JP2009253168A - Method of manufacturing electrochemical device electrode - Google Patents

Method of manufacturing electrochemical device electrode Download PDF

Info

Publication number
JP2009253168A
JP2009253168A JP2008101834A JP2008101834A JP2009253168A JP 2009253168 A JP2009253168 A JP 2009253168A JP 2008101834 A JP2008101834 A JP 2008101834A JP 2008101834 A JP2008101834 A JP 2008101834A JP 2009253168 A JP2009253168 A JP 2009253168A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
current collector
active material
weight
particle size
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
JP2008101834A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keita Tokura
敬太 戸倉
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.)
Zeon Corp
Original Assignee
Nippon Zeon 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 Nippon Zeon Co Ltd filed Critical Nippon Zeon Co Ltd
Priority to JP2008101834A priority Critical patent/JP2009253168A/en
Publication of JP2009253168A publication Critical patent/JP2009253168A/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
    • 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
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an electrochemical device electrode, which can make an electrode layer into a thin film and provides an electrochemical device with low resistance with successful productivity. <P>SOLUTION: The electrochemical device electrode is manufactured by a manufacturing method comprising steps of: supplying an electrode material on the surface of a collector of which the arithmetic average roughness (Ra) of at least one surface is 1 μm or more; and forming the electrode layer on the collector by pressurizing the collector and the electrode material by a pair of rolls, wherein the forming speed in the step of forming the electrode layer is faster than 10 m/minute. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気二重層キャパシタやリチウムイオン二次電池などの電気化学素子に、特に電気二重層キャパシタに好適に用いられる電気化学素子電極(本明細書では単に「電極」と言うことがある。)の製造方法に関する。   The present invention may be simply referred to as an electrochemical element electrode (herein referred to simply as an “electrode”) that is suitably used for an electrochemical element such as an electric double layer capacitor or a lithium ion secondary battery, particularly for an electric double layer capacitor. ) Manufacturing method.

小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能な特性を活かして、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなどの電気化学素子は、その需要を急速に拡大している。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が比較的大きいことから携帯電話やノート型パーソナルコンピュータなどの分野で利用され、電気二重層キャパシタは、急激な充放電が可能なので、パソコン等のメモリバックアップ小型電源として利用されている。更に、電気二重層キャパシタは電気自動車用の大型電源としての応用が期待されている。また、高いエネルギー密度と充放電速度の両立を目指し、正極、負極の2つの電極のうち、一方にファラデー反応電極、もう一方に非ファラデー反応電極を使用するハイブリッドキャパシタも開発が進められている。また、金属酸化物や導電性高分子の表面の酸化還元反応(疑似電気二重層容量)を利用するレドックスキャパシタもその容量の大きさから注目を集めている。これら電気化学素子には、用途の拡大や発展に伴い、低抵抗化、高容量化、機械的特性の向上など、より一層の特性の改善が求められている。そのようななかで、電気化学素子の性能を向上させるために、電気化学素子電極を形成する方法についても様々な改善が行われている。   The demand for electrochemical devices such as lithium ion secondary batteries and electric double layer capacitors is rapidly expanding by taking advantage of their small size, light weight, high energy density and the ability to repeatedly charge and discharge. Lithium-ion secondary batteries are used in fields such as mobile phones and notebook personal computers because of their relatively high energy density, and electric double layer capacitors can be charged and discharged rapidly. It is used as. Furthermore, the electric double layer capacitor is expected to be applied as a large power source for electric vehicles. Also, with the aim of achieving both high energy density and charge / discharge speed, a hybrid capacitor that uses a Faraday reaction electrode for one of the positive electrode and the negative electrode and a non-Faraday reaction electrode for the other has been developed. In addition, redox capacitors that utilize the oxidation-reduction reaction (pseudo electric double layer capacitance) on the surface of metal oxides or conductive polymers are also attracting attention due to their large capacity. With the expansion and development of applications, these electrochemical elements are required to further improve characteristics such as low resistance, high capacity, and improved mechanical characteristics. Under such circumstances, in order to improve the performance of the electrochemical device, various improvements have been made on the method of forming the electrochemical device electrode.

電気化学素子電極は、例えば電極活物質等を含有する電極材料スラリーを集電体上に塗布し、乾燥することで得ることができる。しかしながら、この製造方法では乾燥工程に長時間を要してしまい、生産性が悪く、電極コストが高くなるという問題があった。   An electrochemical element electrode can be obtained by, for example, applying an electrode material slurry containing an electrode active material or the like on a current collector and drying it. However, this manufacturing method has a problem that a long time is required for the drying process, the productivity is poor, and the electrode cost is increased.

生産性を向上し、電極コストを下げる解決方法として、特許文献1には定量フィーダーと、略水平に配置された一対のプレス用ロール又はベルトを用いた電気化学素子電極の製造方法が紹介されている。この文献によると集電体としてアルミニウムや白金等の金属を用い、1〜20m/分の速度で成形可能であるが、この方法では薄膜電極作製は困難で、低抵抗化に限界があった。   As a solution for improving productivity and reducing electrode cost, Patent Document 1 introduces a method for producing an electrochemical element electrode using a quantitative feeder and a pair of press rolls or belts arranged substantially horizontally. Yes. According to this document, a metal such as aluminum or platinum can be used as a current collector and molding can be performed at a speed of 1 to 20 m / min. However, it is difficult to produce a thin film electrode by this method, and there is a limit to reducing the resistance.

特開2007−005747号公報JP 2007-005747 A

本発明の目的は、表面の算術平均粗さが1μm以上の集電体を使用することで、低抵抗で低コストの電気化学素子電極を製造する方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for producing a low-resistance and low-cost electrochemical element electrode by using a current collector having a surface arithmetic average roughness of 1 μm or more.

本発明者は上記課題に鑑み鋭意検討した結果、上記特許文献1開示の方法で用いられる集電体は、その表面粗度が算術平均粗さ(Ra)で0.5μmと小さいため、電極材料の集電体へのかかりが悪く、この集電体を用いての薄膜電極作製が困難であることを見出した。そして、特定の表面粗度の集電体を用いると、ロール成形することにより薄膜化が容易で、低抵抗の電気化学素子電極が得られることを見出した。本発明者らは、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have found that the current collector used in the method disclosed in Patent Document 1 has a surface roughness as small as 0.5 μm in arithmetic mean roughness (Ra). The current collector was poorly applied, and it was found that it was difficult to produce a thin film electrode using the current collector. And when the collector of specific surface roughness was used, it discovered that thin film formation was easy by roll forming and the electrochemical element electrode of low resistance was obtained. Based on these findings, the inventors have completed the present invention.

かくして本発明によれば、少なくとも一表面の算術平均粗さ(Ra)が1μm以上である集電体の該表面上に電極材料を供給する工程、および前記集電体と前記電極材料とを一対のロールで加圧して集電体上に電極層を形成する工程を含んでなり、かつ前記電極層を形成する工程における成形速度が10m/分より速い速度である電気化学素子電極の製造方法が提供される。   Thus, according to the present invention, a step of supplying an electrode material onto the surface of a current collector having an arithmetic average roughness (Ra) of at least one surface of 1 μm or more, and a pair of the current collector and the electrode material There is provided a method for producing an electrochemical element electrode comprising a step of forming an electrode layer on a current collector by pressurizing with a roll, and a forming speed in the step of forming the electrode layer being higher than 10 m / min. Provided.

本発明によれば、電極層の薄膜化が可能で、低抵抗な電気化学素子を与える電気化学素子電極を大量に効率よく製造できる。本発明の製造方法で得られる電気化学素子電極は、低抵抗で低コストなので電気二重層キャパシタや二次電池等いろいろな用途に好適に用いられる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrode layer can be thinned and the electrochemical element electrode which gives a low resistance electrochemical element can be efficiently manufactured in large quantities. Since the electrochemical element electrode obtained by the production method of the present invention has low resistance and low cost, it is suitably used for various applications such as electric double layer capacitors and secondary batteries.

本発明に用いる電極材料は、電気化学素子電極を得るために使用されるものであり、具体的には、電極活物質および結着剤を必須成分とし、必要に応じさらに導電材、分散材およびその他の添加剤などを含有することができる。   The electrode material used in the present invention is used for obtaining an electrochemical element electrode. Specifically, an electrode active material and a binder are essential components, and a conductive material, a dispersion material, and Other additives and the like can be contained.

電極活物質は、電極内で電子の受け渡しをする物質であり、具体的には主としてリチウムイオン二次電池用活物質や、電気二重層キャパシタ用活物質が挙げられる。   The electrode active material is a material that transfers electrons within the electrode, and specifically includes an active material for a lithium ion secondary battery and an active material for an electric double layer capacitor.

リチウムイオン二次電池用活物質には、正極用、負極用がある。リチウムイオン二次電池の正極用の電極活物質としては、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn、LiFePO、LiFeVOなどのリチウム含有複合金属酸化物;TiS、TiS、非晶質MoSなどの遷移金属硫化物;Cu、非晶質VO・P、MoO、V、V13などの遷移金属酸化物;が例示される。さらに、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレンなどの導電性高分子が挙げられる。リチウムイオン二次電池の負極用の電極活物質としては、例えば、アモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、及びピッチ系炭素繊維などの炭素質材料;ポリアセン等の導電性高分子などが挙げられる。 Examples of the active material for a lithium ion secondary battery include a positive electrode and a negative electrode. As an electrode active material for a positive electrode of a lithium ion secondary battery, lithium-containing composite metal oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiFeVO 4 ; TiS 2 , TiS 3 , non Transition metal sulfides such as crystalline MoS 3 ; transition metal oxides such as Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O · P 2 O 5 , MoO 3 , V 2 O 5 , V 6 O 13 ; Illustrated. Furthermore, conductive polymers such as polyacetylene and poly-p-phenylene are listed. Examples of the electrode active material for the negative electrode of the lithium ion secondary battery include carbonaceous materials such as amorphous carbon, graphite, natural graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), and pitch-based carbon fibers; high conductivity such as polyacene Examples include molecules.

リチウムイオン二次電池の電極に使用する電極活物質は球形の粒子に整粒されたものが好ましい。粒子の形状が球形であると、電極成形時により高密度な電極が形成できる。また、重量平均粒径分布は、1μm程度の細かな粒子と3〜8μmの比較的大きな粒子の混合物や、0.5〜8μmにブロードな粒径分布を持つ粒子が好ましい。粒径が50μm以上の粒子は篩い分けなどにより除去して用いるのが好ましい。電極活物質のASTM D4164で規定されるタップ密度は特に制限されないが、正極では2g/cm以上、負極では0.6g/cm以上のものが好適に用いられる。 The electrode active material used for the electrode of the lithium ion secondary battery is preferably sized into spherical particles. When the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed during electrode molding. The weight average particle size distribution is preferably a mixture of fine particles of about 1 μm and relatively large particles of 3 to 8 μm, or particles having a broad particle size distribution of 0.5 to 8 μm. Particles having a particle size of 50 μm or more are preferably used after being removed by sieving or the like. The tap density defined by ASTM D4164 of the electrode active material is not particularly limited, but those having a positive electrode of 2 g / cm 3 or more and those of a negative electrode of 0.6 g / cm 3 or more are preferably used.

電気二重層キャパシタ用の電極活物質としては、通常、炭素の同素体が用いられる。炭素の同素体の具体例としては、活性炭、ポリアセン、カーボンウィスカ及びグラファイト等が挙げられ、これらの粉末または繊維を使用することができる。電気二重層キャパシタ用の好ましい電極活物質は活性炭であり、具体的にはフェノール系、レーヨン系、アクリル系、ピッチ系、又はヤシガラ系等の活性炭を挙げることができる。   As an electrode active material for an electric double layer capacitor, an allotrope of carbon is usually used. Specific examples of the allotrope of carbon include activated carbon, polyacene, carbon whisker, and graphite, and these powders or fibers can be used. A preferable electrode active material for the electric double layer capacitor is activated carbon, and specific examples include phenol-based, rayon-based, acrylic-based, pitch-based, and coconut shell-based activated carbon.

電気二重層キャパシタ用の電極活物質の比表面積は、30m/g以上、好ましくは500〜5,000m/g、より好ましくは1,000〜3,000m/gであることが好ましい。 The specific surface area of the electrode active material for an electric double layer capacitor, 30 m 2 / g or more, preferably preferably 500~5,000m 2 / g, more preferably 1,000~3,000m 2 / g.

電気二重層キャパシタ用の電極活物質の重量平均粒径は、0.1〜100μm、好ましくは1〜50μm、更に好ましくは5〜20μmの粉末が好ましい。この範囲の重量平均粒径の活物質を用いると、電気二重層キャパシタ用電極の薄膜化が容易で、静電容量も高くできる。   The weight average particle diameter of the electrode active material for the electric double layer capacitor is preferably 0.1 to 100 μm, preferably 1 to 50 μm, more preferably 5 to 20 μm. When an active material having a weight average particle diameter in this range is used, the electric double layer capacitor electrode can be easily thinned and the capacitance can be increased.

これらの電極活物質は、電気化学素子の種類に応じて、単独でまたは二種類以上を組み合わせて使用することができる。   These electrode active materials can be used individually or in combination of 2 or more types according to the kind of electrochemical element.

結着剤とは、電極活物質や導電材などを結着させることができる化合物である。例えば、フッ素系重合体、ジエン系重合体、アクリレート系重合体、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタン等の高分子化合物が挙げられ、好ましくはフッ素系重合体、ジエン系重合体、及びアクリレート系重合体が挙げられる。   The binder is a compound that can bind an electrode active material, a conductive material, and the like. For example, polymer compounds such as fluorine-based polymers, diene-based polymers, acrylate-based polymers, polyimides, polyamides, and polyurethanes are preferable, and fluorine-based polymers, diene-based polymers, and acrylate-based polymers are preferable. It is done.

フッ素系重合体はフッ素原子を含む単量体単位を含有する重合体である。フッ素系重合体中のフッ素を含有する単量体単位の割合は通常50重量%以上である。フッ素系重合体の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂が挙げられ、ポリテトラフルオロエチレンが好ましい。   The fluorine-based polymer is a polymer containing a monomer unit containing a fluorine atom. The ratio of the monomer unit containing fluorine in the fluoropolymer is usually 50% by weight or more. Specific examples of the fluorine-based polymer include fluorine resins such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene is preferable.

ジエン系重合体は、共役ジエンの単独重合体もしくは共役ジエンを含む単量体混合物を重合して得られる共重合体、またはそれらの水素添加物である。前記単量体混合物における共役ジエンの割合は通常40重量%以上、好ましくは50重量%以上、より好ましくは60重量%以上である。ジエン系重合体の具体例としては、ポリブタジエンやポリイソプレンなどの共役ジエン単独重合体;カルボキシ変性されていてもよいスチレン・ブタジエン共重合体(SBR)などの芳香族ビニル・共役ジエン共重合体;アクリロニトリル・ブタジエン共重合体(NBR)などのシアン化ビニル・共役ジエン共重合体;水素化SBR、水素化NBRなどが挙げられる。   The diene polymer is a homopolymer of a conjugated diene or a copolymer obtained by polymerizing a monomer mixture containing a conjugated diene, or a hydrogenated product thereof. The proportion of the conjugated diene in the monomer mixture is usually 40% by weight or more, preferably 50% by weight or more, more preferably 60% by weight or more. Specific examples of the diene polymer include conjugated diene homopolymers such as polybutadiene and polyisoprene; aromatic vinyl / conjugated diene copolymers such as carboxy-modified styrene / butadiene copolymer (SBR); Examples include vinyl cyanide / conjugated diene copolymers such as acrylonitrile / butadiene copolymer (NBR); hydrogenated SBR, hydrogenated NBR, and the like.

アクリレート系重合体は、アクリル酸エステルおよび/またはメタクリル酸エステルの単独重合体またはこれらを含む単量体混合物を重合して得られる共重合体である。前記単量体混合物におけるアクリル酸エステルおよび/またはメタクリル酸エステルの割合は通常40重量%以上、好ましくは50重量%以上、より好ましくは60重量%以上である。アクリレート系重合体の具体例としては、アクリル酸2−エチルヘキシル・メタクリル酸・アクリロニトリル・エチレングリコールジメタクリレート共重合体、アクリル酸2−エチルヘキシル・メタクリル酸・メタクリロニトリル・ジエチレングリコールジメタクリレート共重合体、アクリル酸2−エチルヘキシル・スチレン・メタクリル酸・エチレングリコールジメタクリレート共重合体、アクリル酸ブチル・アクリロニトリル・ジエチレングリコールジメタクリレート共重合体、およびアクリル酸ブチル・アクリル酸・トリメチロールプロパントリメタクリレート共重合体などの架橋型アクリレート系重合体;エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・メタクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、およびエチレン・メタクリル酸エチル共重合体などのエチレンとアクリル酸(またはメタクリル酸)エステルとの共重合体;上記エチレンとアクリル酸(またはメタクリル酸)エステルとの共重合体にラジカル重合性単量体をグラフトさせたグラフト重合体;などが挙げられる。なお、上記グラフト重合体に用いられるラジカル重合性単量体としては、例えば、メタクリル酸メチル、アクリロニトリル、メタクリル酸などが挙げられる。その他に、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体などのエチレンとアクリル酸(またはメタクリル酸)との共重合体等が結着剤として使用できる。   The acrylate polymer is a copolymer obtained by polymerizing a homopolymer of acrylic acid ester and / or methacrylic acid ester or a monomer mixture containing them. The ratio of acrylic acid ester and / or methacrylic acid ester in the monomer mixture is usually 40% by weight or more, preferably 50% by weight or more, more preferably 60% by weight or more. Specific examples of the acrylate polymer include 2-ethylhexyl acrylate / methacrylic acid / acrylonitrile / ethylene glycol dimethacrylate copolymer, 2-ethylhexyl acrylate / methacrylic acid / methacrylonitrile / diethylene glycol dimethacrylate copolymer, acrylic Crosslinking of 2-ethylhexyl acid / styrene / methacrylic acid / ethylene glycol dimethacrylate copolymer, butyl acrylate / acrylonitrile / diethylene glycol dimethacrylate copolymer, and butyl acrylate / acrylic acid / trimethylolpropane trimethacrylate copolymer Type acrylate polymer; ethylene / methyl acrylate copolymer, ethylene / methyl methacrylate copolymer, ethylene / ethyl acrylate copolymer, and A copolymer of ethylene and acrylic acid (or methacrylic acid) such as an ethylene / ethyl methacrylate copolymer; a radical polymerizable monomer in the copolymer of ethylene and acrylic acid (or methacrylic acid) Grafted graft polymers; and the like. In addition, as a radically polymerizable monomer used for the said graft polymer, methyl methacrylate, acrylonitrile, methacrylic acid etc. are mentioned, for example. In addition, a copolymer of ethylene and acrylic acid (or methacrylic acid) such as an ethylene / acrylic acid copolymer and an ethylene / methacrylic acid copolymer can be used as a binder.

結着剤は、その形状によって特に制限はないが、結着性が良く、また、作製した電極の静電容量の低下や充放電の繰り返しによる劣化を抑えることができるため、粒子状であることが好ましい。粒子状の結着剤としては、例えば、ラテックスのごとき分散型結着剤の粒子が水に分散した状態のものや、このような分散液を乾燥して得られる粉末状のものが挙げられる。   The binder is not particularly limited depending on its shape, but has good binding properties, and can be prevented from being deteriorated due to a decrease in the capacitance of the produced electrode or repeated charge / discharge, and therefore is in the form of particles. Is preferred. Examples of the particulate binder include those in which particles of a dispersion-type binder such as latex are dispersed in water, and powders obtained by drying such a dispersion.

粒子状の結着剤の数平均粒径は、格別な限定はないが、通常は0.0001〜100μm、好ましくは0.001〜10μm、より好ましくは0.01〜1μmである。結着剤の数平均粒径がこの範囲であるときは、少量の結着剤の使用でも優れた結着力を電極層に与えることができる。ここで、数平均粒径は、透過型電子顕微鏡写真で無作為に選んだ結着剤粒子100個の径を測定し、その算術平均値として算出される個数平均粒径である。粒子の形状は球形、異形、どちらでもかまわない。   The number average particle size of the particulate binder is not particularly limited, but is usually 0.0001 to 100 μm, preferably 0.001 to 10 μm, more preferably 0.01 to 1 μm. When the number average particle diameter of the binder is within this range, an excellent binding force can be imparted to the electrode layer even when a small amount of the binder is used. Here, the number average particle diameter is a number average particle diameter calculated as an arithmetic average value obtained by measuring the diameter of 100 binder particles randomly selected in a transmission electron micrograph. The shape of the particles can be either spherical or irregular.

これら結着剤は単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。この結着剤の使用量は、電極活物質100重量部に対して、通常は0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜20重量部、より好ましくは1〜10重量部の範囲である。   These binders can be used alone or in combination of two or more. The amount of the binder used is usually 0.1 to 50 parts by weight, preferably 0.5 to 20 parts by weight, and more preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. is there.

リチウムイオン二次電池の正極や、電気二重層キャパシタの電極に用いられる電極材料には、導電材を含有していることが好ましい。導電材とは、導電性を有し、電気二重層を形成し得る細孔を有さない粒子状の炭素の同素体からなり、電気化学素子電極の導電性を向上させるものである。導電材の具体例としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック(アクゾノーベルケミカルズベスローテンフェンノートシャップ社の登録商標)などの導電性カーボンブラック;天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛;が挙げられる。これらの中でも、導電性カーボンブラックが好ましく、アセチレンブラックおよびファーネスブラックがより好ましい。   The electrode material used for the positive electrode of the lithium ion secondary battery or the electrode of the electric double layer capacitor preferably contains a conductive material. The conductive material is made of an allotrope of particulate carbon that has conductivity and does not have pores that can form an electric double layer, and improves the conductivity of the electrochemical element electrode. Specific examples of the conductive material include conductive carbon black such as furnace black, acetylene black, and ketjen black (registered trademark of Akzo Nobel Chemicals Bethloten Fennot Shap); graphite such as natural graphite and artificial graphite; Can be mentioned. Among these, conductive carbon black is preferable, and acetylene black and furnace black are more preferable.

導電材の重量平均粒径は、電極活物質の重量平均粒径よりも小さいことが好ましく、通常0.001〜10μm、好ましくは0.05〜5μm、より好ましくは0.01〜1μmの範囲である。導電材の粒径がこの範囲にあると、より少ない使用量で高い導電性が得られる。   The weight average particle diameter of the conductive material is preferably smaller than the weight average particle diameter of the electrode active material, and is usually in the range of 0.001 to 10 μm, preferably 0.05 to 5 μm, more preferably 0.01 to 1 μm. is there. When the particle size of the conductive material is within this range, high conductivity can be obtained with a smaller amount of use.

これらの導電材は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。   These conductive materials can be used alone or in combination of two or more.

導電材の量は、電極活物質100重量部に対して、通常0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜15重量部、より好ましくは1〜10重量部の範囲である。導電材の量がこの範囲にある電極を使用すると電気化学素子の容量を高く且つ内部抵抗を低くすることができる。   The amount of the conductive material is usually 0.1 to 50 parts by weight, preferably 0.5 to 15 parts by weight, more preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. When an electrode having an amount of the conductive material within this range is used, the capacity of the electrochemical element can be increased and the internal resistance can be decreased.

電極材料にはその他に分散材を含有していることが好ましい。分散材とはスラリーの溶媒に溶解させて用いられ、電極活物質、導電材等を溶媒に均一に分散させる作用をさらに有するものである。例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース系ポリマー、ならびにこれらのアンモニウム塩またはアルカリ金属塩;ポリアクリル酸(またはメタクリル酸)ナトリウムなどのポリアクリル酸(またはメタクリル酸)塩;ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド;ポリビニルピロリドン、ポリカルボン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプン、キチン、キトサン誘導体などが挙げられる。これらの分散材は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。中でも、セルロース系ポリマーが好ましく、カルボキシメチルセルロースまたはそのアンモニウム塩もしくはアルカリ金属塩が特に好ましい。   In addition, the electrode material preferably contains a dispersing agent. The dispersing material is used by being dissolved in a slurry solvent, and further has an action of uniformly dispersing the electrode active material, the conductive material and the like in the solvent. For example, cellulosic polymers such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, and ammonium salts or alkali metal salts thereof; polyacrylic acid (or methacrylic acid) salts such as sodium polyacrylic acid (or methacrylic acid); polyvinyl Examples include alcohol, modified polyvinyl alcohol, polyethylene oxide; polyvinyl pyrrolidone, polycarboxylic acid, oxidized starch, phosphate starch, casein, various modified starches, chitin, and chitosan derivatives. These dispersing agents can be used alone or in combination of two or more. Among these, a cellulose polymer is preferable, and carboxymethyl cellulose or an ammonium salt or an alkali metal salt thereof is particularly preferable.

これら分散材は単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。分散材の使用量は、格別な限定はないが、電極活物質100重量部に対して、通常は0.1〜10重量部、好ましくは0.5〜5重量部、より好ましくは0.8〜2重量部の範囲である。分散材を用いることで、スラリー中の固形分の沈降や凝集を抑制できる。また、噴霧乾燥時のアトマイザーの詰まりを防止することができるので、噴霧乾燥を安定して連続的に行うことができる。   These dispersing agents can be used alone or in combination of two or more. The amount of the dispersing agent used is not particularly limited, but is usually 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.5 to 5 parts by weight, more preferably 0.8 to 100 parts by weight of the electrode active material. It is in the range of ˜2 parts by weight. By using the dispersing material, it is possible to suppress sedimentation and aggregation of the solid content in the slurry. Moreover, since the clogging of the atomizer at the time of spray drying can be prevented, spray drying can be performed stably and continuously.

その他の添加剤としては、例えば、界面活性剤がある。界面活性剤としては、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、ノニオニックアニオンなどの両性の界面活性剤が挙げられるが、中でもアニオン性若しくはノニオン性の界面活性剤で熱分解しやすいものが好ましい。これら添加剤は単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of other additives include a surfactant. Examples of the surfactant include amphoteric surfactants such as anionic, cationic, nonionic, and nonionic anions. Among them, anionic or nonionic surfactants that are easily thermally decomposed are preferable. These additives can be used alone or in combination of two or more.

界面活性剤の量は、格別な限定はないが、電極活物質100重量部に対して0〜50重量部、好ましくは0.1〜10重量部、より好ましくは0.5〜5重量部の範囲である。   The amount of the surfactant is not particularly limited, but is 0 to 50 parts by weight, preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. It is a range.

本発明に使用される電極材料は、上記電極活物質および結着剤を必須成分として、必要に応じて導電材、分散材、その他の添加剤を含有してなる。好適に用いられる電極材料は上記成分を含有する粒子形状のもの(以下、複合粒子ということがある。)である。この複合粒子は、通常、電極活物質および結着剤を少なくとも含有し、前記電極活物質及び導電材が結着剤によって結着されてなるもので構成されている。   The electrode material used in the present invention contains the above-described electrode active material and binder as essential components, and contains a conductive material, a dispersing material, and other additives as necessary. A suitably used electrode material is in the form of particles containing the above components (hereinafter sometimes referred to as composite particles). The composite particles usually contain at least an electrode active material and a binder, and are configured by binding the electrode active material and a conductive material with a binder.

本発明に用いる複合粒子の重量平均粒径は、通常は0.1〜1,000μm、好ましくは5〜500μm、より好ましくは10〜100μmの範囲である。   The weight average particle diameter of the composite particles used in the present invention is usually in the range of 0.1 to 1,000 μm, preferably 5 to 500 μm, more preferably 10 to 100 μm.

本発明に好適な複合粒子は、微小圧縮試験機によって荷重速度0.9mN/secで最大荷重9.8mNまで圧縮したときの粒径変位率が通常5〜70%、好ましくは20〜50%である。粒径変位率は、複合粒子の圧縮前の粒径D0に対する、圧縮による粒径の減少量(ΔD=D0−D1)の割合(=ΔD/D0×100)である。なお、D1は荷重を掛けているときの粒径で荷重量に応じて変化する値である。   The composite particles suitable for the present invention have a particle size displacement rate of usually 5 to 70%, preferably 20 to 50% when compressed to a maximum load of 9.8 mN at a load speed of 0.9 mN / sec by a micro compression tester. is there. The particle size displacement rate is the ratio (= ΔD / D0 × 100) of the amount of particle size reduction (ΔD = D0−D1) due to compression to the particle size D0 before compression of the composite particles. In addition, D1 is a value which changes according to a load amount with a particle size when applying a load.

また、本発明に好適に用いられる複合粒子は、微小圧縮試験機によって荷重速度0.9mN/secで最大荷重9.8mNまで圧縮したときの、単位秒あたりの粒径変位率変化量が好ましくは25%以下、より好ましくは10%以下、特に好ましくは7%以下である。単位秒あたりの粒径変位率変化量は、荷重速度0.9mN/secで荷重が増えていったときの粒径変位率の単位秒あたりの変化量である。微小圧縮試験機によって測定される最大荷重9.8mNまで圧縮したときの粒径変位率は、複合粒子の形状維持力を示すために必要な数値である。該粒径変位率が小さ過ぎると、加圧によってもほとんど複合粒子が変形しないので、粒子同士の接触面積が小さく、導電性が高くならない。一方、粒径変位率が大き過ぎると、複合粒子が圧壊し、複合粒子中に形成された導電材及び電極活物質によるネットワークが壊れ、導電性が低下する。また、単位秒あたりの粒径変位率変化量は、圧壊の有無を判断する一指標である。圧壊が起きると、粒径が急激に小さくなるので、単位秒あたりの粒径変位率変化量が25%を超える。圧壊によって、複合粒子中に形成された導電材及び電極活物質によるネットワークが壊れ、導電性が低下する。最大荷重9.8mNまで圧縮したときの粒径変位率が5〜70%である複合粒子は、適度な柔らかさを持つので、粒子同士の接触面積が大きい。そして、圧壊しないので、導電材及び電極活物質のネットワークが維持される。   In addition, the composite particles suitably used in the present invention preferably have a change in particle size displacement rate per unit second when compressed to a maximum load of 9.8 mN at a load speed of 0.9 mN / sec using a micro compression tester. It is 25% or less, more preferably 10% or less, and particularly preferably 7% or less. The change amount of the particle size displacement rate per unit second is the change amount per unit second of the particle size change rate when the load increases at a load speed of 0.9 mN / sec. The particle size displacement rate when compressed to a maximum load of 9.8 mN measured by a micro-compression tester is a numerical value necessary to show the shape maintaining force of the composite particles. If the particle size displacement rate is too small, the composite particles are hardly deformed even by pressurization, so that the contact area between the particles is small and the conductivity is not increased. On the other hand, if the particle size displacement rate is too large, the composite particles are crushed, the network formed by the conductive material and the electrode active material formed in the composite particles is broken, and the conductivity is lowered. Further, the change amount of the particle size displacement rate per unit second is an index for determining the presence or absence of crushing. When crushing occurs, the particle size decreases rapidly, so that the amount of change in the particle size displacement rate per second exceeds 25%. By crushing, the network formed by the conductive material and the electrode active material formed in the composite particles is broken, and the conductivity is lowered. Since the composite particle having a particle size displacement rate of 5 to 70% when compressed to a maximum load of 9.8 mN has appropriate softness, the contact area between the particles is large. And since it is not crushed, the network of a conductive material and an electrode active material is maintained.

これら複合粒子は単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。   These composite particles can be used alone or in combination of two or more.

本発明に使用される集電体とは、集電機能を有する電極基体である。材料としては、例えば、金属、炭素、導電性高分子などを用いることができ、好適には金属が用いられる。金属としては、通常、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、チタン、ステンレス鋼、銅、その他の合金等が使用される。これらの中で導電性、耐電圧性の面からアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用するのが好ましい。   The current collector used in the present invention is an electrode substrate having a current collecting function. As the material, for example, metal, carbon, conductive polymer, and the like can be used, and metal is preferably used. As the metal, aluminum, platinum, nickel, tantalum, titanium, stainless steel, copper, and other alloys are usually used. Among these, it is preferable to use aluminum or an aluminum alloy in terms of conductivity and voltage resistance.

本発明に使用される集電体は、その少なくとも一表面の算術平均粗さ(Ra)が1μm以上であり、成形性と密着性を高められるので、特に好ましくは1μm以上2μm以下である。集電体の表面と裏面のRaの差は、通常3μm以下、両面での電極層厚さのばらつきを小さくできるので好ましくは1μm以下である。   The current collector used in the present invention has an arithmetic average roughness (Ra) of at least one surface of 1 μm or more, and can improve moldability and adhesion, and is particularly preferably 1 μm or more and 2 μm or less. The difference between the Ra on the front surface and the back surface of the current collector is usually 3 μm or less, and preferably 1 μm or less because variations in electrode layer thickness on both surfaces can be reduced.

本発明に使用される集電体は、通常シート状であり、その厚さは、使用目的に応じて適宜選択されるが、高い強度と低抵抗とを両立するとの観点から、好ましくは10〜100μm、より好ましくは50〜100μmである。   The current collector used in the present invention is usually in the form of a sheet, and the thickness thereof is appropriately selected according to the purpose of use, but preferably 10 to 10 from the viewpoint of achieving both high strength and low resistance. The thickness is 100 μm, more preferably 50 to 100 μm.

本発明では、上記の表面粗さを有する集電体上の該表面上に上記電極材料を供給する。電極材料を供給する工程で用いられるフィーダーは、特に限定されないが、複合粒子を定量的に供給できる定量フィーダーであることが好ましい。ここで、定量的に供給できるとは、かかるフィーダーを用いて電極材料を連続的に供給し、一定間隔で供給量を複数回測定し、その測定値の平均値mと標準偏差σmから求められるCV値(=σm/m×100)が4以下であることをいう。本発明に用いられる定量フィーダーは、CV値が好ましくは2以下である。定量フィーダーの具体例としては、テーブルフィーダー、ロータリーフィーダーなどの重力供給機、スクリューフィーダー、ベルトフィーダーなどの機械力供給機などが挙げられる。これらのうちロータリーフィーダーが好適である。   In this invention, the said electrode material is supplied on this surface on the electrical power collector which has said surface roughness. The feeder used in the step of supplying the electrode material is not particularly limited, but is preferably a quantitative feeder capable of supplying composite particles quantitatively. Here, being able to supply quantitatively means that the electrode material is continuously supplied using such a feeder, the supply amount is measured a plurality of times at regular intervals, and the average value m of the measured values and the standard deviation σm are obtained. It means that the CV value (= σm / m × 100) is 4 or less. The quantitative feeder used in the present invention preferably has a CV value of 2 or less. Specific examples of the quantitative feeder include a gravity feeder such as a table feeder and a rotary feeder, and a mechanical force feeder such as a screw feeder and a belt feeder. Of these, the rotary feeder is preferred.

次いで、前記集電体と供給された電極材料とを一対のロールで加圧して、集電体上に電極層を形成する。この工程では、必要に応じ加温された前記電極材料が、一対のロールでシート状の電極層に成形される。供給される複合粒子の温度は、好ましくは40〜160℃、より好ましくは70〜140℃である。この温度範囲にある電極材料を用いると、プレス用ロールの表面で電極材料の滑りがなく、電極材料が連続的かつ均一にプレス用ロールに供給されるので、膜厚が均一で、電極密度のばらつきが小さい、電気化学素子電極用シートを得ることができる。   Next, the current collector and the supplied electrode material are pressurized with a pair of rolls to form an electrode layer on the current collector. In this step, the electrode material heated as necessary is formed into a sheet-like electrode layer by a pair of rolls. The temperature of the supplied composite particles is preferably 40 to 160 ° C, more preferably 70 to 140 ° C. When an electrode material in this temperature range is used, there is no slip of the electrode material on the surface of the press roll, and the electrode material is continuously and uniformly supplied to the press roll. An electrochemical element electrode sheet with small variations can be obtained.

成形時の温度は、通常0〜200℃であり、結着剤の融点またはガラス転移温度(結着剤が融点およびガラス転移温度の両方を有するときは、ガラス転移温度。以下同じ。)より高いことが好ましく、融点またはガラス転移温度より20℃以上高いことがより好ましい。   The molding temperature is usually 0 to 200 ° C., which is higher than the melting point or glass transition temperature of the binder (when the binder has both the melting point and the glass transition temperature, the same applies hereinafter). It is preferable that the melting point or glass transition temperature is 20 ° C. or higher.

ロールを用いる場合の成形速度は、ロールの回転速度で調整することができ、10m/分より速く、好ましくは35〜70m/分である。またプレス用ロール間のプレス線圧は、通常0.2〜30kN/cm、好ましくは0.5〜10kN/cmである。   The forming speed in the case of using a roll can be adjusted by the rotational speed of the roll, and is faster than 10 m / min, preferably 35 to 70 m / min. Moreover, the press linear pressure between the rolls for a press is 0.2-30 kN / cm normally, Preferably it is 0.5-10 kN / cm.

本発明の製法では、前記一対のロールの配置は特に限定されないが、略水平または略垂直に配置されることが好ましい。略水平に配置する場合は、前記多孔化集電体を一対のロール間に連続的に供給し、該ロールの少なくとも一方に電極材料を供給することで、多孔化集電体とロールとの間隙に電極材料が供給され、加圧により電極層を形成できる。略垂直に配置する場合は、前記多孔化集電体を水平方向に搬送させ、該集電体上に電極材料を供給し、電極材料層を形成する。供給された電極材料層を必要に応じブレード等で均した後、該集電体を一対のロール間に供給し、加圧により電極層を形成できる。この場合において、一対のロール間に供給される電極材料層の厚さは、(前記一対のロールのロール間隙)/(集電体厚さ+電極材料層厚さ)で表される値で、成形性に優れるとの観点から、通常0.01〜1であり、好ましくは0.1〜0.5である。   In the production method of the present invention, the arrangement of the pair of rolls is not particularly limited, but is preferably arranged substantially horizontally or substantially vertically. When arranged substantially horizontally, the porous current collector is continuously supplied between a pair of rolls, and an electrode material is supplied to at least one of the rolls, so that the gap between the porous current collector and the rolls is increased. An electrode material is supplied to the electrode layer, and an electrode layer can be formed by pressurization. In the case of disposing substantially vertically, the porous current collector is conveyed in the horizontal direction, an electrode material is supplied onto the current collector, and an electrode material layer is formed. After the supplied electrode material layer is leveled with a blade or the like as necessary, the current collector is supplied between a pair of rolls, and the electrode layer can be formed by pressurization. In this case, the thickness of the electrode material layer supplied between the pair of rolls is a value represented by (roll gap between the pair of rolls) / (current collector thickness + electrode material layer thickness). From the viewpoint of excellent moldability, it is usually from 0.01 to 1, and preferably from 0.1 to 0.5.

成形した成形体の厚みのばらつきを無くし、密度を上げて高容量化をはかるために、必要に応じて更に後加圧を行っても良い。後加圧の方法は、ロールによるプレス工程が一般的である。ロールプレス工程では、2本の円柱状のロールをせまい間隔で平行に上下にならべ、それぞれを反対方向に回転させて、その間に電極をかみこませ加圧する。ロールは加熱又は冷却等、温度調節しても良い。   In order to eliminate the variation in the thickness of the molded body, increase the density, and increase the capacity, further pressurization may be performed as necessary. The post-pressing method is generally a press process using a roll. In the roll press process, two cylindrical rolls are arranged in parallel at a narrow interval in the vertical direction, and each is rotated in the opposite direction. The temperature of the roll may be adjusted by heating or cooling.

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。また、部および%は、特に記載のない限り重量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example. Parts and% are based on weight unless otherwise specified.

(集電体表面の算術平均粗さ(Ra)の測定)
集電体表面の算術平均粗さ(Ra)は、キーエンス(株)社製ナノスケールハイブリッド顕微鏡(VN−8000)を用いて、5mm×5mmの範囲について粗さ曲線を描き(多孔化集電体に関しては、穴あき部を除外)、下式の算出法により求める。Lは測定長さ(5mm)、xは平均線から測定曲線までの偏差である。
(Measurement of arithmetic mean roughness (Ra) of current collector surface)
The arithmetic mean roughness (Ra) of the current collector surface was drawn with a roughness curve in the range of 5 mm × 5 mm using a nano-scale hybrid microscope (VN-8000) manufactured by Keyence Corporation (a porous current collector). ) Is determined by the calculation method of the following formula. L is the measurement length (5 mm), and x is the deviation from the average line to the measurement curve.

Figure 2009253168
Figure 2009253168

(電極層厚さの測定)
電極層厚さは集電体の両面に電極層を形成した後に、渦電流式変位センサ(センサヘッド部EX−110V、アンプユニット部EX−V02:キーエンス社製)を用いて測定する。2cm間隔で各電極層の厚さを測定し、それらの平均値を電極層の厚さとする。
(Measurement of electrode layer thickness)
The electrode layer thickness is measured using an eddy current displacement sensor (sensor head unit EX-110V, amplifier unit unit EX-V02: manufactured by Keyence Corporation) after forming electrode layers on both sides of the current collector. The thickness of each electrode layer is measured at intervals of 2 cm, and the average value thereof is taken as the thickness of the electrode layer.

(内部抵抗の測定)
電気化学キャパシタについて、600mAの定電流で充電を開始し、所定の充電電圧に達したらその電圧を保って定電圧充電とし、5分間定電圧充電を行った時点で充電を完了する。次いで、充電終了直後に定電流15mAで0Vに達するまで放電を行う。この充放電操作を3サイクル行い、3サイクル目の放電後0.1秒後の電圧からR=ΔV/Iの関係より算出する。
(Measurement of internal resistance)
The electrochemical capacitor starts to be charged with a constant current of 600 mA. When a predetermined charging voltage is reached, the voltage is maintained to be constant voltage charging, and charging is completed when the constant voltage charging is performed for 5 minutes. Next, immediately after the end of charging, discharging is performed at a constant current of 15 mA until reaching 0V. This charge / discharge operation is performed for 3 cycles, and is calculated from the relationship of R = ΔV / I from the voltage 0.1 seconds after the discharge of the third cycle.

実施例1
電極活物質(比表面積2000m/g及び重量平均粒径5μmの活性炭)100部、導電材(アセチレンブラック「デンカブラック粉状」;電気化学工業(株)製)5部、分散型結着剤(数平均粒径0.15μm、ガラス転移温度−40℃の架橋型アクリレート系重合体の40%水分散体:「AD211」;日本ゼオン(株)製)7.5部、分散材(カルボキシメチルセルロースの1.5%水溶液「DN−800H」:ダイセル化学工業(株)製)93.3部、及びイオン交換水231.8部をT.K.ホモミクサー(特殊機化工業(株)製)で攪拌混合して、固形分25%のスラリーを得る。次いで、スラリーをスプレー乾燥機(大川原化工機(株)製ピン型アトマイザー付)を用いて150℃の熱風で噴霧乾燥し、重量平均粒径60μmの球状の複合粒子を得る。
Example 1
100 parts of an electrode active material (activated carbon with a specific surface area of 2000 m 2 / g and a weight average particle size of 5 μm), 5 parts of a conductive material (acetylene black “Denka black powder”; manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), a dispersion-type binder (40% aqueous dispersion of a cross-linked acrylate polymer having a number average particle size of 0.15 μm and a glass transition temperature of −40 ° C .: “AD211”; manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) 7.5 parts, Dispersant (carboxymethylcellulose Of 1.5% aqueous solution “DN-800H” (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) and 231.8 parts of ion-exchanged water K. The mixture is stirred and mixed with a homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) to obtain a slurry having a solid content of 25%. Next, the slurry is spray-dried with hot air at 150 ° C. using a spray dryer (with a pin type atomizer manufactured by Okawara Chemical Industries Co., Ltd.) to obtain spherical composite particles having a weight average particle size of 60 μm.

定量フィーダー(ニッカ株式会社製、ニッカスプレーK−V)を用い各フィーダーの供給速度70g/分で、ロールプレス機(押し切り粗面熱ロール;ヒラノ技研工業(株)製)のプレス用ロール(ロール温度120℃、プレス線圧4kN/cm)に供給する。プレス用ロール間に厚さ50μmでRa=2.5μmのエッチドアルミ箔を挿入し、定量フィーダーから供給された複合粒子をエッチドアルミ箔の両面に付着させ、成形速度15m/分で加圧成形し、平均片面厚さ280μm、平均片面密度0.50g/cmの電気化学素子電極を得る。 Using a fixed feeder (Nikka Co., Ltd., Nikka Spray K-V) at a feeding speed of 70 g / min for each feeder, a roll for press (roll) The temperature is 120 ° C. and the press linear pressure is 4 kN / cm). An etched aluminum foil with a thickness of 50 μm and Ra = 2.5 μm is inserted between the press rolls, and the composite particles supplied from the quantitative feeder are attached to both sides of the etched aluminum foil, and pressed at a molding speed of 15 m / min. An electrochemical element electrode having an average single-side thickness of 280 μm and an average single-side density of 0.50 g / cm 3 is obtained by molding.

(測定用セルの作製)
上記の電気化学素子電極を、電極層が形成されていない集電体部分を縦2cm×横2cmを残し、電極層が形成されている部分を縦5cm×横5cmになるように切り抜く。これに縦7cm×横1cm×厚み0.01cmのアルミからなるタブ材を未塗工部に超音波溶接して測定用電極を作製する。測定用電極は、正極10組、負極11組を用意し、160℃で40分間乾燥する。セパレータとして厚さ35μmのセルロース/レーヨン混合不織布を用いて、正極集電体、負極集電体の端子溶接部がそれぞれ反対側になるよう配置し、正極、負極の対向面が20層になるように、また積層した電極の最外部の電極が負極となるように積層する。最上部と最下部はセパレータを配置させて4辺をテープ留めし、正極集電体の端子溶接部(10枚)、負極集電体の端子溶接部(11枚)をそれぞれ超音波溶接する。
(Preparation of measurement cell)
The above-described electrochemical device electrode is cut out so that the current collector portion where the electrode layer is not formed is 2 cm long × 2 cm wide, and the portion where the electrode layer is formed is 5 cm × 5 cm wide. A tab electrode made of aluminum having a length of 7 cm, a width of 1 cm, and a thickness of 0.01 cm is ultrasonically welded to the uncoated portion to produce a measurement electrode. As the measurement electrodes, 10 sets of positive electrodes and 11 sets of negative electrodes are prepared and dried at 160 ° C. for 40 minutes. Using a cellulose / rayon mixed nonwoven fabric having a thickness of 35 μm as a separator, the terminal welds of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are arranged on opposite sides, and the opposing surfaces of the positive electrode and the negative electrode are 20 layers. In addition, lamination is performed so that the outermost electrode of the laminated electrodes becomes a negative electrode. The uppermost part and the lowermost part are provided with separators, and four sides are taped, and the terminal welded part (10 sheets) of the positive electrode current collector and the terminal welded part (11 sheets) of the negative electrode current collector are ultrasonically welded.

上記積層電極を外装ラミネートフィルムで覆い三辺を融着後、電解液としてプロピレンカーボネートにホウフッ化テトラエチルアンモニウムを1.4モル/リットルの濃度に溶解した溶液を真空含浸させた後、残り一辺を融着させ、フィルム型キャパシタを作製する。得られるフィルム型キャパシタについて各特性を測定する。結果を表1に示す。   After covering the laminated electrode with an exterior laminate film and fusing three sides, a solution prepared by dissolving tetraethylammonium borofluoride at a concentration of 1.4 mol / liter in propylene carbonate as an electrolytic solution was vacuum impregnated, and then the remaining side was melted. A film type capacitor is produced. Each characteristic is measured about the film type capacitor obtained. The results are shown in Table 1.

Figure 2009253168
Figure 2009253168

実施例2
集電体として厚さ50μmでRa=1.5μmのエッチドアルミ箔を使用する以外は実施例1と同様にして電気化学素子電極およびフィルム型キャパシタを作製する。
Example 2
An electrochemical element electrode and a film type capacitor are produced in the same manner as in Example 1 except that an etched aluminum foil having a thickness of 50 μm and Ra = 1.5 μm is used as a current collector.

実施例3
成形速度を40m/分にする以外は実施例2と同様にして電気化学素子電極およびフィルム型キャパシタを作製する。
Example 3
An electrochemical element electrode and a film type capacitor are produced in the same manner as in Example 2 except that the molding speed is 40 m / min.

比較例1
集電体として厚さ50μmでRa=0.5μmのエッチドアルミ箔を使用する以外は実施例1と同様にして電気化学素子電極およびフィルム型キャパシタを作製する。
Comparative Example 1
An electrochemical element electrode and a film type capacitor are produced in the same manner as in Example 1 except that an etched aluminum foil having a thickness of 50 μm and Ra = 0.5 μm is used as the current collector.

比較例2
集電体として厚さ50μmでRa=0.5μmのエッチドアルミ箔を使用する以外は実施例3と同様にして電気化学素子電極の製造を行うと、集電体への造粒粒子の掛かりが悪いため、ロール間隙部に複合粒子が食い込まず、電極の作成ができない。結果を表1に示す。
Comparative Example 2
When an electrochemical device electrode was manufactured in the same manner as in Example 3 except that an etched aluminum foil with a thickness of 50 μm and Ra = 0.5 μm was used as the current collector, the granulated particles were applied to the current collector. However, the composite particles do not penetrate into the gap between the rolls, and the electrode cannot be formed. The results are shown in Table 1.

算術平均粗さ(Ra)が1μm未満の集電体を使用する比較例の製造方法では、未成形部が発生して均一な電極が得られなかったり、成形速度が速くなると成形自体が不可能になる。一方、Raが1μm以上の集電体を使用する実施例の製造方法では、比較例のような問題は起きず、安定して電極が製造でき、実施例2、3のように成形速度を速くすることで薄膜電極が得られ、低抵抗化が可能である。   In the manufacturing method of the comparative example using a current collector having an arithmetic average roughness (Ra) of less than 1 μm, a non-formed part is generated and a uniform electrode cannot be obtained, or if the forming speed is increased, the forming itself is impossible. become. On the other hand, in the manufacturing method of the example using the current collector with Ra of 1 μm or more, the problem as in the comparative example does not occur, the electrode can be manufactured stably, and the molding speed is increased as in the examples 2 and 3. By doing so, a thin film electrode can be obtained and the resistance can be reduced.

Claims (2)

少なくとも一表面の算術平均粗さ(Ra)が1μm以上である集電体の該表面上に電極材料を供給する工程、
および前記集電体と前記電極材料とを一対のロールで加圧して集電体上に電極層を形成する工程を含んでなり、
かつ前記電極層を形成する工程における成形速度が10m/分より速い速度である電気化学素子電極の製造方法。
Supplying an electrode material onto the surface of the current collector having an arithmetic average roughness (Ra) of at least 1 μm of at least one surface;
And forming the electrode layer on the current collector by pressurizing the current collector and the electrode material with a pair of rolls,
And the manufacturing method of the electrochemical element electrode whose forming speed in the process of forming the said electrode layer is a speed higher than 10 m / min.
前記電気化学素子電極の厚さが300μm以下である請求項1記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the electrochemical element electrode has a thickness of 300 μm or less.
JP2008101834A 2008-04-09 2008-04-09 Method of manufacturing electrochemical device electrode Pending JP2009253168A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008101834A JP2009253168A (en) 2008-04-09 2008-04-09 Method of manufacturing electrochemical device electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008101834A JP2009253168A (en) 2008-04-09 2008-04-09 Method of manufacturing electrochemical device electrode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009253168A true JP2009253168A (en) 2009-10-29

Family

ID=41313551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008101834A Pending JP2009253168A (en) 2008-04-09 2008-04-09 Method of manufacturing electrochemical device electrode

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009253168A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014159606A (en) * 2013-02-19 2014-09-04 Hitachi Metals Ltd Method for manufacturing aluminum foil, aluminum foil, and electrode using the same, and electricity storage device
JP2016119260A (en) * 2014-12-22 2016-06-30 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of lithium ion secondary battery
WO2021200777A1 (en) * 2020-03-30 2021-10-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrochemical device
WO2021200779A1 (en) * 2020-03-30 2021-10-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrochemical device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11162470A (en) * 1997-11-25 1999-06-18 Toyo Alum Kk Aluminum foil for current collector, its manufacture current collector, secondary battery and electric double layer capacitor
WO2006126665A1 (en) * 2005-05-26 2006-11-30 Zeon Corporation Electrode material for electrochemical device and composite particle
JP2008160053A (en) * 2006-11-27 2008-07-10 Denso Corp Electric current collector, electrode and electric charge storing device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11162470A (en) * 1997-11-25 1999-06-18 Toyo Alum Kk Aluminum foil for current collector, its manufacture current collector, secondary battery and electric double layer capacitor
WO2006126665A1 (en) * 2005-05-26 2006-11-30 Zeon Corporation Electrode material for electrochemical device and composite particle
JP2008160053A (en) * 2006-11-27 2008-07-10 Denso Corp Electric current collector, electrode and electric charge storing device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014159606A (en) * 2013-02-19 2014-09-04 Hitachi Metals Ltd Method for manufacturing aluminum foil, aluminum foil, and electrode using the same, and electricity storage device
JP2016119260A (en) * 2014-12-22 2016-06-30 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of lithium ion secondary battery
WO2021200777A1 (en) * 2020-03-30 2021-10-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrochemical device
WO2021200779A1 (en) * 2020-03-30 2021-10-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrochemical device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4876478B2 (en) Method for producing sheet for electrochemical element electrode
JP4840358B2 (en) Electrochemical element electrode
JP5098954B2 (en) Method for producing electrode for electrochemical device and electrochemical device
JP4978467B2 (en) Electrochemical element electrode material and composite particles
JP4605467B2 (en) Method for producing electrochemical element
JP4839669B2 (en) Composite particles for electrochemical device electrodes
WO2010035827A1 (en) Method for manufacturing electrode for electrochemical element
JP5311706B2 (en) Method for producing composite particle for electrochemical device electrode
JP5767431B2 (en) Electrochemical element electrode forming material, method for producing the same, and electrochemical element electrode
JP2010097830A (en) Manufacturing method of electrode for electrochemical element
JP2006339184A (en) Method of manufacturing composite particle for electrochemical element
JP2009212113A (en) Method of manufacturing sheet for electrochemical device electrode
JP5169720B2 (en) Method for producing electrode for electrochemical device and electrochemical device
JP5255778B2 (en) Method for producing electrode for electrochemical device
JP2009212131A (en) Collector for hybrid capacitor and electrode sheet for hybrid capacitor using the same
JP2013145761A (en) Method for manufacturing electrode for electrochemical element
JP2009253168A (en) Method of manufacturing electrochemical device electrode
JP5293539B2 (en) Electrode active material sheet with support and method for producing electrode for electrochemical device
JP4899354B2 (en) Method for producing composite particles, electrode material for electrochemical element, method for producing electrode for electrochemical element, and electrode for electrochemical element
JP2007095839A (en) Method for manufacturing electrode sheet for electric double-layer capacitor
JP2006269827A (en) Composition for electrochemical element electrode
JP2010171213A (en) Electrode for electric double layer capacitor
JP2010171212A (en) Electrode for electric double layer capacitor and method of manufacturing the same
WO2009119553A1 (en) Method for production of electrode for hybrid capacitor
JP2010157564A (en) Method of manufacturing composite particle for electrochemical element electrode

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110311

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120406

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120425

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120622

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20120622

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120821