi 0.8 Al 0.3 B 0.2 P 0.2 O 3.85 and the like.

なお、このような負極活物質は、例えば、メカニカルアロイング法、または原料を混合して不活性雰囲気下あるいは還元性雰囲気下で加熱処理する方法により作製される。   In addition, such a negative electrode active material is produced by, for example, a mechanical alloying method or a method in which raw materials are mixed and heat-treated in an inert atmosphere or a reducing atmosphere.

また、負極合剤層は、リチウムと合金を形成可能な金属元素若しくは半金属元素の単体、または合金若しくは化合物に加えて、他の負極活物質を含んでいてもよい。   Further, the negative electrode mixture layer may contain another negative electrode active material in addition to a single metal element or metalloid element capable of forming an alloy with lithium, an alloy or a compound.

他の負極活物質としては、リチウムを吸蔵・放出可能な炭素質材料,金属酸化物あるいは高分子材料などが挙げられる。なお、炭素質材料としては、例えば、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,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,炭素繊維,活性炭あるいはカーボンブラック類が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス,ニードルコークスあるいは石油コークスなどがあり、有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。また、金属酸化物としては酸化スズ(SnO2)などが挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどが挙げられる。 Examples of other negative electrode active materials include carbonaceous materials, metal oxides, and polymer materials capable of inserting and extracting lithium. Examples of carbonaceous materials include non-graphitizable carbon, artificial graphite, natural graphite, pyrolytic carbons, cokes, graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, carbon fibers, activated carbon or Examples thereof include carbon blacks. Of these, coke includes pitch coke, needle coke, and petroleum coke. Organic polymer compound fired bodies are carbonized by firing polymer materials such as phenol resin and furan resin at an appropriate temperature. What you did. Examples of the metal oxide include tin oxide (SnO 2 ), and examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole.

なお、リチウムは、電池製造後に電池内で電気化学的に負極活物質に吸蔵されてもよく、電池製造後あるいは電池製造前に、正極あるいは正極以外のリチウム源から供給され電気化学的に負極活物質に吸蔵されても構わない。また、負極活物質の合成の際に含有するようにしてもよい。このような材料から負極を形成するに際しては、公知の結着剤等を添加することができる。   Lithium may be occluded electrochemically in the negative electrode active material in the battery after the battery is manufactured, and supplied from a positive electrode or a lithium source other than the positive electrode after the battery is manufactured or before the battery is manufactured. It may be occluded by the substance. Moreover, you may make it contain in the case of the synthesis | combination of a negative electrode active material. In forming the negative electrode from such a material, a known binder or the like can be added.

電解質としては、非水溶媒に電解質塩を溶解させた非水電解液、電解質塩を含有させた固体電解質、有機高分子に非水溶媒と電解質塩を含浸させたゲル状電解質のいずれも用いることができる。   As the electrolyte, any of a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent, a solid electrolyte in which an electrolyte salt is contained, and a gel electrolyte in which an organic polymer is impregnated with a nonaqueous solvent and an electrolyte salt are used. Can do.

非水電解液は、有機溶媒と電解質とを適宜組み合わせて調製されるが、これら有機溶媒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、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、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、アニソール、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エステル等が挙げられる。   The nonaqueous electrolytic solution is prepared by appropriately combining an organic solvent and an electrolyte, and any organic 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, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4 Examples thereof include methyl 1,3 dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methyl sulfolane, acetonitrile, propionitrile, anisole, acetate ester, butyrate ester, propionate ester and the like.

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、ヨウ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(エチレンオキサイド)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 inorganic solid electrolytes include lithium nitride and lithium iodide. A polymer solid electrolyte is composed of an electrolyte salt and a polymer compound that dissolves the electrolyte salt. The polymer compound is composed of an ether polymer such as poly (ethylene oxide) or a crosslinked product, a poly (methacrylate) ester, an acrylate, or the like. It can be used alone, copolymerized or mixed in the molecule.

ゲル状電解質のマトリックスとしては、非水電解液を吸収してゲル化するものであれば種々の高分子を利用できる.たとえばポリ(ビニリデンフルオライド)やポリ(ビニリデンフルオライド-co-ヘキサフルオロプロピレン)などのフッ素系高分子、ポリ(エチレンオキサイド)や同架橋体などのエーテル系高分子、また、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付与する。   As the matrix of the gel electrolyte, various polymers can be used as long as they can gel by absorbing the non-aqueous electrolyte. 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 cross-linked products thereof, and poly (acrylonitrile) Can be used. 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.

電解質中で用いられる電解質塩は、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、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiCl、LiBr等である。 Any electrolyte salt used in the electrolyte 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 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiCl, LiBr, etc.

以下、実施例によりこの発明を具体的に説明するが、この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, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
まず、一般式LixNiyCozAl(1-y-z)2で表される複合リチウム酸化物を合成した。硫酸ニッケルと硫酸コバルトとを所定の配合にて溶解し、この溶液に水酸化ナトリウム溶液を添加して、ニッケルおよびコバルトの共沈水酸化物を得た。なお、この共沈水酸化物の平均粒径は10μmであった。
<Example 1>
First, a composite lithium oxide represented by the general formula Li x Ni y Co z Al (1-yz) O 2 was synthesized. Nickel sulfate and cobalt sulfate were dissolved in a predetermined composition, and a sodium hydroxide solution was added to this solution to obtain a coprecipitated hydroxide of nickel and cobalt. The average particle size of the coprecipitated hydroxide was 10 μm.

次に、この共沈水酸化物を乾燥させ、アルミニウム化合物として水酸化アルミニウム(Al(OH)3)を添加し、撹拌、混合した。なお、この水酸化アルミニウムは、平均粒径を5μmとし、最大粒径を10μm以下となるように予め調整してある。また、このときのニッケル、コバルト及びアルミニウムの添加量は、合成後のLixNiyCoAl(1-y-z)2中の元素比率が、Ni:Co:Al=80:15:5となるように調製した。 Next, the coprecipitated hydroxide was dried, aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) was added as an aluminum compound, and the mixture was stirred and mixed. The aluminum hydroxide is adjusted in advance so that the average particle size is 5 μm and the maximum particle size is 10 μm or less. At this time, the addition amount of nickel, cobalt and aluminum is such that the element ratio in Li x Ni y CoAl (1-yz) O 2 after synthesis is Ni: Co: Al = 80: 15: 5. Prepared.

次に、上述の共沈水酸化物と水酸化アルミニウムとの混合物に水酸化リチウム一水塩を混合し、前駆体とした。このとき、合成後のLixNiyCozAl(1-y-z)2中の元素比率が、リチウム:(ニッケル+コバルト+アルミニウム)=1:1となるように調製した。 Next, lithium hydroxide monohydrate was mixed with the above mixture of the coprecipitated hydroxide and aluminum hydroxide to obtain a precursor. At this time, Li x Ni y Co z Al (1-yz) element ratio in O 2 in the synthesized lithium :( nickel + cobalt + aluminum) = 1: was prepared to be 1.

次に、この前駆体を、酸素雰囲気中、800℃にて5時間焼成し、LiNi0.8Co0.15Al0.052の組成で表される複合リチウム酸化物を得た。この複合リチウム酸化物について粉末X線回折を行った結果、未反応の水酸化物及びアルミン酸リチウム等の不純物のピークは認められず、LiNiO2に準拠した均一層の化合物が合成されたことがわかった。 Next, this precursor was calcined at 800 ° C. for 5 hours in an oxygen atmosphere to obtain a composite lithium oxide represented by a composition of LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 . As a result of performing powder X-ray diffraction on this composite lithium oxide, no peaks of impurities such as unreacted hydroxide and lithium aluminate were observed, and a uniform layer compound based on LiNiO 2 was synthesized. all right.

さらに、電子顕微鏡で観察したところ、図2に示すように、この活物質は、微細な結晶粒子が凝集した2次粒子であった。このLiNi0.8Co0.15Al0.052を95重量部、結着剤となるポリフッ化ビニリデンを3重量部、導電剤となる鱗片状黒鉛を2重量部として正極合剤を調整した。続いて、この正極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとした。 Furthermore, when observed with an electron microscope, as shown in FIG. 2, the active material was secondary particles in which fine crystal particles were aggregated. A positive electrode mixture was prepared using 95 parts by weight of this LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and 2 parts by weight of flake graphite as a conductive agent. Subsequently, this positive electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to obtain a positive electrode mixture slurry.

次いで、正極合剤スラリーをアルミニウム箔よりなる正極集電体に均一に塗布し、塗布面に対して垂直方向に磁場が印加されるように、一対の電磁石で磁束密度1000mTを10秒間印加した。ついでこの塗膜を乾燥させた。反応層の対真比重充填率が75%となるようにプレスして、集電体と反応層をあわせた厚みが100μmの電極を得た。これを直径15.5mmの円形のペレットに打ち抜いて正極とした。   Next, the positive electrode mixture slurry was uniformly applied to a positive electrode current collector made of aluminum foil, and a magnetic flux density of 1000 mT was applied for 10 seconds with a pair of electromagnets so that a magnetic field was applied in a direction perpendicular to the application surface. Subsequently, this coating film was dried. The reaction layer was pressed so that the true specific gravity filling ratio was 75% to obtain an electrode having a thickness of 100 μm including the current collector and the reaction layer. This was punched into a circular pellet having a diameter of 15.5 mm to obtain a positive electrode.

次いで、負極を次に述べるように作製した。銅50質量部とスズ50質量部となるように、銅およびスズを秤量したのち石英管にいれてアルゴン(Ar)雰囲気中で高周波溶融炉にて溶融した。その後、これを直径200mm、幅20mm、回転速度3000rpmの銅回転ディスクにキャスティングして急冷し、リボン状の銅スズ(CuSn)合金片を得た。得られたリボン状の銅スズ合金片をボールミルを用いてアルゴン雰囲気で粉砕し、粒子状の粉末とした。得られた粉末を63μmのふるいで分級し、負極活物質とした。分級により得られた粉末の平均粒径は25μmであった。   Next, a negative electrode was produced as described below. Copper and tin were weighed so as to be 50 parts by mass of copper and 50 parts by mass of tin, and then put into a quartz tube and melted in a high-frequency melting furnace in an argon (Ar) atmosphere. Thereafter, this was cast on a copper rotating disk having a diameter of 200 mm, a width of 20 mm, and a rotation speed of 3000 rpm, and quenched to obtain a ribbon-like copper tin (CuSn) alloy piece. The obtained ribbon-like copper-tin alloy piece was pulverized in an argon atmosphere using a ball mill to obtain a particulate powder. The obtained powder was classified with a 63 μm sieve to obtain a negative electrode active material. The average particle size of the powder obtained by classification was 25 μm.

次いで、負極活物質として、更にカーボンブラックおよび人造黒鉛の粒子状の粉末を用意し、得られた銅スズ合金60gとカーボンブラック2gと人造黒鉛28gと、結着剤であるポリビニリデンフルオライド10gとを混合し、負極合剤を調整した。   Next, carbon black and artificial graphite particulate powder were further prepared as the negative electrode active material, 60 g of the obtained copper tin alloy, 2 g of carbon black, 28 g of artificial graphite, and 10 g of polyvinylidene fluoride as a binder, Were mixed to prepare a negative electrode mixture.

続いて、この負極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーとし、厚み15μmの銅箔よりなる負極集電体に塗布して乾燥させ、プレスして集電体と反応層をあわせた厚みが60μmの電極を得た。これを直径16.5mmの円形のペレットに打ち抜いて負極とした。   Subsequently, the negative electrode mixture is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a negative electrode mixture slurry, which is applied to a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 15 μm, dried, pressed and collected. An electrode having a thickness of 60 μm was obtained by combining the electric body and the reaction layer. This was punched into a circular pellet having a diameter of 16.5 mm to obtain a negative electrode.

得られた正極、負極および厚さ25μmの微孔性ポリプロピレンフィルム3からなるセパレータを順次積層し、炭酸エチレン(EC)20重量%と炭酸ジメチル80重量%との混合溶媒中にLiPF61.5mol/Lとを溶解させた非水電解液を注入して、直径20mm、高さ1.6mmのコイン型セルを作製した。なお、電池缶5には内部がアルミクラッドになったものを使用した。これを電池1とした。同様に、下記の表1に示すような組成で電池2〜電池5を作成した。 The obtained positive electrode, negative electrode, and separator made of a microporous polypropylene film 3 having a thickness of 25 μm were sequentially laminated, and LiPF 6 1.5 mol in a mixed solvent of 20% by weight of ethylene carbonate (EC) and 80% by weight of dimethyl carbonate. A non-aqueous electrolyte in which / L was dissolved was injected to produce a coin-type cell having a diameter of 20 mm and a height of 1.6 mm. The battery can 5 used was an aluminum clad inside. This was designated as battery 1. Similarly, batteries 2 to 5 were prepared with the compositions shown in Table 1 below.

<比較例1>
実施例1の正極作製において、磁場を印加しなかった以外は、同様にして電池6〜電池10を作製した。
<Comparative Example 1>
Batteries 6 to 10 were produced in the same manner except that no magnetic field was applied in the production of the positive electrode of Example 1.

<評価>
電池を組立てた後、正極の電流密度1mA/cm2、上限電圧4.2Vで定電流定電圧充電を電流が0.01mA/cm2になるまで実施した。その後、正極電流密度0.5mA/cm2で2.0Vまで定電流で放電して初回容量とし、再度、充電して10mA/cm2で2.0Vまで定電流で放電した。初回容量に対する10mA/cm2負荷の容量維持率を算出した。
<Evaluation>
After assembling the battery, constant current and constant voltage charging was carried out at a positive electrode current density of 1 mA / cm 2 and an upper limit voltage of 4.2 V until the current reached 0.01 mA / cm 2 . Thereafter, the positive electrode current density was discharged at a constant current of up to 2.0 V at a current density of 0.5 mA / cm 2 to obtain the initial capacity, and the battery was charged again and discharged at a constant current of 10 mA / cm 2 to 2.0 V at a constant current. The capacity retention rate of 10 mA / cm 2 load relative to the initial capacity was calculated.

下記の表1は、上述した実施例1と比較例1の評価をまとめたものである。   Table 1 below summarizes the evaluation of Example 1 and Comparative Example 1 described above.

<実施例2>
LiNi0.8Co0.15Al0.052を96.4重量部、結着剤となるポリフッ化ビニリデンを3重量部、導電剤となる気相成長炭素繊維を0.1重量部、ケッチェンブラック(ケッチェンブラックインターナショナル製)0.5重量部として正極合剤を調整した。続いて、この正極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとした。これ以外は、実施例1と同様に電池11〜電池15を作製した。
<Example 2>
96.4 parts by weight of LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, 0.1 part by weight of vapor grown carbon fiber as a conductive agent, Ketjen black (Ketjen The positive electrode mixture was prepared as 0.5 part by weight of Black International). Subsequently, this positive electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to obtain a positive electrode mixture slurry. A battery 11 to a battery 15 were produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

<比較例2>
実施例2の正極作製において、磁場を印加しなかった以外は、同様にして電池16〜電池20を作製した。
<Comparative example 2>
In the production of the positive electrode of Example 2, batteries 16 to 20 were produced in the same manner except that no magnetic field was applied.

<評価>
電池を組立てた後、実施例1と比較例1との評価と同様に、正極の電流密度1mA/cm2、上限電圧4.2Vで定電流定電圧充電を電流が0.01mA/cm2になるまで実施した。その後、正極電流密度0.5mA/cm2で2.0Vまで定電流で放電して初回容量とし、再度、充電して10mA/cm2で、2.0Vまで定電流で放電した。初回容量に対する10mA/cm2負荷の容量維持率を算出した。
<Evaluation>
After assembling the battery, as in the evaluation of Example 1 and Comparative Example 1, the current density of the positive electrode was 1 mA / cm 2 , the constant voltage and constant voltage charging was performed at an upper limit voltage of 4.2 V, and the current was 0.01 mA / cm 2 . It was carried out until. Thereafter, the positive electrode current density was discharged at a constant current of up to 2.0 V at a current density of 0.5 mA / cm 2 to obtain an initial capacity, and the battery was charged again and discharged at 10 mA / cm 2 at a constant current of up to 2.0 V. The capacity retention rate of 10 mA / cm 2 load relative to the initial capacity was calculated.

下記の表2は、上述した実施例2と比較例2の評価をまとめたものである。   Table 2 below summarizes the evaluation of Example 2 and Comparative Example 2 described above.

<実施例3>
LiNi0.8Co0.15Al0.052を94.4重量部、結着剤となるポリフッ化ビニリデンを3重量部、導電剤となる鱗片状黒鉛を2重量部、気相成長炭素繊維を0.1重量部、ケッチェンブラック(ケッチェンブラックインターナショナル製)0.5重量部として正極合剤を調整した。続いて、この正極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとした。これ以外は、実施例1同様に電池21〜電池25を作製した。
<Example 3>
94.4 parts by weight of LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, 2 parts by weight of flake graphite as a conductive agent, and 0.1 weight of vapor grown carbon fiber Part, ketjen black (manufactured by ketjen black international) 0.5 parts by weight, the positive electrode mixture was prepared. Subsequently, this positive electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to obtain a positive electrode mixture slurry. Except for this, the batteries 21 to 25 were produced in the same manner as in Example 1.

<比較例3>
実施例3の正極作製において、磁場を印加しなかった以外は、同様にして電池26〜電池30を作製した。
<Comparative Example 3>
In the production of the positive electrode of Example 3, batteries 26 to 30 were produced in the same manner except that no magnetic field was applied.

<評価>
実施例3と比較例3についても、上述した評価と同様の評価を行った。
<Evaluation>
For Example 3 and Comparative Example 3, the same evaluation as described above was performed.

下記の表3は、上述した実施例3と比較例3の評価をまとめたものである。   Table 3 below summarizes the evaluation of Example 3 and Comparative Example 3 described above.

表1から表3が示す、実施例と比較例の比較から、磁場の印加が効果的であることがわかる。全体的に導電剤が多いほど効果の差が小さくなる傾向にあるが、一定量以上の導電剤が添加されれば、磁場の印加がなくても特性が確保されやすいためである。   From the comparison of the examples and comparative examples shown in Tables 1 to 3, it can be seen that the application of the magnetic field is effective. The difference in the effect tends to decrease as the amount of the conductive agent increases as a whole. However, if a certain amount or more of the conductive agent is added, the characteristics are easily ensured without application of a magnetic field.

しかし、同一組成でも、電極反応層を厚くした場合や、充填性を変えた場合はこの限りではないことは容易に推測できる。   However, even if the composition is the same, it can be easily assumed that this is not the case when the electrode reaction layer is thickened or the filling property is changed.

したがって、電極反応層の厚みや充填率に応じて、導電剤組成を適宜調整した上で、磁場を印加することにより、高い効果が期待できる。   Therefore, a high effect can be expected by applying a magnetic field after appropriately adjusting the conductive agent composition according to the thickness and filling rate of the electrode reaction layer.

この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment of the present invention, and various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the present invention.

電極の製造工程の模式図である。It is a schematic diagram of the manufacturing process of an electrode. 活物質を電子顕微鏡で観察した写真画像である。It is the photographic image which observed the active material with the electron microscope.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・集電体
2・・・スラリー
3・・・ドクタブレード
4・・・磁場印加装置
5・・・乾燥炉
6・・・プレス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current collector 2 ... Slurry 3 ... Doctor blade 4 ... Magnetic field application apparatus 5 ... Drying furnace 6 ... Press

Claims (10)

非水電解質電池であって、
鱗片黒鉛粉末および/または気相成長炭素繊維と結着剤とを溶媒に分散されてなるスラリーを集電体に塗布した後、磁場によって、スラリー中の鱗片状黒鉛粉末および/または気相成長炭素繊維を配向させて、溶媒を乾燥除去することにより製造された正極を用いることを特徴とする電池。
A non-aqueous electrolyte battery,
Scalar graphite powder and / or vapor-grown carbon fiber and a binder dispersed in a solvent are applied to a current collector, and then the flaky graphite powder and / or vapor-grown carbon in the slurry is applied by a magnetic field. A battery characterized by using a positive electrode produced by orienting fibers and drying and removing a solvent.
請求項1において、
磁場によって、上記スラリー中の鱗片状黒鉛粉末の層面(002)および/または気相成長炭素繊維の繊維長方向を集電体の面に対し垂直方向に配向させて、溶媒を乾燥除去することにより製造された正極を用いることを特徴とする電池。
In claim 1,
By subjecting the layer surface (002) of the scaly graphite powder in the slurry and / or the fiber length direction of the vapor growth carbon fiber in the slurry to a direction perpendicular to the surface of the current collector by a magnetic field, and removing the solvent by drying. A battery comprising a manufactured positive electrode.
請求項1において、
上記正極の活物質は、球状粒子であることを特徴とする電池。
In claim 1,
The positive electrode active material is a spherical particle.
請求項1において、
上記正極の活物質は、リチウム複合酸化物であることを特徴とする電池。
In claim 1,
The positive electrode active material is a lithium composite oxide.
請求項1において、
上記正極の活物質は、微細な結晶粒子が凝集した2次粒子からなるリチウム複合酸化物であることを特徴とする電池。
In claim 1,
The positive electrode active material is a lithium composite oxide comprising secondary particles in which fine crystal particles are aggregated.
非水電解質電池用の正極の製造方法であって、
鱗片黒鉛粉末および/または気相成長炭素繊維と結着剤を溶媒に分散されてなるスラリーを集電体に塗布した後、磁場によって、スラリー中の鱗片状黒鉛粉末および/または気相成長炭素繊維を配向させて、溶媒を乾燥除去することを特徴とする正極の製造方法。
A method for producing a positive electrode for a non-aqueous electrolyte battery, comprising:
Scalar graphite powder and / or vapor-grown carbon fiber and a slurry in which a binder is dispersed in a solvent are applied to a current collector, and then the flake graphite powder and / or vapor-grown carbon fiber in the slurry is applied by a magnetic field. A method for producing a positive electrode, wherein the solvent is dried and removed.
請求項6において、
磁場によって、上記スラリー中の鱗片状黒鉛粉末の層面(002)および/または気相成長炭素繊維粉末の繊維長方向を、集電体の面に対し垂直方向に配向させて、溶媒を乾燥除去することを特徴とする正極の製造方法。
In claim 6,
By applying a magnetic field, the layer surface (002) of the flake graphite powder in the slurry and / or the fiber length direction of the vapor growth carbon fiber powder is oriented perpendicular to the surface of the current collector, and the solvent is removed by drying. A method for producing a positive electrode characterized by the above.
請求項6において、
上記正極の活物質は、球状粒子であることを特徴とする正極の製造方法。
In claim 6,
The positive electrode active material is a spherical particle.
請求項6において、
上記正極の活物質は、リチウム複合酸化物であることを特徴とする正極の製造方法。
In claim 6,
The positive electrode active material is a lithium composite oxide.
請求項6において、
上記正極の活物質は、微細な結晶粒子が凝集した2次粒子からなるリチウム複合酸化物であることを特徴とする正極の製造方法。
In claim 6,
The positive electrode active material is a lithium composite oxide composed of secondary particles in which fine crystal particles are aggregated.
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