JP2007280830A - 非水電解質二次電池用正極とその製造方法およびそれらを用いた非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】集電体と、集電体に形成された正極合剤層22とを備えた非水電解質二次電池用正極であって、正極合剤層22として、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出する正極活物質23と、少なくとも正極活物質23の破断面23aの表面近傍に存在し、水分との反応を防止するシランカップリング剤24、24aとを含有して非水電解質二次電池用正極が構成される。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施の形態による非水電解質二次電池の一部展開斜視図である。
まず、処理方法1について、図3を用いて説明する。
つぎに、処理方法2について、図4(a)、(b)を用いて説明する。
つぎに、処理方法3について図5を用いて説明する。
(正極の作製)
まず、正極活物質として、粉状のLiCoO2(平均粒径12μm)1kgと、シランカップリング剤としてメチルトリメトキシシラン(信越化学(株)製KBM13)を5重量%含むジオキサン1kgとを、80℃で撹拌した後、120℃で真空乾燥して粉状のLiCoO2を得た。
まず、人造黒鉛3kgを、日本ゼオン(株)製のBM−400B(固形分40重量%の変性スチレン−ブタジエンゴムの分散液)200g、カルボキシメチルセルロース(CMC)50g、および適量の水とともに双腕式練合機にて攪拌し、負極合剤ペーストを調製した。
まず、上記のようにして作製した負極1と正極2とをセパレータ3を介して捲回し、渦巻状の電極群4を構成した。ここで、セパレータ3としてポリエチレンとポリプロピレンとの複合フィルム(セルガード(株)製の2300、厚さ25μm)を用いた。
正極活物質としてLiMn1/3Ni1/3CoO2を用いた以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル2とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用いた以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル3とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてトリフルオロプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製KBM7103)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル4とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてジメチルジメトキシシラン(信越化学(株)製KBM22)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル5とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてメチルトリエトキシシラン(信越化学(株)製KBE13)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル6とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてデシルトリメトキシシラン(信越化学(株)製KBM3103)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル7とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてヘキシルトリメトキシシラン(信越化学(株)製KBM3063)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル8とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてヘキシルトリエトキシシラン(信越化学(株)製KBE3063)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル9とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてフェニルトリメトキシシラン(信越化学(株)製KBM103)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル10とする。
まず、上記処理方法1bを用いて、予めシランカップリング剤で処理していないLiCoO2を主成分とする正極活物質(平均粒径12μm)を、実施例3と同様の方法により、ロールプレスした正極の正極合剤層の表面にシランカップリング剤としてメチルトリメトキシシランを含浸させ作製した正極を用いた非水電解質二次電池をサンプル11とする。
正極活物質としてLiMn1/3Ni1/3CoO2を用いた以外は、実施例11と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル12とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用いた以外は、実施例11と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル13とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてトリフルオロプロピルトリメトキシシランを用いた以外は、実施例11と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル14とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてジメチルジメトキシシランを用いた以外は、実施例11と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル15とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてメチルトリエトキシシランを用いた以外は、実施例11と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル16とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてデシルトリメトキシシランを用いた以外は、実施例11と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル17とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてヘキシルトリメトキシシランを用いた以外は、実施例11と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル18とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてフェニルトリメトキシシランを用いた以外は、実施例11と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル19とする。
まず、処理方法2aを用いて、充分にシランカップリング剤を染み込ませた多孔質ローラを正極の表面に押し当てロールプレスした正極の正極合剤層に含浸させた。その後、得られた正極を120℃で加熱し乾燥した。このとき、ロールプレスで用いたローラ径は直径40cmで、プレス圧力を示す線圧は10000N/cmとした。
正極活物質としてLiMn1/3Ni1/3CoO2を用い、シランカップリング剤としてメチルトリメトキシシランを用いた以外は、実施例20と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル21とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてメチルトリメトキシシランを用いた以外は、実施例20と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル22とする。
処理方法3を用いて正極を処理した以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル23とする。
正極活物質としてLiMn1/3Ni1/3CoO2を用い、シランカップリング剤としてメチルトリメトキシシランを用いた以外は、実施例23と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル24とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてメチルトリメトキシシランを用いた以外は、実施例23と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル25とする。
正極活物質としてLiCoO2を用い、シランカップリング剤としてトリフルオロプロピルトリメトキシシランを用いて処理方法2aにより正極を処理した以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル26とする。
正極活物質としてLiMn1/3Ni1/3CoO2を用いた以外は、実施例26と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル27とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用いた以外は、実施例26と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル28とする。
処理方法3を用いて正極を処理した以外は、実施例26と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル29とする。
正極活物質としてLiMn1/3Ni1/3CoO2を用いた以外は、実施例29と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル30とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用いた以外は、実施例29と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル31とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用い、シランカップリング剤としてメチルメトキシシランを噴射ノズルから正極合剤層の表面が濡れる程度に調整して塗布する、処理方法2bにより正極を処理した以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプル32とする。
処理方法4によりシランカップリング剤による処理を施していないLiCoO2を正極活物質とする正極合剤層をロールプレスして厚み調整をした正極を用いる以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプルC1とする。
正極活物質としてLiMn1/3Ni1/3CoO2を用いた以外は、比較例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプルC2とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用いた以外は、比較例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプルC3とする。
処理方法5により、シランカップリング剤として5重量%溶液のメチルトリメトキシシランをジオキサンに添加して希釈し、この溶液に正極活物質粉末としてLiCoO2を加えて混練した後、80℃で撹拌、120℃真空乾燥して得た粉状の正極活物質を用いて正極合剤層を形成し、ロールプレスして厚み調整をした正極を用いる以外は、実施例1と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプルC4とする。
正極活物質としてLiMn1/3Ni1/3CoO2を用いた以外は、比較例4と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプルC5とする。
正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.05O2を用いた以外は、比較例4と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプルC6とする。
シランカップリング剤としてトリフルオロプロピルトリメトキシシランを用いた以外は、比較例6と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプルC7とする。
シランカップリング剤としてジメチルジメトキシシランを用いた以外は、比較例6と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプルC8とする。
シランカップリング剤としてメチルトリエトキシシランを用いた以外は、比較例6と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプルC9とする。
シランカップリング剤としてデシルトリメトキシシランを用いた以外は、比較例6と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプルC10とする。
シランカップリング剤としてヘキシルトリメトキシシランを用いた以外は、比較例6と同様の方法により作製した非水電解質二次電池をサンプルC11とする。
(A)露点−50℃で12時間保管
(B)温度25℃、相対湿度50%にて12時間保管
(電池の評価方法)
(1)サイクル特性
角型の各非水電解質二次電池を、45℃環境温度において以下の条件で充放電した。
上記、各実施例および各比較例の角型の各非水電解質二次電池を、25℃環境温度において、50mAの定電流条件にて、3.0Vまで放電した後に、30分休止した。その後、200mAで4時間充電した後、45℃環境温度にて10時間放置した。さらに、45℃の環境から取り出した電池を25℃温度環境にて、電池温度が25℃になるまで冷却し、電池温度25℃での電池厚みを測定した。
2 正極
3 セパレータ
4 電極群
5 電池ケース
6 封口板
7 正極リード
8 注液口封止部
9 負極リード
10 負極外部接続端子
11 枠体
22 正極合剤層
23 正極活物質
23a 破断面
24,24a,26,54 シランカップリング剤
25 バインダー
31 圧延ロール
32 転写ロール
42,56 噴射ノズル
52 浸漬槽
58 不活性ガス
Claims (4)
- 集電体と、前記集電体に形成された正極合剤層とを備えた非水電解質二次電池用正極であって、
前記正極合剤層として、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出する正極活物質と、少なくとも前記正極活物質の破断面の表面近傍にシランカップリング剤をと含有したことを特徴とする非水電解質二次電池用正極。 - 前記正極活物質として、ニッケルを含むリチウム複合酸化物を用いたことを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池用正極。
- 集電体上に、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出する正極活物質を含有する正極合剤層を形成する工程と、
前記正極合剤層をプレスして所定の厚みにするとともに前記正極合剤層にシランカップリング剤を含浸させる工程と、
を含むことを特徴とする非水電解質二次電池用正極の製造方法。 - 請求項1に記載の非水電解質二次電池用正極と、負極および非水電解質を備えたことを特徴とする非水電解質二次電池。
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