JP2008123705A - Positive electrode plate for lithium-ion secondary battery and manufacturing method therefor - Google Patents

Positive electrode plate for lithium-ion secondary battery and manufacturing method therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2008123705A
JP2008123705A JP2006302867A JP2006302867A JP2008123705A JP 2008123705 A JP2008123705 A JP 2008123705A JP 2006302867 A JP2006302867 A JP 2006302867A JP 2006302867 A JP2006302867 A JP 2006302867A JP 2008123705 A JP2008123705 A JP 2008123705A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
lithium
aqueous solution
active material
electrode plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006302867A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukihiro Okada
行広 岡田
Hideaki Fujita
秀明 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2006302867A priority Critical patent/JP2008123705A/en
Publication of JP2008123705A publication Critical patent/JP2008123705A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode plate for obtaining a lithium-ion secondary battery having stable characteristics. <P>SOLUTION: The positive electrode plate for the lithium-ion secondary battery is formed by applying paste-like positive electrode mixture 12 in which a positive-electrode active material is dispersed in the solvent of an alkaline aqueous solution to the surface of a collector 11 comprising aluminum and drying it. The alkaline aqueous solution contains the aluminum ions of the same element as the aluminum constituting the collector 11. Also, the positive-electrode active material comprises a lithium compound oxide, and the alkaline aqueous solution contains lithium ions. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用正極板、及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery and a method for producing the same.

リチウムイオン二次電池は、小型、かつ高容量であるため、ノートパソコン、携帯電話等の電子機器の用途に加え、電気自動車の駆動用電源としても注目を集めている。   Lithium ion secondary batteries are small and have a high capacity, and thus are attracting attention as power sources for driving electric vehicles in addition to electronic devices such as notebook computers and mobile phones.

リチウムイオン二次電池の正極板は、集電体(例えば、アルミニウム等)の表面に、正極活物質(例えば、リチウム含有複合酸化物等)を、導電材、結着材等とともに、溶媒中に分散させた正極合剤を塗布することによって形成される。この正極合剤をペースト状にして集電体に塗布するため、正極活物質を分散させる溶媒として、通常は、有機溶媒(例えば、Nメチルピロリドン等)が用いられている。   A positive electrode plate of a lithium ion secondary battery has a positive electrode active material (for example, a lithium-containing composite oxide) on a surface of a current collector (for example, aluminum) and a conductive material, a binder, and the like in a solvent. It is formed by applying a dispersed positive electrode mixture. In order to apply this positive electrode mixture in paste form to the current collector, an organic solvent (for example, N-methylpyrrolidone) is usually used as a solvent for dispersing the positive electrode active material.

ところで、リチウムイオン二次電池の高容量化を図るためには、電極面積を大きくすることが有効であるが、これに伴い、集電体に塗布する合剤の量も増加する。その結果、正極合剤の製造コストの低減が要求され、それに対応すべく、活物質を分散させる溶媒として、有機溶媒に代えて水溶液を用いる方法が検討されている。   By the way, in order to increase the capacity of the lithium ion secondary battery, it is effective to increase the electrode area. However, the amount of the mixture to be applied to the current collector also increases. As a result, a reduction in the production cost of the positive electrode mixture is required, and in order to cope with this, a method of using an aqueous solution instead of an organic solvent as a solvent for dispersing an active material has been studied.

しかしながら、正極活物質にリチウム含有複合酸化物を用いた場合、リチウム含有複合酸化物が水と反応して、含有するリチウムが水溶液中に溶解し、その結果、リチウム含有複合酸化物の容量が低下してしまうという問題が生じる。   However, when a lithium-containing composite oxide is used as the positive electrode active material, the lithium-containing composite oxide reacts with water and the contained lithium dissolves in the aqueous solution, resulting in a decrease in the capacity of the lithium-containing composite oxide. The problem of end up occurs.

この問題を解決するために、特許文献1には、溶媒として、アルカリ水溶液(例えば、水酸化リチウム水溶液)を用いることによって、水溶液中に、予めリチウムイオン(Liイオン)を溶解しておく方法が記載されている。これにより、リチウム含有複合酸化物からリチウムが水溶液中に溶解するのを抑制することができる。
特開2005−228679号公報 特開2001−143703号公報
In order to solve this problem, Patent Document 1 discloses a method in which lithium ions (Li ions) are dissolved in advance in an aqueous solution by using an alkaline aqueous solution (for example, a lithium hydroxide aqueous solution) as a solvent. Are listed. Thereby, it can suppress that lithium melt | dissolves in aqueous solution from lithium containing complex oxide.
JP 2005-228679 A JP 2001-143703 A

本願発明者等が、アルミニウム箔からなる集電体、及びリチウム含有複合酸化物からなる正極活物質を用いて、特許文献1に記載された方法、すなわち、水酸化リチウム水溶液(アルカリ水溶液)を溶媒として正極合剤を形成し、これを集電体表面に塗布して形成された正極板の特性を検討していたところ、有機溶媒を用いて正極合剤を調整したものに比べて、電池容量のバラツキの大きなものがあることに気が付いた。   The inventors of the present application use a current collector made of aluminum foil and a positive electrode active material made of a lithium-containing composite oxide, and the method described in Patent Document 1, that is, a lithium hydroxide aqueous solution (alkaline aqueous solution) as a solvent. As a result, the characteristics of the positive electrode plate formed by applying the positive electrode mixture to the surface of the current collector were examined, and the battery capacity was compared with that obtained by adjusting the positive electrode mixture using an organic solvent. I noticed that there was a big variation.

バラツキの大きくなった電池の正極板を調べてみると、図3の顕微鏡写真に示すように、正極合剤が塗布された正極板の表面Aに、多くの気泡Bが存在しているのが観察された。そして、正極合剤を拭き取って、アルミニウム箔(集電体)の表面を観察してみると、気泡Bの生じた位置に対応したアルミニウム箔の表面が腐食していることが分かった。   When examining the positive electrode plate of the battery with large variations, as shown in the micrograph of FIG. 3, there are many bubbles B on the surface A of the positive electrode plate coated with the positive electrode mixture. Observed. When the positive electrode mixture was wiped off and the surface of the aluminum foil (current collector) was observed, it was found that the surface of the aluminum foil corresponding to the position where the bubbles B were generated was corroded.

アルミニウム箔の表面が腐食した原因は、次のように考えられる。すなわち、アルカリ水溶液を溶剤とした正極合剤をアルミニウム箔の表面に塗布した場合、アルミニウムがアルカリ水溶液に溶解し、その結果、水素ガスが気泡となって発生したものと考えられる。   The cause of the corrosion of the surface of the aluminum foil is considered as follows. That is, when a positive electrode mixture containing an alkaline aqueous solution as a solvent is applied to the surface of the aluminum foil, it is considered that aluminum is dissolved in the alkaline aqueous solution, and as a result, hydrogen gas is generated as bubbles.

アルミニウム箔の腐食の原因が、上記のアルミニウムのアルカリ水溶液中への溶解とすると、予めLiイオンを溶解していない水溶液を溶媒として用いた場合にも、同様の現象が生じることが予測される。すなわち、上述したように、正極活物質にリチウム含有複合酸化物を用いた場合、リチウム含有複合酸化物が水と反応して、含有するリチウムが水溶液中に溶解するので、その水溶液は、アルカリ性を示す。それ故、アルミニウムはアルカリ水溶液に溶解する性質を有するため、予めLiイオンを水溶液中に溶解していない水溶液を溶媒として用いた場合にも、気泡Bが発生し得る。然して、イオン交換水を溶媒として正極合剤を調整した場合においても、この正極合剤が塗布された正極板の表面に気泡が発生しているのが観察された。   If the cause of corrosion of the aluminum foil is dissolution of the above-mentioned aluminum in an alkaline aqueous solution, it is predicted that the same phenomenon will occur even when an aqueous solution in which Li ions are not dissolved in advance is used as a solvent. That is, as described above, when a lithium-containing composite oxide is used as the positive electrode active material, the lithium-containing composite oxide reacts with water and the contained lithium dissolves in the aqueous solution. Show. Therefore, since aluminum has a property of dissolving in an alkaline aqueous solution, bubbles B can be generated even when an aqueous solution in which Li ions are not previously dissolved in the aqueous solution is used as a solvent. However, even when the positive electrode mixture was prepared using ion-exchanged water as a solvent, it was observed that bubbles were generated on the surface of the positive electrode plate coated with this positive electrode mixture.

以上の考察から、上記したリチウムイオン二次電池における電池容量のバラツキは、アルカリ水溶液を溶媒として調整した正極合剤が、アルミニウムからなる集電体表面に塗布されてなる正極板に固有の課題であるといえる。なお、気泡の原因が、アルミニウムの溶解に起因するならば、気泡は正極板の表面だけでなく、内部にも存在していることが予想される。   From the above considerations, the variation in battery capacity in the lithium ion secondary battery described above is a problem inherent to a positive electrode plate in which a positive electrode mixture prepared using an alkaline aqueous solution as a solvent is applied to the surface of a current collector made of aluminum. It can be said that there is. If the cause of bubbles is due to dissolution of aluminum, it is expected that the bubbles are present not only on the surface of the positive electrode plate but also inside.

このような気泡が存在する正極板をプレスで圧延すると、正極板の面内で正極合剤の密度ムラ若しくは厚みムラが生じる。また、集電体の両面に正極合剤を塗布する際、表面の塗布時の厚みムラが、裏面の塗布時に厚みムラに重畳されるので、この状態で正極板をプレスすると、正極合剤の密度ムラ若しくは厚みムラはさらに顕著になる。   When a positive electrode plate in which such bubbles are present is rolled with a press, density unevenness or thickness unevenness of the positive electrode mixture occurs in the plane of the positive electrode plate. In addition, when applying the positive electrode mixture to both surfaces of the current collector, the thickness unevenness at the time of applying the front surface is superimposed on the thickness unevenness at the time of applying the back surface, so when the positive electrode plate is pressed in this state, Density unevenness or thickness unevenness becomes more prominent.

このような正極合剤、すなわち正極活物質の密度ムラ若しくは厚みムラは、電池容量のバラツキを生じさせる。また、正極板と負極板とをセパレータを介して捲回して形成した電極群においても、正極活物質の密度ムラ等による反応ムラが生じるため、これに起因して電池のサイクル寿命が低下する問題も生じる。加えて、厚みムラによりプレス時の圧力のかかり方が変わることによって、正極板の加工時や、電極群の形成時などに、極板が切れるなどの問題が生じるおそれがある。   Such a positive electrode mixture, that is, uneven density or uneven thickness of the positive electrode active material causes variations in battery capacity. In addition, even in an electrode group formed by winding a positive electrode plate and a negative electrode plate with a separator interposed therebetween, reaction unevenness due to density unevenness of the positive electrode active material occurs, resulting in a problem that the cycle life of the battery is reduced. Also occurs. In addition, the pressure applied during pressing changes due to uneven thickness, which may cause problems such as electrode plate breakage during processing of the positive electrode plate or formation of the electrode group.

本発明は、かかる知見に基づきなされたもので、その主な目的は、安定した特性を有するリチウムイオン二次電池を得るための正極板を提供することにある。   The present invention has been made on the basis of such knowledge, and its main object is to provide a positive electrode plate for obtaining a lithium ion secondary battery having stable characteristics.

本願発明者等は、上記したリチウムイオン二次電池における電池容量のバラツキが、正極集電体を構成するアルミニウムが、正極合剤の溶媒であるアルカリ水溶液に溶解することに起因していることに着目して、当該アルカリ水溶液に、集電体を構成する材料と同じ元素であるアルミニウムイオン(Alイオン)を含ませることによって、かかるアルミニウムの溶解を効果的に抑制できることに思い至った。   The inventors of the present application are that the variation in battery capacity in the lithium ion secondary battery described above is due to the fact that the aluminum constituting the positive electrode current collector is dissolved in the alkaline aqueous solution that is the solvent for the positive electrode mixture. Attention has been paid to the fact that the aluminum aqueous solution can contain aluminum ions (Al ions), which are the same elements as the material constituting the current collector, so that the dissolution of the aluminum can be effectively suppressed.

すなわち、本発明に係わるリチウムイオン二次電池用正極板の製造方法は、集電体表面に正極活物質が形成されてなるリチウムイオン二次電池用正極板の製造方法であって、アルミニウムからなる前記集電体を用意する工程と、集電体表面に正極活物質がアルカリ水溶液からなる溶媒に分散されてなる正極合剤を塗布した後、該正極合剤を乾燥する工程とを有し、アルカリ水溶液には、Alイオンが含まれていることを特徴とする。   That is, the method for manufacturing a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery according to the present invention is a method for manufacturing a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery in which a positive electrode active material is formed on the surface of a current collector, and is made of aluminum. A step of preparing the current collector, and a step of applying a positive electrode mixture in which a positive electrode active material is dispersed in a solvent comprising an alkaline aqueous solution to the surface of the current collector and then drying the positive electrode mixture; The alkaline aqueous solution contains Al ions.

このような方法によれば、Alイオンの存在により、集電体を構成するアルミニウムのアルカリ水溶液への溶解が抑制され、その結果、正極合剤における気泡の発生を防止することができる。これにより、正極合剤の密度ムラ若しくは厚みムラが低減でき、安定した特性を有するリチウムイオン二次電池を得ることができる。   According to such a method, due to the presence of Al ions, dissolution of aluminum constituting the current collector into the alkaline aqueous solution is suppressed, and as a result, generation of bubbles in the positive electrode mixture can be prevented. Thereby, density unevenness or thickness unevenness of the positive electrode mixture can be reduced, and a lithium ion secondary battery having stable characteristics can be obtained.

ここで、アルカリ水溶液には、Liイオンがさらに含まれていることが好ましい。これにより、正極活物質からリチウムが水溶液中に溶出するのを抑制することができ、これにより、正極活物質の容量低下を防止することができる。なお、Liイオンがさらに含まれることによって、アルカリ水溶液のアルカリ度はさらに上昇するが、アルカリ水溶液には、すでにAlイオンが含まれているため、アルミニウムの溶解を抑制する効果は失われない。   Here, the alkaline aqueous solution preferably further contains Li ions. Thereby, it can suppress that lithium elutes from aqueous solution in a positive electrode active material, and can prevent the capacity | capacitance fall of a positive electrode active material by this. Although the alkalinity of the alkaline aqueous solution is further increased by further containing Li ions, the effect of suppressing dissolution of aluminum is not lost because the alkaline aqueous solution already contains Al ions.

なお、アルカリ水溶液は、水酸化リチウム水溶液であることが好ましい。Liイオンを用いることで、他のアルカリ金属イオンが活物質のLiと置換されることを防止でき、活物質の物性を変化させずにすむ。   The alkaline aqueous solution is preferably a lithium hydroxide aqueous solution. By using Li ions, other alkali metal ions can be prevented from being replaced with Li of the active material, and the physical properties of the active material can be kept unchanged.

なお、正極活物質は、複合リチウム酸化物からなり、当該複合リチウム酸化物は、リチウムニッケル複合酸化物であることが好ましい。リチウムニッケル複合酸化物は、リチウムがアルカリ水溶液に溶解しやすいため、アルカリ水溶液のアルカリ度が高くなって、アルミニウムの溶解が加速される畏れがあるが、アルカリ水溶液にAlイオンを含ませることによって、その畏れも解消することができる。   The positive electrode active material is made of a composite lithium oxide, and the composite lithium oxide is preferably a lithium nickel composite oxide. Lithium-nickel composite oxide is liable to dissolve in an alkaline aqueous solution, so the alkalinity of the alkaline aqueous solution increases and the dissolution of aluminum may be accelerated, but by including Al ions in the alkaline aqueous solution, The drowning can be resolved.

本発明によれば、正極合剤の溶媒であるアルカリ水溶液に、集電体を構成するアルミニウムと同じ元素であるAlイオンを含ませることによって、アルミニウムの溶解を抑制され、その結果、正極合剤における気泡の発生を防止することができる。これにより、正極合剤(正極活物質)の密度ムラ若しくは厚みムラが低減でき、安定した特性を有するリチウムイオン二次電池を実現することができる。   According to the present invention, by containing Al ions, which are the same elements as aluminum constituting the current collector, in an alkaline aqueous solution that is a solvent for the positive electrode mixture, dissolution of aluminum is suppressed, and as a result, the positive electrode mixture The generation of bubbles in can be prevented. Thereby, the density nonuniformity or thickness nonuniformity of a positive mix (positive electrode active material) can be reduced, and the lithium ion secondary battery which has the stable characteristic is realizable.

また、正極合剤の溶媒にAlイオンが存在することによって、集電体表面に塗布した正極合剤を乾燥させた際に、正極活物質の表面、または/及び正極活物質と集電体との界面、または/及び集電体の表面に、アルミニウムの水酸化物または酸化物を形成することができる。これにより、それぞれの界面において直接電解液と接しないため、正極電位を要因とした電解液との好ましくない反応を抑制でき、その結果、サイクル特性の優れたリチウムイオン二次電池を実現することができる。   Further, when Al ions are present in the solvent of the positive electrode mixture, when the positive electrode mixture applied to the surface of the current collector is dried, the surface of the positive electrode active material or / and the positive electrode active material and the current collector An aluminum hydroxide or oxide can be formed on the surface of the current collector or / and on the surface of the current collector. This prevents direct contact with the electrolyte solution at each interface, thereby suppressing undesirable reactions with the electrolyte solution due to the positive electrode potential, and as a result, realizing a lithium ion secondary battery with excellent cycle characteristics. it can.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numerals for the sake of simplicity. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

図1(a)、(b)は、本実施形態におけるリチウムイオン二次電池用正極板の製造方法を模式的に示した工程断面図である。   1A and 1B are process cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery in the present embodiment.

まず、図1(a)に示すように、アルミニウムからなる集電体11を用意する。ここで、集電体11は、大容量のリチウムイオン二次電池を得るために、15μm程度の膜厚のアルミニウム箔を用いることが好ましい。   First, as shown in FIG. 1A, a current collector 11 made of aluminum is prepared. Here, the current collector 11 is preferably an aluminum foil having a thickness of about 15 μm in order to obtain a large capacity lithium ion secondary battery.

次に、集電体11の表面に塗布する正極合剤を用意する。ここで、正極合剤は、正極活物質をアルカリ水溶液の溶媒に分散させたペースト状のものを用いる。また、アルカリ水溶液には、集電体11を構成するアルミニウムと同じ元素のAlイオンが含まれている。   Next, a positive electrode mixture to be applied to the surface of the current collector 11 is prepared. Here, as the positive electrode mixture, a paste in which a positive electrode active material is dispersed in a solvent of an alkaline aqueous solution is used. Further, the alkaline aqueous solution contains Al ions of the same element as the aluminum constituting the current collector 11.

正極活物質は、例えば、リチウムニッケル複合酸化物等の複合リチウム酸化物を用いることができる。また、アルカリ水溶液は、例えば、水酸化リチウム水溶液を用いることができる。さらに、アルミニウムの粉末を、アルカリ水溶液に投入攪拌し、溶解させることによって、Alイオン(アルカリ水溶液中では、「アルミン酸イオン」と言われる)をアルカリ水溶液中に含ませることができる。なお、正極合剤には、導電剤(例えば、アセチレンブラック)及び結着剤(例えば、四フッ化エチレン樹脂)に加え、増粘剤(例えば、カルボキシメチルセルロース)を混合しておくことが好ましい。   As the positive electrode active material, for example, a composite lithium oxide such as a lithium nickel composite oxide can be used. Moreover, lithium hydroxide aqueous solution can be used for alkaline aqueous solution, for example. Furthermore, Al ions (referred to as “aluminate ions” in the alkaline aqueous solution) can be contained in the alkaline aqueous solution by charging and dissolving the aluminum powder in the alkaline aqueous solution. In addition to the conductive agent (for example, acetylene black) and the binder (for example, tetrafluoroethylene resin), it is preferable to mix a thickener (for example, carboxymethyl cellulose) with the positive electrode mixture.

次に、図1(b)に示すように、集電体11の両面に、ペースト状に調整された正極合剤12を塗布した後、正極合剤12を乾燥させて正極板を得る。   Next, as shown in FIG.1 (b), after apply | coating the positive mix 12 adjusted to the paste form on both surfaces of the electrical power collector 11, the positive mix 12 is dried and a positive electrode plate is obtained.

図2は、アルカリ水溶液中のAlイオン濃度を0.01mol/l(Al金属換算)にした場合に、上記方法によって得られた正極板の表面の顕微鏡写真である。図3に示した従来の方法で形成した正極板の表面に比べて、気泡Cの発生が減少していることが分かる。すなわち、正極合剤12の溶媒であるアルカリ水溶液に、集電体11を構成するアルミニウムと同じ元素であるAlイオンを含ませることによって、アルミニウムの溶解を抑制され、その結果、正極合剤における気泡の発生を抑制することができる。これにより、正極合剤(正極活物質)の密度ムラ若しくは厚みムラが低減でき、安定した特性を有するリチウムイオン二次電池を実現することができる。   FIG. 2 is a photomicrograph of the surface of the positive electrode plate obtained by the above method when the Al ion concentration in the alkaline aqueous solution is 0.01 mol / l (in terms of Al metal). It can be seen that the generation of bubbles C is reduced compared to the surface of the positive electrode plate formed by the conventional method shown in FIG. That is, by containing Al ions that are the same element as the aluminum constituting the current collector 11 in the alkaline aqueous solution that is the solvent of the positive electrode mixture 12, dissolution of aluminum is suppressed, and as a result, bubbles in the positive electrode mixture Can be suppressed. Thereby, the density nonuniformity or thickness nonuniformity of a positive mix (positive electrode active material) can be reduced, and the lithium ion secondary battery which has the stable characteristic is realizable.

なお、アルミニウムの溶解を効果的に抑制するためには、アルカリ水溶液に含まれるAlイオンの濃度は、0.01モル/リットル以上であることが好ましい。   In order to effectively suppress dissolution of aluminum, the concentration of Al ions contained in the alkaline aqueous solution is preferably 0.01 mol / liter or more.

本実施形態において、アルカリ水溶液としてLiイオンを含む水酸化リチウム水溶液を用いれば、正極活物質である複合リチウム酸化物からLiイオンがアルカリ水溶液中に溶解するのを抑制することができる。これにより、リチウム含有複合酸化物の容量の低下を防止することができる。   In the present embodiment, when a lithium hydroxide aqueous solution containing Li ions is used as the alkaline aqueous solution, it is possible to suppress dissolution of Li ions from the composite lithium oxide that is the positive electrode active material in the alkaline aqueous solution. Thereby, the fall of the capacity | capacitance of lithium containing complex oxide can be prevented.

また、正極合剤の溶媒にAlイオンが存在することによって、集電体表面に塗布した正極合剤を乾燥させた際に、正極活物質の表面、または/及び正極活物質と集電体との界面、または/及び集電体の表面を、アルミニウムの水酸化物または酸化物で覆う効果を奏することができる。電池のサイクル特性を向上させる手段として、正極活物質の表面を、アルミニウムの水酸化物または酸化物で覆う方法が知られているが(例えば、特許文献2等を参照)、正極合剤を調整する前に、特別な被覆プロセスを要するため、製造コストの上昇が課題になっていた。本発明においては、正極合剤を集電体表面に塗布する工程において、アルミニウムの溶解を抑制する作用効果に加えて、正極活物質の表面をアルミニウムの水酸化物や酸化物等で覆う効果も同時に奏することができる。これにより、安定した特性を有し、かつ、サイクル特性の優れたリチウムイオン二次電池を実現することが可能となる。   Further, when Al ions are present in the solvent of the positive electrode mixture, when the positive electrode mixture applied to the surface of the current collector is dried, the surface of the positive electrode active material or / and the positive electrode active material and the current collector It is possible to achieve an effect of covering the interface or the surface of the current collector with an aluminum hydroxide or oxide. As a means for improving the cycle characteristics of the battery, a method of covering the surface of the positive electrode active material with an aluminum hydroxide or oxide is known (see, for example, Patent Document 2), but the positive electrode mixture is adjusted. Prior to this, a special coating process is required, which raises an increase in manufacturing cost. In the present invention, in the step of applying the positive electrode mixture to the surface of the current collector, in addition to the effect of suppressing the dissolution of aluminum, the effect of covering the surface of the positive electrode active material with an aluminum hydroxide or oxide, etc. You can play at the same time. Thereby, it is possible to realize a lithium ion secondary battery having stable characteristics and excellent cycle characteristics.

さらに、本発明においては、正極活物質の表面だけでなく、正極活物質と集電体との界面、または/及び集電体の表面にもアルミニウムの水酸化物や酸化物等で覆う効果が得られ、これにより、それぞれの界面において直接電解液と接しないため、正極電位を要因とした電解液との好ましくない反応を抑制でき、その結果、サイクル特性の優れたリチウムイオン二次電池を実現することが可能となる。   Furthermore, in the present invention, not only the surface of the positive electrode active material but also the interface between the positive electrode active material and the current collector or / and the surface of the current collector are covered with an aluminum hydroxide or oxide. As a result, since it does not come into direct contact with the electrolyte at each interface, it is possible to suppress undesirable reactions with the electrolyte due to the positive electrode potential, and as a result, a lithium ion secondary battery with excellent cycle characteristics is realized. It becomes possible to do.

さらに、正極活物質である複合リチウム酸化物のうち、ニッケルの添加量の多いリチウムニッケル複合酸化物を用いた場合、含有するリチウムがアルカリ水溶液に溶解しやすいため、アルカリ水溶液のアルカリ度が高くなって、アルミニウムの溶解が加速される畏れがあるが、アルカリ水溶液にAlイオンを含ませることによって、その畏れも解消することができる。   Furthermore, among the lithium composite oxides that are positive electrode active materials, when a lithium nickel composite oxide with a large amount of nickel added is used, the alkalinity of the aqueous alkali solution increases because the contained lithium is easily dissolved in the alkaline aqueous solution. Thus, the dissolution of aluminum may be accelerated, but the inclusion of Al ions in the alkaline aqueous solution can also be solved.

次に、本発明における正極板を評価するために、以下に示す実施例により正極板を作製し、得られた正極板を用いて電池を作製し、電池容量の特性を評価した。   Next, in order to evaluate the positive electrode plate in the present invention, a positive electrode plate was produced according to the following examples, a battery was produced using the obtained positive electrode plate, and the battery capacity characteristics were evaluated.

(実施例1)
イオン交換水に水酸化リチウムを溶解させ、1mol/lの水酸化リチウム水溶液を作製した。これに、Al粉末を投入攪拌し、溶解させ、Al金属換算で0.05mol/lのAlイオン濃度を有する水酸化リチウム水溶液を得た。
(Example 1)
Lithium hydroxide was dissolved in ion-exchanged water to prepare a 1 mol / l lithium hydroxide aqueous solution. To this, Al powder was added, stirred and dissolved to obtain an aqueous lithium hydroxide solution having an Al ion concentration of 0.05 mol / l in terms of Al metal.

Ni、Co、Alからなる正極活物質粉末(LiNi0.81Co0.14Al0.05O2)を100重量部、導電剤としてアセチレンブラックを2.5重量部、結着剤としてフッ素系のバインダー(四フッ化エチレン樹脂)を4重量部、さらに、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを、Alイオンを含有した水酸化リチウム水溶液に混合して、正極合剤ペーストを作製した。なお、正極活物質粉末100重量部に対して、投入したAlイオンを含む水酸化リチウム水溶液は、50mLとした。   100 parts by weight of a positive electrode active material powder (LiNi0.81Co0.14Al0.05O2) made of Ni, Co, and Al, 2.5 parts by weight of acetylene black as a conductive agent, and a fluorine-based binder (ethylene tetrafluoride as a binder) 4 parts by weight of resin) and carboxymethyl cellulose as a thickener were mixed in an aqueous lithium hydroxide solution containing Al ions to prepare a positive electrode mixture paste. Note that the lithium hydroxide aqueous solution containing Al ions was 50 mL with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material powder.

このペーストを集電体である厚み15μmのアルミニウム箔の両面に塗布、乾燥した。塗布後、乾燥開始までの時間を2分とした。これを平板ロールプレスで均等な厚みに圧延し、厚さ100μm、幅37mm、長さ300mmのサイズに切り出し、正極板aとした。   This paste was applied to both sides of a 15 μm thick aluminum foil as a current collector and dried. After application, the time until the start of drying was 2 minutes. This was rolled to a uniform thickness with a flat roll press, cut into a size of 100 μm in thickness, 37 mm in width, and 300 mm in length to obtain a positive electrode plate a.

(実施例2)
投入するAl粉末の量を変更する以外は、実施例1と同様にして、正極板b〜eを作製した。なお、水酸化リチウム水溶液にAl粉末を投入攪拌した際に、Alの一部は酸化物及び水酸化物として完全に溶解しない場合があるが、そのままの状態のペーストを集電体に塗布した。
(Example 2)
Positive electrode plates b to e were produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of Al powder to be added was changed. In addition, when Al powder was charged and stirred in the lithium hydroxide aqueous solution, a part of Al might not be completely dissolved as an oxide and a hydroxide, but the paste as it was was applied to the current collector.

(比較例1)
Al粉末を投入しない水酸化リチウム水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして、正極板fを作製した。
(Comparative Example 1)
A positive electrode plate f was produced in the same manner as in Example 1 except that a lithium hydroxide aqueous solution without using Al powder was used.

(比較例2)
Alイオンを含む水酸化リチウム水溶液の代わりに、イオン交換水を用いた以外は、実施例1と同様にして、正極板gを作製した。
(Comparative Example 2)
A positive electrode plate g was produced in the same manner as in Example 1 except that ion-exchanged water was used instead of the lithium hydroxide aqueous solution containing Al ions.

次に、上記の方法で得られた正極板a〜gを用いて、以下の方法によりラミネート電池を作製した。   Next, using the positive electrode plates a to g obtained by the above method, a laminate battery was produced by the following method.

まず、正極板a〜gの10箇所を、10mm角(10mm角以外にリード取り付け用のタブ部あり)の大きさに打ち抜き、リード取り付け用のタブ部表面の合剤を剥ぎ取り、ここにAlリードを取り付けた。この打ち抜いた正極板を、Niリードを取り付けた12mm角のLi金属をセパレータを介して挟み込み、それをAlラミネートに挿入した。さらに、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを1:3の体積比で混合した溶媒に、1mol/lのLiPFを溶解した電解液をAlラミネータに注入した。その後、Alラミネータを真空中で熱封口し、正極板a〜gについて、それぞれ10個のラミネート電池を作製した。 First, 10 locations of the positive electrode plates a to g are punched out to a size of 10 mm square (there is a tab portion for lead attachment in addition to the 10 mm square), and the mixture on the surface of the tab portion for lead attachment is peeled off. A lead was attached. The punched positive electrode plate was sandwiched with 12 mm square Li metal attached with Ni leads via a separator, and inserted into an Al laminate. Furthermore, an electrolytic solution in which 1 mol / l LiPF 6 was dissolved in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 1: 3 was injected into an Al laminator. Thereafter, the Al laminator was heat sealed in a vacuum to produce 10 laminated batteries for each of the positive plates a to g.

このラミネート電池を、25℃雰囲気下、1mAで4.2Vに達するまで定電流充電した後、10分放置し、1mAで2.5Vまで放電した。このときの放電容量のバラツキを測定した。なお、バラツキ(分散)Yは、以下の式(1)により求めた。   The laminate battery was charged at a constant current until reaching 4.2 V at 1 mA in a 25 ° C. atmosphere, then left for 10 minutes and discharged to 2.5 V at 1 mA. The variation in discharge capacity at this time was measured. The variation (dispersion) Y was determined by the following equation (1).

ここで、Anは、n番目のラミネート電池の放電容量、Bは、10個のラミネート電池の放電容量の平均値である。   Here, An is the discharge capacity of the nth laminate battery, and B is the average value of the discharge capacity of the 10 laminate batteries.

表1は、正極板a〜gについて得られた結果である。なお、表中のAlイオン濃度は、水酸化リチウム水溶液におけるAlイオン濃度のAl金属換算での値を示す。   Table 1 shows the results obtained for the positive plates a to g. In addition, the Al ion concentration in a table | surface shows the value in conversion of Al metal of the Al ion concentration in lithium hydroxide aqueous solution.

表1より、比較例1、2における正極板f、gに比べて、実施例1、2における正極板a〜eは容量のバラツキが小さいことが分かる。これは、本実施例1、2における正極板では、集電体に塗布される正極合剤ペーストにAlイオンが溶解しているために、集電体を構成するアルミニウムの溶解が抑制され、その結果、アルミニウムの溶解に伴う水素ガスの発生が抑制されたことによるものと思われる。すなわち、図2に示したように、水素ガスの発生が抑制されたことにより、正極板内の気泡Cが減少した結果、正極合剤の密度ムラ若しくは厚みムラが低減でき、これにより放電容量のバラツキが減少したものと思われる。   Table 1 shows that the positive electrode plates a to e in Examples 1 and 2 have smaller capacity variations than the positive electrode plates f and g in Comparative Examples 1 and 2. This is because, in the positive electrode plates in Examples 1 and 2, since the Al ions are dissolved in the positive electrode mixture paste applied to the current collector, the dissolution of aluminum constituting the current collector is suppressed. As a result, it is considered that the generation of hydrogen gas accompanying the dissolution of aluminum was suppressed. That is, as shown in FIG. 2, the generation of hydrogen gas is suppressed, and as a result, the bubbles C in the positive electrode plate are reduced. As a result, density unevenness or thickness unevenness of the positive electrode mixture can be reduced. It seems that the variation was reduced.

なお、本実施例における正極板bは、本実施例における他の正極板に比べて、バラツキが大きくなっている。これは、アルカリ水溶液中のAlイオン濃度が、他の試料に比べて小さかったため、アルミニウムの溶解を抑制する効果が小さかったためと考えられる。このことから、アルカリ水溶液中のAlイオンの濃度は、0.01mol/l以上であることが好ましい。また、比較例2における正極板gの容量が、他の試料に比べて小さくなっている。これは、活物質中のLiイオンが、正極合剤の溶媒に用いたイオン交換水中に溶解して、活物質の容量が減少したことによるものと思われる。   In addition, the positive electrode plate b in the present embodiment has a larger variation than the other positive electrode plates in the present embodiment. This is presumably because the effect of suppressing dissolution of aluminum was small because the Al ion concentration in the aqueous alkali solution was small compared to other samples. From this, the concentration of Al ions in the alkaline aqueous solution is preferably 0.01 mol / l or more. Moreover, the capacity | capacitance of the positive electrode plate g in the comparative example 2 is small compared with the other sample. This is presumably because the Li ion in the active material was dissolved in the ion exchange water used as the solvent for the positive electrode mixture, and the capacity of the active material was reduced.

次に、本発明における正極板を用いて捲回型のリチウムイオン二次電池を作製し、サイクル特性の評価を行った。   Next, a wound type lithium ion secondary battery was produced using the positive electrode plate of the present invention, and the cycle characteristics were evaluated.

(実施例3)
実施例1の正極板aを用いて、以下の方法によりリチウムイオン電池Aを作製した。
(Example 3)
Using the positive electrode plate a of Example 1, a lithium ion battery A was produced by the following method.

負極活物質として黒鉛を100重量部、結着剤としてPVDFを6重量部、それぞれ有機溶媒であるN−メチルピロリドン(NMP)溶液に投入、混合して負極合剤スラリーを作製した。このスラリーを集電体である厚み10μmの銅箔の両面に塗布、乾燥、圧延して、幅39mm、長さ340mmのサイズに切り出し負極板とした。   100 parts by weight of graphite as a negative electrode active material and 6 parts by weight of PVDF as a binder were respectively charged and mixed in an N-methylpyrrolidone (NMP) solution, which is an organic solvent, to prepare a negative electrode mixture slurry. This slurry was applied to both sides of a 10 μm thick copper foil as a current collector, dried and rolled, and cut into a size of 39 mm width and 340 mm length to obtain a negative electrode plate.

実施例1で作製した正極板a、及び上記の方法で作成した負極板のそれぞれの集電体の露出部に集電用のリードを溶接し、厚み20μmのポリエチレン製のセパレータを介して正極板a及び負極板を渦巻状に捲回して電極群を作製した。この電極群を、電解液とともに外径17.5mm、高さ50mmのステンレス製の有底円筒状容器に収納した後、容器の封口を行い、円筒型リチウムイオン二次電池Aを作製した。なお、電解液には、ECとEMCと1:3の体積比で混合した溶媒に1mol/lのLiPFを溶解したものを用いた。 A current collecting lead is welded to the exposed portion of each of the current collector of the positive electrode plate a produced in Example 1 and the negative electrode plate produced by the above method, and the positive electrode plate is passed through a polyethylene separator having a thickness of 20 μm. The electrode group was produced by winding a and the negative electrode in a spiral shape. The electrode group was housed in a stainless steel bottomed cylindrical container having an outer diameter of 17.5 mm and a height of 50 mm together with the electrolytic solution, and then the container was sealed to prepare a cylindrical lithium ion secondary battery A. Note that the electrolytic solution, EC and EMC and 1: was prepared by dissolving of LiPF 6 1 mol / l in a solvent mixture in the third volume.

(比較例3)
イオン交換水に水酸化リチウムを溶解させ、1mol/lの水酸化リチウム水溶液を1L作製した。この水溶液に、正極活物質粉末(LiNi0.81Co0.14Al0.05O2)を1kgとAl粉末6.75gとを投入し攪拌した。こうして得られた正極合剤スラリーを80℃で乾燥させることによって、正極活物質の表面を、Alの水酸化物または酸化物によって被覆させた。このとき、正極活物質100重量部に対するAl化合物のAl量はAl金属換算で、0.675重量部であった。
(Comparative Example 3)
Lithium hydroxide was dissolved in ion exchange water to prepare 1 L of 1 mol / l lithium hydroxide aqueous solution. To this aqueous solution, 1 kg of positive electrode active material powder (LiNi0.81Co0.14Al0.05O2) and 6.75 g of Al powder were added and stirred. The positive electrode mixture slurry thus obtained was dried at 80 ° C., so that the surface of the positive electrode active material was covered with Al hydroxide or oxide. At this time, the Al amount of the Al compound relative to 100 parts by weight of the positive electrode active material was 0.675 parts by weight in terms of Al metal.

この正極活物質を100重量部、導電剤としてアセチレンブラックを2.5重量部、及び結着剤であるポリフッ化ビニリデン(PDVF)を4重量部、それぞれ有機溶媒であるN−メチルピロリドン(NMP)溶液に投入、混合して、正極合剤ペーストを作製した。このペーストを集電体である厚み15μmのアルミニウム箔の両面に塗布した後、乾燥させ、さらに平板ロールプレスで均等な厚みに圧延して、幅37mm、長さ300mmのサイズに切り出し正極板hを作製した。そして、この正極板hを用いて、実施例3と同様の方法によりリチウムイオン二次電池Hを作製した。   100 parts by weight of this positive electrode active material, 2.5 parts by weight of acetylene black as a conductive agent, and 4 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PDVF) as a binder, each of which is an organic solvent, N-methylpyrrolidone (NMP) The solution was charged and mixed to prepare a positive electrode mixture paste. After applying this paste on both sides of a 15 μm thick aluminum foil as a current collector, it was dried and further rolled to a uniform thickness with a flat roll press to cut out a positive electrode plate h to a size of 37 mm width and 300 mm length. Produced. And using this positive electrode plate h, the lithium ion secondary battery H was produced by the method similar to Example 3. FIG.

(比較例4)
正極活物質粉末(LiNi0.81Co0.14Al0.05O2)を100重量部、導電剤としてアセチレンブラックを2.5重量部、及び結着剤としてPDVFを4重量部、それぞれ有機溶媒であるNMP溶液に投入、混合して、正極合剤ペーストを作製した。このペーストを集電体である厚み15μmのアルミニウム箔の両面に塗布した後、乾燥させ、さらに平板ロールプレスで均等な厚みに圧延して、幅37mm、長さ300mmのサイズに切り出し正極板iを作製した。そして、この正極板iを用いて、実施例3と同様の方法によりリチウムイオン二次電池Iを作製した。
(Comparative Example 4)
100 parts by weight of the positive electrode active material powder (LiNi0.81Co0.14Al0.05O2), 2.5 parts by weight of acetylene black as a conductive agent, and 4 parts by weight of PDVF as a binder, are each put into an NMP solution that is an organic solvent. And mixing to prepare a positive electrode mixture paste. This paste was applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm as a current collector, then dried, and further rolled to a uniform thickness with a flat plate roll press, cut into a size of 37 mm in width and 300 mm in length, and positive electrode plate i was cut. Produced. And using this positive electrode plate i, the lithium ion secondary battery I was produced by the method similar to Example 3. FIG.

次に、上記の方法で得られたリチウムイオン二次電池A、H、Iを、50mAで4.1Vまで充電した状態で45℃雰囲気下で3日間エージングした。その後、25℃雰囲気下で50mAで2.5Vまで放電した。再び、50mAで4.2Vまで充電した後、交流インピーダンス法により周波数0.1Hzでインピーダンス(以下「サイクル前のインピーダンス」という)を測定した。   Next, the lithium ion secondary batteries A, H, and I obtained by the above method were aged in a 45 ° C. atmosphere for 3 days while being charged to 4.1 V at 50 mA. Then, it discharged to 2.5V at 50 mA in 25 degreeC atmosphere. After charging to 4.2 V at 50 mA again, impedance (hereinafter referred to as “impedance before cycle”) was measured at a frequency of 0.1 Hz by the AC impedance method.

さらに、45℃雰囲気下で50mAで4.2Vに達するまで定電流充電した後、50mAで2.5Vまで放電するサイクルを300サイクル繰り返した。その後、50mAで4.2Vまで充電した後、再度交流インピーダンス法により周波数0.1Hzでサイクル後のインピーダンス(以下「サイクル後のインピーダンス」という)を測定した。   Furthermore, after carrying out constant current charge until it reached 4.2V at 50mA in 45 degreeC atmosphere, the cycle discharged to 2.5V at 50mA was repeated 300 cycles. Then, after charging to 4.2 V at 50 mA, impedance after cycling (hereinafter referred to as “impedance after cycling”) was measured again at a frequency of 0.1 Hz by the AC impedance method.

本評価で測定するインピーダンスは、パルス的な放電を行う電気自動車等に特に重要であり、サイクルによる内部インピーダンスの増加は、サイクルに伴う出力特性の低下に繋がる。   The impedance measured in this evaluation is particularly important for an electric vehicle or the like that performs pulse-like discharge, and an increase in internal impedance due to the cycle leads to a decrease in output characteristics accompanying the cycle.

表2は、リチウムイオン二次電池A、H、Iについて得られた内部インピーダンスの増加率である。なお、内部インピーダンスの増加率ΔSは以下の式(2)により求めた。
ΔS=(S2−S1)/S1×100[%]・・・式(2)
ここで、S1はサイクル前のインピーダンス、S2はサイクル後のインピーダンスの大きさである。
Table 2 shows the increase rate of the internal impedance obtained for the lithium ion secondary batteries A, H, and I. The increase rate ΔS of the internal impedance was obtained by the following formula (2).
ΔS = (S2−S1) / S1 × 100 [%] (2)
Here, S1 is the impedance before the cycle, and S2 is the impedance after the cycle.

表2より、リチウムイオン電池AとHは、電池Iに比較してインピーダンス増加率が小さく、サイクル特性が優れていることが分かる。これは、電池AとHにおいては、正極活物質がAlの水酸化物あるいは酸化物で被覆されているのに対し、電池Iにおいては、正極活物質がAlの水酸化物あるいは酸化物で被覆されていないことに起因するものと考えられる。   From Table 2, it can be seen that lithium ion batteries A and H have a smaller impedance increase rate than battery I and have excellent cycle characteristics. In the batteries A and H, the positive electrode active material is coated with Al hydroxide or oxide, whereas in the battery I, the positive electrode active material is coated with Al hydroxide or oxide. It is thought that it is caused by not being done.

また、リチウムイオン電池AとHとにおいては、正極中の活物質に対する金属換算でのAl量が同じであるにも係わらず、電池Aの方は電池Hよりもインピーダンス増加率が小さいのは、次のような理由によるものと考えられる。すなわち、電池Hの正極活物質はAlの水酸化物あるいは酸化物で被覆されているのに対し、電池Aの正極活物質はAlの水酸化物等で被覆されているのに加え、正極活物質と集電体との界面、集電体の表面にもAlの水酸化物や酸化物等が存在しているためと考えられる。   Moreover, in the lithium ion batteries A and H, although the Al amount in terms of metal with respect to the active material in the positive electrode is the same, the battery A has a smaller impedance increase rate than the battery H. The reason is considered as follows. That is, the positive electrode active material of the battery H is coated with Al hydroxide or oxide, whereas the positive electrode active material of the battery A is coated with Al hydroxide or the like. This is presumably because Al hydroxides and oxides are also present at the interface between the substance and the current collector and the surface of the current collector.

次に、このようなAlの水酸化物等による正極活物質の被覆による効果をさらに調べるために、正極合剤の溶媒であるアルカリ水溶液中のAlイオン濃度を変えて正極板を作製した。   Next, in order to further investigate the effect of the coating of the positive electrode active material with such an Al hydroxide, a positive electrode plate was produced by changing the Al ion concentration in the alkaline aqueous solution as the solvent of the positive electrode mixture.

(実施例4)
イオン交換水に水酸化リチウムを溶解させ、1mol/lの水酸化リチウム水溶液を作製した。この水溶液に、Al粉末を投入攪拌し、溶解させ、Alイオンの濃度を、Al金属換算で0.05mol/lとした。
Example 4
Lithium hydroxide was dissolved in ion-exchanged water to prepare a 1 mol / l lithium hydroxide aqueous solution. In this aqueous solution, Al powder was added, stirred and dissolved, and the concentration of Al ions was 0.05 mol / l in terms of Al metal.

Ni、Co、Mnからなる正極活物質粉末(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)を100重量部、導電剤としてアセチレンブラックを2.5重量部、結着剤としてフッ素系のバインダー(四フッ化エチレン樹脂)を4重量部、及び増粘剤としてカルボキシメチルセルロースをそれぞれ上記水酸化リチウム水溶液に投入、混合して、正極合剤ペーストを作製した。なお、正極活物質粉末100重量部に対して、水酸化リチウム水溶液は50mLとした。この場合、水酸化リチウム水溶液に含まれるAlイオンにより正極活物質の表面または正極活物質と集電体との界面に形成されたAl化合物のAl量は、Al金属換算で0.675重量部である。   100 parts by weight of a positive electrode active material powder (LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2) composed of Ni, Co, and Mn, 2.5 parts by weight of acetylene black as a conductive agent, and a fluorine-based binder (ethylene tetrafluoride as a binder) Resin) and 4 parts by weight of carboxymethyl cellulose as a thickener were added to and mixed with the lithium hydroxide aqueous solution to prepare a positive electrode mixture paste. Note that the lithium hydroxide aqueous solution was 50 mL with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material powder. In this case, the Al amount of the Al compound formed on the surface of the positive electrode active material or the interface between the positive electrode active material and the current collector by Al ions contained in the lithium hydroxide aqueous solution is 0.675 parts by weight in terms of Al metal. is there.

このペーストを集電体である厚み15μmのアルミニウム箔の両面に塗布した後、乾燥させ、さらに、平板ロールプレスで均等な厚みに圧延して、幅37mm、長さ300mmのサイズに切り出し正極板jとした。   This paste was applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm as a current collector, dried, further rolled to a uniform thickness with a flat plate roll press, cut into a size of 37 mm in width and 300 mm in length. It was.

(実施例5)
投入するAl粉末の量を変更する以外は、実施例4と同様にして、正極板k〜nを作製した。なお、水酸化リチウム水溶液にAl粉末を投入攪拌した際に、Alの一部は酸化物及び水酸化物として完全に溶解しない場合もあるが、そのままペーストとし用いた。
(Example 5)
Except changing the quantity of Al powder thrown in, it carried out similarly to Example 4, and produced the positive electrode plates kn. In addition, when Al powder was added and stirred in the lithium hydroxide aqueous solution, a part of Al might not be completely dissolved as an oxide or a hydroxide, but it was used as a paste as it was.

(比較例5)
Alイオンを含む水酸化リチウム水溶液の代わりに、イオン交換水を用いた以外は、実施例4と同様にして、正極板oを作製した。
(Comparative Example 5)
A positive electrode plate o was produced in the same manner as in Example 4 except that ion-exchanged water was used instead of the lithium hydroxide aqueous solution containing Al ions.

(比較例6)
イオン交換水に水酸化リチウムを溶解させ、1mol/lの水酸化リチウム水溶液を1L作製した。この水溶液に、正極活物質粉末(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)を1kgとAl粉末6.75gとを投入し攪拌した。こうして得られたスラリーを80℃で乾燥し、表面がAlの水酸化物あるいは酸化物に被覆された正極活物質を得た。この場合、正極活物質100重量部に対するAl化合物のAl量は、Al金属換算で0.675重量部である。
(Comparative Example 6)
Lithium hydroxide was dissolved in ion exchange water to prepare 1 L of 1 mol / l lithium hydroxide aqueous solution. To this aqueous solution, 1 kg of positive electrode active material powder (LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2) and 6.75 g of Al powder were added and stirred. The slurry thus obtained was dried at 80 ° C. to obtain a positive electrode active material whose surface was coated with Al hydroxide or oxide. In this case, the Al amount of the Al compound with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material is 0.675 parts by weight in terms of Al metal.

この正極活物質を100重量部、導電剤としてアセチレンブラックを2.5重量部、結着剤としてフッ素系のバインダーを4重量部、さらに増粘剤としてカルボキシメチルセルロースをそれぞれイオン交換水を投入、混合し、正極合剤ペーストを作製した。このペーストを集電体である厚み15μmのアルミニウム箔の両面に塗布した後、乾燥させ、さらに平板ロールプレスで均等な厚みに圧延して、幅37mm、長さ300mmのサイズに切り出し正極板pを作製した。   100 parts by weight of this positive electrode active material, 2.5 parts by weight of acetylene black as a conductive agent, 4 parts by weight of a fluorine-based binder as a binder, and carboxymethyl cellulose as a thickener are charged and mixed with ion-exchanged water, respectively. Then, a positive electrode mixture paste was produced. This paste was applied to both sides of a 15 μm thick aluminum foil as a current collector, dried, and then rolled to a uniform thickness with a flat roll press, cut into a size of 37 mm in width and 300 mm in length, and the positive electrode plate p was cut. Produced.

次に、負極活物質として黒鉛を100重量部、結着剤としてPVDFを6重量部、それぞれ有機溶媒であるNMP溶液に投入、混合して負極合剤スラリーを作製した。このスラリーを集電体である厚み10μmの銅箔の両面に塗布、乾燥、圧延して、幅39mm、長さ340mmのサイズに切り出し負極板pとした。   Next, 100 parts by weight of graphite as a negative electrode active material and 6 parts by weight of PVDF as a binder were respectively charged and mixed in an NMP solution as an organic solvent to prepare a negative electrode mixture slurry. This slurry was applied to both sides of a 10 μm thick copper foil as a current collector, dried and rolled, and cut into a size of 39 mm width and 340 mm length to obtain a negative electrode plate p.

このようにして得られた正極板j〜pを用いて、実施例3と同様の方法により(比較例6においては、負極板pを用いた)リチウムイオン二次電池J〜Pを作製した。   Using the positive electrode plates j to p thus obtained, lithium ion secondary batteries J to P were produced in the same manner as in Example 3 (in the comparative example 6, the negative electrode plate p was used).

表3は、リチウムイオン二次電池J〜Pについて、表2に示した方法と同様の測定方法を用いて得られた内部インピーダンスの増加率である。表中のAl重量部は、水酸化リチウム水溶液に含まれるAlイオンにより正極活物質の表面または正極活物質と集電体との界面に形成されたAl化合物の金属換算のAl量(正極活物質100重量部に対するAl金属換算の重量部)を表す。   Table 3 shows the increase rate of the internal impedance obtained by using the same measurement method as that shown in Table 2 for the lithium ion secondary batteries J to P. In the table, Al parts by weight indicate the amount of Al in terms of metal of the Al compound formed on the surface of the positive electrode active material or the interface between the positive electrode active material and the current collector by Al ions contained in the lithium hydroxide aqueous solution (positive electrode active material). (Parts by weight in terms of Al metal relative to 100 parts by weight).

表3より、本実施例のリチウムイオン二次電池J〜Nにおけるインピーダンスの増加率は、比較例のリチウムイオン二次電池Oを比べて小さく、サイクル特性が優れていることが分かる。また、電池KとNのインピーダンス増加率が、他の実施例における電池J、L、Mに比べて大きくなっているのは、次のような理由によるものと考えられる。すなわち、Al量が0.1重量部未満では、Alの水酸化物等による正極活物質や、正極活物質と集電体との界面、集電体の表面への被覆の量が十分でないことにより、また、Al量が2重量部を越えると、Alの水酸化物や酸化物等の量が多すぎることによって、活物質同士、あるいは活物質と集電体間の電子伝導性が低下することにより、それぞれインピーダンス増加率が大きくなったものと考えられる。従って、サイクル特性をより効果的に向上させるためには、Al化合物の金属換算のAl量は、0.1〜2重量部の範囲であることが好ましいと言える。   From Table 3, it can be seen that the rate of increase in impedance in the lithium ion secondary batteries J to N of this example is smaller than that of the lithium ion secondary battery O of the comparative example, and the cycle characteristics are excellent. Further, the reason why the impedance increase rates of the batteries K and N are larger than those of the batteries J, L, and M in the other examples is considered to be as follows. That is, if the amount of Al is less than 0.1 parts by weight, the amount of coating on the surface of the positive electrode active material, the positive electrode active material and the current collector, or the surface of the current collector by an Al hydroxide or the like is not sufficient. In addition, if the amount of Al exceeds 2 parts by weight, the amount of Al hydroxide, oxide, etc. is too large, thereby reducing the electronic conductivity between the active materials or between the active material and the current collector. As a result, it is considered that the rate of increase in impedance is increased. Therefore, in order to improve the cycle characteristics more effectively, it can be said that the amount of Al in terms of metal of the Al compound is preferably in the range of 0.1 to 2 parts by weight.

一方、本実施例のリチウムイオン二次電池Jと比較例のリチウムイオン二次電池Pを比較すると、金属換算のAl量は同じであるが、電池Jの方がインピーダンスの増加率は小さくなっている。これは、本実施例により作製された正極においては、上述したように、活物質表面の被覆形態が比較例と異なっていることに加え、集電体表面や、集電体/活物質界面や、集電体の表面にもAlの水酸化物や酸化物等が存在しているためと考えられる。   On the other hand, when comparing the lithium ion secondary battery J of this example and the lithium ion secondary battery P of the comparative example, the amount of Al in terms of metal is the same, but the rate of increase in impedance is smaller in the battery J. Yes. This is because, in the positive electrode produced in this example, as described above, the active material surface coating form is different from that of the comparative example, the current collector surface, the current collector / active material interface, This is probably because Al hydroxide or oxide is also present on the surface of the current collector.

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態において、正極板の集電体を構成する材料をアルミニウムとしたが、これに限らず、例えば、アルミニウムを含む合金においても同様の効果を得ることができる。また、正極活物質の材料として、複合リチウム酸化物を用いたが、リチウムイオンを吸蔵、放出するものであれば、特に制限はない。また、アルカリ水溶液として、水酸化リチウム水溶液(LiOH)が好ましいが、これに限らず、例えば、NaOH、KOH、Ca(OH)、Ba(OH)等を用いることができる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by suitable embodiment, such description is not a limitation matter and of course various modifications are possible. For example, in the above embodiment, the material constituting the current collector of the positive electrode plate is aluminum. However, the present invention is not limited to this, and for example, similar effects can be obtained even in an alloy containing aluminum. Moreover, although the composite lithium oxide was used as the material of the positive electrode active material, there is no particular limitation as long as it absorbs and releases lithium ions. Further, the aqueous alkaline solution is preferably a lithium hydroxide aqueous solution (LiOH), but is not limited thereto, and for example, NaOH, KOH, Ca (OH) 2 , Ba (OH) 2, or the like can be used.

本発明は、安定した特性を有するリチウムイオン二次電池を得るための正極板を提供するもので、ノートパソコン、携帯電話等の電子機器の用途に加え、電気自動車等の駆動用電源としても有用である。   The present invention provides a positive electrode plate for obtaining a lithium ion secondary battery having stable characteristics, and is useful as a power source for driving an electric vehicle or the like in addition to the use of an electronic device such as a notebook computer or a mobile phone. It is.

本発明の実施形態における正極板の製造方法を示した工程断面図である。It is process sectional drawing which showed the manufacturing method of the positive electrode plate in embodiment of this invention. 本発明の実施例における方法で作製した正極板の表面写真である。It is the surface photograph of the positive electrode plate produced by the method in the Example of this invention. 従来の方法で作成した正極板の表面写真である。It is the surface photograph of the positive electrode plate produced by the conventional method.

符号の説明Explanation of symbols

11 集電体
12 正極合剤
11 Current collector
12 Positive electrode mixture

Claims (7)

集電体表面に正極活物質が形成されてなるリチウムイオン二次電池用正極板の製造方法であって、
アルミニウムからなる前記集電体を用意する工程と、
前記集電体表面に、前記正極活物質がアルカリ水溶液からなる溶媒に分散されてなる正極合剤を塗布した後、該正極合剤を乾燥する工程と
を有し、
前記アルカリ水溶液には、アルミニウムイオンが含まれていることを特徴とする、リチウムイオン二次電池用正極板の製造方法。
A method for producing a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery in which a positive electrode active material is formed on a current collector surface,
Preparing the current collector made of aluminum;
A step of applying a positive electrode mixture in which the positive electrode active material is dispersed in a solvent comprising an alkaline aqueous solution to the surface of the current collector, and then drying the positive electrode mixture;
The method for producing a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery, wherein the alkaline aqueous solution contains aluminum ions.
前記アルカリ水溶液には、リチウムイオンがさらに含まれていることを特徴とする、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極板の製造方法。   The method for producing a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the alkaline aqueous solution further contains lithium ions. 前記アルカリ水溶液は、水酸化リチウム水溶液であることを特徴とする、請求項2に記載のリチウムイオン二次電池用正極板の製造方法。   The method for producing a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery according to claim 2, wherein the aqueous alkaline solution is an aqueous lithium hydroxide solution. 前記アルカリ水溶液に含まれるアルミニウムイオンの濃度は、0.01モル/リットル以上であることを特徴とする、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極板の製造方法。   2. The method for producing a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the concentration of aluminum ions contained in the alkaline aqueous solution is 0.01 mol / liter or more. 前記正極活物質は、複合リチウム酸化物からなることを特徴とする、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極板の製造方法。   The method for manufacturing a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode active material is composed of composite lithium oxide. 前記複合リチウム酸化物は、リチウムニッケル複合酸化物であることを特徴とする、請求項5に記載のリチウムイオン二次電池用正極板の製造方法。   The method of manufacturing a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery according to claim 5, wherein the composite lithium oxide is a lithium nickel composite oxide. 集電体表面に正極活物質が形成されてなるリチウムイオン二次電池用正極板であって、
前記集電体はアルミニウムで構成されており、
前記正極活物質は、該正極活物質がアルミニウムイオンを含むアルカリ水溶液からなる溶媒に分散されてなる正極合剤を、前記集電体表面に塗布することによって形成されたものである、リチウムイオン二次電池用正極板。
A positive electrode plate for a lithium ion secondary battery in which a positive electrode active material is formed on a current collector surface,
The current collector is made of aluminum;
The positive electrode active material is formed by applying a positive electrode mixture in which the positive electrode active material is dispersed in a solvent composed of an alkaline aqueous solution containing aluminum ions to the surface of the current collector. Secondary battery positive electrode plate.
JP2006302867A 2006-11-08 2006-11-08 Positive electrode plate for lithium-ion secondary battery and manufacturing method therefor Pending JP2008123705A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006302867A JP2008123705A (en) 2006-11-08 2006-11-08 Positive electrode plate for lithium-ion secondary battery and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006302867A JP2008123705A (en) 2006-11-08 2006-11-08 Positive electrode plate for lithium-ion secondary battery and manufacturing method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008123705A true JP2008123705A (en) 2008-05-29

Family

ID=39508260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006302867A Pending JP2008123705A (en) 2006-11-08 2006-11-08 Positive electrode plate for lithium-ion secondary battery and manufacturing method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008123705A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101171555B1 (en) 2009-09-29 2012-08-06 파나소닉 주식회사 Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001143703A (en) * 1999-11-11 2001-05-25 Nichia Chem Ind Ltd Positive electrode active substance for use in lithium secondary battery
JP2005085471A (en) * 2003-09-04 2005-03-31 Toyota Motor Corp Secondary battery and its manufacturing method
JP2005228679A (en) * 2004-02-16 2005-08-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacturing method of cathode for nonaqueous electrolyte secondary battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001143703A (en) * 1999-11-11 2001-05-25 Nichia Chem Ind Ltd Positive electrode active substance for use in lithium secondary battery
JP2005085471A (en) * 2003-09-04 2005-03-31 Toyota Motor Corp Secondary battery and its manufacturing method
JP2005228679A (en) * 2004-02-16 2005-08-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacturing method of cathode for nonaqueous electrolyte secondary battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101171555B1 (en) 2009-09-29 2012-08-06 파나소닉 주식회사 Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3886218A1 (en) Negative electrode plate, electrochemical device, and electronic device
JP5226128B2 (en) Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2009193745A (en) Method for manufacturing positive electrode active material
JP2009146739A (en) Manufacturing method of positive active material
WO2016202169A2 (en) High energy density lithium ion battery
JP2010040382A (en) Method of manufacturing positive electrode active material, and positive electrode active material
JP2009016302A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method of positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2016027549A (en) Negative electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method for the same
JP5761098B2 (en) Active material and lithium ion secondary battery using the same
JP2005259682A (en) Collector for non-aqueous electrolyte secondary battery, electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the same and method of manufacturing electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2016201941A1 (en) Lithium ion battery with long cycle performance
JP6959010B2 (en) Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2014022039A (en) Negative electrode binder for lithium secondary battery
JP2010055777A (en) Method for manufacturing positive active material and positive active material
TWI623132B (en) Negative electrode material for lithium ion secondary battery and method of manufacturing the same, negative electrode material for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
JP2007109454A (en) Lithium secondary battery, and its manufacturing method
JP2010129470A (en) Method for manufacturing positive active material and positive active material
JP2010009960A (en) Manufacturing method of positive electrode active material, and positive electrode active material
WO2013099138A1 (en) Negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery having negative electrode for lithium ion secondary battery
JP2015088343A (en) Method for manufacturing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries
CN116169339A (en) Secondary battery and electric equipment comprising same
JP2017043496A (en) Lithium transition metal complex oxide and method of producing the same
JPH11204108A (en) Manufacture of positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2016009564A (en) Lithium ion battery electrode slurry, lithium ion battery electrode, and method for manufacturing lithium ion battery
JP2003157836A (en) Manufacturing method of positive electrode for lithium battery and positive electrode for lithium battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091028

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20120120

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120418

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120508

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120911