JP2010160982A - Anode for lithium-ion secondary battery and lithium-ion secondary battery - Google Patents

Anode for lithium-ion secondary battery and lithium-ion secondary battery Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an anode for a lithium-ion secondary battery and a lithium-ion secondary battery for restraining exothermic reaction in preliminarily storing lithium. <P>SOLUTION: The anode for the lithium-ion secondary battery includes a collector, an anode active material layer containing an anode active material formed on a surface of the collector, and a protective layer formed on the anode active material layer containing an insulating material and lithium particles, with the surface of the lithium particles in contact with the anode active material layer. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池に関し、特に車両搭載に適したリチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a negative electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery, and more particularly to a negative electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery suitable for mounting on a vehicle.

近年、地球温暖化に対処するため、二酸化炭素量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池の開発が盛んに行われている。   In recent years, in order to cope with global warming, reduction of the amount of carbon dioxide is eagerly desired. In the automobile industry, there is a great expectation for reducing carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV), and the development of secondary batteries for motor drive that holds the key to commercialization of these is thriving. Has been done.

モータ駆動用二次電池としては、携帯電話やノートパソコン等に使用される民生用リチウムイオン二次電池と比較して極めて高い出力特性、及び高いエネルギーを有することが求められている。従って、全ての電池の中で比較的高い理論エネルギーを有するリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在急速に開発が進められている。   As a secondary battery for driving a motor, it is required to have extremely high output characteristics and high energy as compared with a consumer lithium ion secondary battery used in a mobile phone, a notebook personal computer or the like. Therefore, lithium ion secondary batteries having a relatively high theoretical energy among all the batteries are attracting attention, and are currently being developed rapidly.

リチウムイオン二次電池は、一般に、バインダーを用いて正極活物質等を正極集電体の両面に塗布した正極と、バインダーを用いて負極活物質等を負極集電体の両面に塗布した負極とが、電解質層を介して接続され、電池ケースに収納される構成を有している。   Generally, a lithium ion secondary battery includes a positive electrode in which a positive electrode active material or the like is applied to both surfaces of a positive electrode current collector using a binder, and a negative electrode in which a negative electrode active material or the like is applied to both surfaces of a negative electrode current collector using a binder. However, it has the structure connected through an electrolyte layer and accommodated in a battery case.

従来、リチウムイオン二次電池の負極には充放電サイクルの寿命やコスト面で有利な炭素、特に黒鉛系材料が用いられてきた。また、最近では、高容量の負極活物質として、リチウムと合金化する材料などが研究されている。例えば、Si材料は、充放電において1molあたり4.4molのリチウムイオンを吸蔵放出し、Li22Siにおいては2000mAh/g程度もの理論容量を有する。このようにリチウムと合金化する材料は電極のエネルギー密度を増加させることができるため、車両用途における負極材料として期待されている。 Conventionally, carbon that is advantageous in terms of charge / discharge cycle life and cost, particularly graphite-based materials, has been used for the negative electrode of a lithium ion secondary battery. Recently, a material capable of alloying with lithium has been studied as a high-capacity negative electrode active material. For example, Si material occludes and releases 4.4 mol of lithium ions per mol during charge / discharge, and Li 22 Si 5 has a theoretical capacity of about 2000 mAh / g. Thus, since the material alloyed with lithium can increase the energy density of an electrode, it is anticipated as a negative electrode material in a vehicle use.

しかしながら、このような大容量を有する炭素材料やリチウムと合金化する材料の多くの負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池は、初期充放電時の不可逆容量が大きいため、充填された正極の容量利用率が低下し、電池のエネルギー密度が低下するという問題がある。ここで、不可逆容量とは、リチウムイオン二次電池において、初期充電で負極中に吸蔵されたリチウムの全てを放電によって放出することはできず、放電後も負極中に残留するリチウム量のことを意味する。この不可逆容量の問題は、高容量が要求される車両用途への実用化において大きな開発課題となっており、不可逆容量を抑制する試みが盛んに行われている。   However, lithium ion secondary batteries using many negative electrode active materials such as carbon materials having a large capacity or materials alloyed with lithium have a large irreversible capacity at the time of initial charge / discharge. There is a problem in that the capacity utilization rate decreases and the energy density of the battery decreases. Here, the irreversible capacity refers to the amount of lithium remaining in the negative electrode even after the discharge in the lithium ion secondary battery, in which all of the lithium occluded in the negative electrode during the initial charge cannot be released by the discharge. means. This problem of irreversible capacity has become a major development issue in the practical application to vehicle applications that require high capacity, and attempts to suppress the irreversible capacity have been actively made.

このような不可逆容量に相当するリチウムを補填する技術として、予め所定量のリチウム粉末を電極上に付着させた炭素材料を負極活物質として用いる方法が提案されている(特許文献1を参照)。この開示によれば、負極に初回充放電容量差に相当する量のリチウムを予備吸蔵(プレドープ)させることにより、初充電時に充放電容量差を解消でき高容量で安全な電池が得られる、としている。   As a technique for supplementing lithium corresponding to such irreversible capacity, a method has been proposed in which a carbon material in which a predetermined amount of lithium powder is previously deposited on an electrode is used as a negative electrode active material (see Patent Document 1). According to this disclosure, by preliminarily storing (pre-doping) lithium in an amount corresponding to the initial charge / discharge capacity difference in the negative electrode, the charge / discharge capacity difference can be eliminated at the first charge, and a high-capacity and safe battery can be obtained. Yes.

特開平5−234621号公報JP-A-5-234621

しかし、リチウムを予備吸蔵させた負極では、リチウムのドープ時にリチウムと負極活物質との間で発熱反応が生じる。特に、特許文献1のように負極上にリチウムを付着させる場合には、リチウムと負極活物質との接触面積が大きいために発熱量も大きくなる。その結果、電極層に含まれるバインダーなどの電極構成材料が溶解して活物質間の抵抗が上昇し、これにより電極の内部抵抗が上昇するおそれがあるという問題があった。   However, in the negative electrode preliminarily occluded with lithium, an exothermic reaction occurs between lithium and the negative electrode active material when lithium is doped. In particular, when lithium is deposited on the negative electrode as in Patent Document 1, the amount of heat generated increases because the contact area between lithium and the negative electrode active material is large. As a result, there has been a problem that an electrode constituent material such as a binder contained in the electrode layer is dissolved to increase the resistance between the active materials, thereby increasing the internal resistance of the electrode.

そこで、本発明の目的は、リチウムと負極活物質との間の過度な発熱反応を防止して、電池の内部抵抗の上昇を抑制しつつ、不可逆容量を補償しうる手段を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a means capable of compensating an irreversible capacity while preventing an excessive exothermic reaction between lithium and a negative electrode active material and suppressing an increase in internal resistance of the battery. And

本発明者らは、前記の目的達成のために鋭意検討し、集電体と、前記集電体の表面に形成された負極活物質を含む負極活物質層と、前記負極活物質層上に保護層を設けたリチウムイオン二次電池用負極を完成した。特に前記保護層は、絶縁材料とリチウム粒子とを含み、リチウム粒子の表面の一部が負極活物質層に接していることが特徴である。   The inventors of the present invention diligently studied to achieve the above object, and on the current collector, a negative electrode active material layer including a negative electrode active material formed on the surface of the current collector, and the negative electrode active material layer. A negative electrode for a lithium ion secondary battery provided with a protective layer was completed. In particular, the protective layer includes an insulating material and lithium particles, and a part of the surface of the lithium particles is in contact with the negative electrode active material layer.

本発明のリチウムイオン二次電池用負極は、保護層がリチウム粒子と共に絶縁材料を含んでいる。そのため、リチウムイオンのドープ時において、絶縁材料が存在することにより、リチウム粒子と負極活物質層の接触面積を小さくすることができる。それにより、上述した発熱反応を抑制することができる。その結果、本発明の負極を用いたリチウムイオン二次電池では、内部抵抗の上昇を抑制しつつ、不可逆容量を補償することが可能となる。   In the negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention, the protective layer contains an insulating material together with lithium particles. Therefore, the contact area between the lithium particles and the negative electrode active material layer can be reduced by the presence of the insulating material when doping lithium ions. Thereby, the exothermic reaction mentioned above can be suppressed. As a result, in the lithium ion secondary battery using the negative electrode of the present invention, the irreversible capacity can be compensated while suppressing an increase in internal resistance.

図1(a)は本発明の代表的な一実施形態である、リチウムイオン二次電池用負極を示す模式断面図である。図1(b)は、図1(a)の負極活物質層2と保護層3との界面の構造を模式的に示した拡大図である。FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing a negative electrode for a lithium ion secondary battery, which is a typical embodiment of the present invention. FIG. 1B is an enlarged view schematically showing the structure of the interface between the negative electrode active material layer 2 and the protective layer 3 in FIG. 本発明の一実施形態である非双極型リチウムイオン二次電池の全体構造を模式的に表した断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the overall structure of a non-bipolar lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態である双極型リチウムイオン二次電池の全体構造を模式的に表わした概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the overall structure of a bipolar lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. 本発明の組電池の一実施形態の外観図であって、図4Aは平面図であり、図4Bは正面図であり、図4Cは側面図である。FIG. 4A is an external view of an embodiment of the assembled battery of the present invention, FIG. 4A is a plan view, FIG. 4B is a front view, and FIG. 4C is a side view. 本発明の組電池を搭載した車両の概念図である。It is a conceptual diagram of the vehicle carrying the assembled battery of this invention. 本発明の実施例における保護層の空隙率と出力密度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the porosity of the protective layer and output density in the Example of this invention.

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.

[負極]
本発明の一実施形態は、集電体と、前記集電体の表面に形成された負極活物質を含む負極活物質層と、を含むリチウムイオン二次電池用負極に関する。そして、本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極は、前記負極活物質層の表面に、リチウム粒子および絶縁材料を含む保護層を有し、保護層中のリチウム粒子の表面の一部が負極活物質層に接していることを特徴とする。
[Negative electrode]
One embodiment of the present invention relates to a negative electrode for a lithium ion secondary battery including a current collector and a negative electrode active material layer including a negative electrode active material formed on a surface of the current collector. And the negative electrode for lithium ion secondary batteries of this embodiment has a protective layer containing lithium particles and an insulating material on the surface of the negative electrode active material layer, and a part of the surface of the lithium particles in the protective layer is a negative electrode. It is in contact with the active material layer.

図1(a)は、本発明の代表的な一実施形態である、リチウムイオン二次電池用負極を示す模式断面図である。以下、図1(a)に示すリチウムイオン二次電池用負極を例に挙げて説明するが、本実施の形態の技術的範囲はかような形態のみに制限されない。   FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing a negative electrode for a lithium ion secondary battery, which is a typical embodiment of the present invention. Hereinafter, the negative electrode for a lithium ion secondary battery shown in FIG. 1A will be described as an example, but the technical scope of the present embodiment is not limited to such a form.

図1(a)に示す本実施形態の負極10は、集電体1と、負極活物質層2と、保護層3とが順に積層された構造を有する。ここで、保護層3はリチウム粒子および絶縁材料を含んで構成されている。詳しくは後述するが、リチウム粒子表面の少なくとも一部は、負極活物質層に接している。保護層は、負極活物質層の表面に存在していればよく、図示した層を形成した形態のみに限定されるわけではない。例えば、保護層が負極活物質層の表面の一部のみに付着した形態であってもよい。また、保護層の付着は、物理的相互作用によるものであってもよいし、化学的相互作用によるものであってもよい。   A negative electrode 10 of the present embodiment shown in FIG. 1A has a structure in which a current collector 1, a negative electrode active material layer 2, and a protective layer 3 are sequentially stacked. Here, the protective layer 3 includes lithium particles and an insulating material. As will be described in detail later, at least a part of the surface of the lithium particle is in contact with the negative electrode active material layer. The protective layer only needs to be present on the surface of the negative electrode active material layer, and is not limited to the form in which the illustrated layer is formed. For example, the protective layer may be attached to only a part of the surface of the negative electrode active material layer. The adhesion of the protective layer may be due to physical interaction or chemical interaction.

図1(b)は、図1(a)の負極活物質層2と保護層3との界面の構造を模式的に示した拡大図である。保護層3は、リチウム粒子4と絶縁材料5とを含んで負極活物質層2上に構成されている。好ましい本実施の形態では、保護層3に含まれる各リチウム粒子4の表面の一部は負極活物質層3に、より詳細には負極活物質6に接触している。さらに、保護層3中においてリチウム粒子4は絶縁材料5で覆われ、隣り合うリチウム粒子4とは直接接触せず、間に絶縁材料5が介在している。   FIG. 1B is an enlarged view schematically showing the structure of the interface between the negative electrode active material layer 2 and the protective layer 3 in FIG. The protective layer 3 includes lithium particles 4 and an insulating material 5 and is formed on the negative electrode active material layer 2. In a preferred embodiment, a part of the surface of each lithium particle 4 included in the protective layer 3 is in contact with the negative electrode active material layer 3, more specifically, the negative electrode active material 6. Further, in the protective layer 3, the lithium particles 4 are covered with an insulating material 5 and are not in direct contact with the adjacent lithium particles 4, and the insulating material 5 is interposed therebetween.

以下、本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極を構成する部材について説明するが、下記の形態のみに制限されることはなく、従来公知の形態が同様に採用されうる。   Hereinafter, although the member which comprises the negative electrode for lithium ion secondary batteries of this embodiment is demonstrated, it does not restrict | limit only to the following form, A conventionally well-known form may be employ | adopted similarly.

[集電体]
集電体は導電性材料から構成される。集電体を構成する材料は、導電性を有するものであれば特に制限されず、例えば、金属や導電性高分子が採用されうる。具体的には、鉄、クロム、ニッケル、マンガン、チタン、モリブデン、バナジウム、ニオブ、アルミニウム、銅、銀、金、白金およびカーボンからなる群より選択されてなる少なくとも1種の集電体材料が好ましく用いられうる。集電体の厚さは、特に限定されないが、通常は1〜100μm程度である。
[Current collector]
The current collector is made of a conductive material. The material constituting the current collector is not particularly limited as long as it has conductivity. For example, a metal or a conductive polymer can be adopted. Specifically, at least one current collector material selected from the group consisting of iron, chromium, nickel, manganese, titanium, molybdenum, vanadium, niobium, aluminum, copper, silver, gold, platinum, and carbon is preferable. Can be used. Although the thickness of a collector is not specifically limited, Usually, it is about 1-100 micrometers.

[負極活物質層]
負極活物質層は負極活物質を含み、必要に応じて電気伝導性を高めるための導電剤、バインダー、電解質(ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など)、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)などをさらに含んで構成される。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material, and a conductive agent, binder, electrolyte (polymer matrix, ion conductive polymer, electrolytic solution, etc.) for increasing electrical conductivity and an electrolyte for increasing ion conductivity as required. It further comprises a supporting salt (lithium salt) and the like.

負極活物質層中に含まれる成分の配合比は特に限定されず、リチウムイオン二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。   The compounding ratio of the components contained in the negative electrode active material layer is not particularly limited, and can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about the lithium ion secondary battery.

(負極活物質)
負極活物質としては、特に制限はなく、従来公知の負極活物質をいずれも使用できる。このうち、保護層形成の効果が顕著であるため、本実施の形態の負極活物質はリチウムと合金化する材料を含む合金系活物質が好ましい。また、リチウムと合金化する材料を用いることにより、従来の炭素系材料に比べて高いエネルギー密度を有する高容量の電池を得ることが可能となる。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material is not particularly limited, and any conventionally known negative electrode active material can be used. Among these, since the effect of forming the protective layer is remarkable, the negative electrode active material of the present embodiment is preferably an alloy-based active material containing a material alloyed with lithium. In addition, by using a material that is alloyed with lithium, it is possible to obtain a high-capacity battery having a higher energy density than conventional carbon-based materials.

リチウムと合金化する材料としては、以下に制限されることはないが、具体的には、Si、Ge、Sn、Pb、Al、In、Zn、H、Ca、Sr、Ba、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、Cd、Hg、Ga、Tl、C、N、Sb、Bi、O、S、Se、Te、Cl等が挙げられる。これらの中でも、容量およびエネルギー密度に優れた電池を構成できる観点から、Si、Ge、Sn、Pb、Al、In、およびZnからなる群より選択される少なくとも1種以上を含むことが好ましい。さらに、SiまたはSnを含むことがより好ましく、Siを含むことが特に好ましい。酸化物としては、一酸化ケイ素(SiO)、SiO(0<x<2)、二酸化スズ(SnO)、SnO(0<x<2)、SnSiOなどを用いることができる。また、炭化物としては、炭化ケイ素(SiC)などを用いることができる。これらは1種単独で使用しても良いし、2種以上を併用してもよい。 The material to be alloyed with lithium is not limited to the following, but specifically, Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, Zn, H, Ca, Sr, Ba, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, Cd, Hg, Ga, Tl, C, N, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Cl and the like can be mentioned. Among these, it is preferable that at least one selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, and Zn is included from the viewpoint that a battery excellent in capacity and energy density can be configured. Further, it preferably contains Si or Sn, and particularly preferably contains Si. As the oxide, silicon monoxide (SiO), SiO x (0 <x <2), tin dioxide (SnO 2 ), SnO x (0 <x <2), SnSiO 3 or the like can be used. Moreover, silicon carbide (SiC) etc. can be used as a carbide | carbonized_material. These may be used alone or in combination of two or more.

この他、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイト、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボンなどの結晶性炭素材や非結晶性炭素材等の炭素材料、リチウム金属等の金属材料、リチウム−チタン複合酸化物(チタン酸リチウム:LiTi12)等のリチウム−移金属複合酸化物、およびその他の従来公知の負極活物質が使用可能である。場合によっては、2種以上の負極活物質が併用されてもよい。 In addition, carbon materials such as crystalline carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, graphite, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, hard carbon, and amorphous carbon materials, lithium metal, etc. Metal materials, lithium-transfer metal composite oxides such as lithium-titanium composite oxide (lithium titanate: Li 4 Ti 5 O 12 ), and other conventionally known negative electrode active materials can be used. In some cases, two or more negative electrode active materials may be used in combination.

しかしながら、容量を向上させるためには、上記リチウムと合金化する材料を多く活物質中に含むことが好ましい。具体的には、負極活物質中、リチウムと合金化する材料を60質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは100質量%含む。   However, in order to improve the capacity, it is preferable that the active material contains a large amount of the material alloyed with lithium. Specifically, the negative electrode active material contains 60% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 100% by mass of a material to be alloyed with lithium.

本実施の形態の負極において、負極活物質層の厚さは2〜100μm程度であり、好ましくは、20〜500μmであり、より好ましくは20〜300μmであり、さらに好ましくは20〜150μmである。   In the negative electrode of the present embodiment, the thickness of the negative electrode active material layer is about 2 to 100 μm, preferably 20 to 500 μm, more preferably 20 to 300 μm, and still more preferably 20 to 150 μm.

負極活物質の平均粒径は特に制限されないが、好ましくは1〜100μmであり、より好ましくは1〜50μmであり、さらに好ましくは1〜20μmである。ただし、これらの範囲を外れる形態もまた、採用されうる。なお、本願において活物質の平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定(レーザ回折散乱法)により測定された値を採用するものとする。   The average particle size of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 50 μm, and further preferably 1 to 20 μm. However, forms outside these ranges can also be employed. In the present application, the average particle size of the active material is a value measured by laser diffraction particle size distribution measurement (laser diffraction scattering method).

(導電剤)
導電剤とは、導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電剤としては、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、黒鉛などのカーボン粉末や、気相成長炭素繊維(VGCF)などの種々の炭素繊維などが挙げられる。導電剤を含むと、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上、電解液の保液性の向上による信頼性向上に寄与しうる。支持塩としては、後述する電解液に含まれるものが同様に使用できる。
(Conductive agent)
The conductive agent refers to an additive blended to improve conductivity. Examples of the conductive agent include carbon black such as acetylene black, carbon powder such as graphite and graphite, and various carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF). When the conductive agent is included, an electronic network inside the active material layer is effectively formed, which can contribute to improvement in reliability by improving output characteristics of the battery and improving liquid retention of the electrolyte. As the supporting salt, those contained in the electrolytic solution described later can be similarly used.

(バインダー)
負極活物質層に含まれるバインダーとしては、ポリアミック酸、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、またはこれらの混合物が挙げられる。
(binder)
The binder contained in the negative electrode active material layer includes polyamic acid, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyimide (PI), polyamide (PA), polytetrafluoro. Ethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVdF), or a mixture thereof Is mentioned.

(電解質・支持塩)
電解質としては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、それらの共重合体などのリチウム塩を含むイオン伝導性ポリマー(固体高分子電解質)などが挙げられるが、これらに制限されることはない。
(Electrolyte / Supporting salt)
Examples of the electrolyte include, but are not limited to, ion conductive polymers (solid polymer electrolytes) including lithium salts such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. There is nothing.

支持塩(リチウム塩)としては、以下に制限されないが、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10等の無機酸陰イオン塩;LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON等の有機酸陰イオン塩が挙げられる。これらの支持塩は、単独で使用されてもまたは2種以上混合して使用してもよい。 The supporting salt (lithium salt), but are not limited to, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, inorganic acid anion salts such as Li 2 B 10 Cl 10; LiCF 3 SO 3 , organic acid anion salts such as Li (CF 3 SO 2 ) 2 N and Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N. These supporting salts may be used alone or in combination of two or more.

[保護層]
本実施の形態のリチウムイオン二次電池用負極は、リチウム粒子および絶縁材料を含む保護層を設けることが特徴である。上記発明が解決しようとする課題の欄で述べたように、負極にリチウムを予備吸蔵させる場合には、初充電時のリチウムと負極との間で生じる発熱が問題となっている。本実施の形態は、初充電の前に、リチウム粒子と絶縁材料とを混合して負極上に配置するため、絶縁材料の存在によってリチウム粒子と負極との接触面積とが小さくなる。そのために、初充電時に負極およびリチウム粒子間での過度の反応が抑制され、急激な発熱を防ぐことができる。また、バインダー等の他の成分を含んでも、リチウム粒子以外は保護層は絶縁性物質のみで構成し得る。そのため、リチウム以外の保護層部分が電池性能に影響を与えることはなく、保護層作製は容易である。
[Protective layer]
The negative electrode for a lithium ion secondary battery of this embodiment is characterized in that a protective layer containing lithium particles and an insulating material is provided. As described in the column of problems to be solved by the present invention, when lithium is preliminarily occluded in the negative electrode, heat generated between lithium and the negative electrode at the time of initial charge is a problem. In this embodiment, since the lithium particles and the insulating material are mixed and placed on the negative electrode before the initial charge, the contact area between the lithium particles and the negative electrode is reduced by the presence of the insulating material. For this reason, excessive reaction between the negative electrode and the lithium particles during initial charging is suppressed, and rapid heat generation can be prevented. Moreover, even if it contains other components, such as a binder, a protective layer can be comprised only with an insulating substance except lithium particles. Therefore, the protective layer portion other than lithium does not affect the battery performance, and the protective layer can be easily produced.

本実施の形態のリチウムイオン二次電池用負極においては、保護層中のリチウム粒子が負極活物質層に接している。これは、例えば、負極を厚み方向に切断し、断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で500〜10000倍で観察することにより確認できる。本実施の形態においてリチウム粒子が負極活物質層に接しているとは、次のような状態をいう。すなわち、負極の任意の断面を上記のように観察したとき、観察像中に含まれる全リチウム粒子のうち、少なくとも表面の一部が負極活物質層に接触しているリチウム粒子が80%以上ある状態である。負極活物質層に接しているリチウム粒子は、より好ましくは90%以上、最も好ましくは100%である。   In the negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present embodiment, the lithium particles in the protective layer are in contact with the negative electrode active material layer. This can be confirmed, for example, by cutting the negative electrode in the thickness direction and observing the cross section with a scanning electron microscope (SEM) at 500 to 10,000 times. In this embodiment, the lithium particles are in contact with the negative electrode active material layer means the following state. That is, when an arbitrary cross section of the negative electrode is observed as described above, among all lithium particles included in the observed image, at least a part of the surface is in contact with the negative electrode active material layer. State. The lithium particles in contact with the negative electrode active material layer are more preferably 90% or more, and most preferably 100%.

また、保護層中では、リチウム粒子同士の間に絶縁材料が介在していることが好ましい。仮にリチウム粒子同士が接触したり凝集したりしていると、予備吸蔵の際の発熱反応が助長される可能性がある。しかし、リチウム粒子同士が絶縁材料で隔てられていることにより、発熱反応はより確実に抑制できる。   In the protective layer, an insulating material is preferably interposed between the lithium particles. If the lithium particles are in contact with each other or agglomerated, the exothermic reaction during the pre-occlusion may be promoted. However, since the lithium particles are separated from each other by an insulating material, the exothermic reaction can be more reliably suppressed.

本実施の形態においてリチウム粒子間に絶縁材料が介在していることは、例えば、負極を厚み方向に切断し、断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で500〜10000倍で観察することにより確認できる。本実施の形態においてリチウム粒子間に絶縁材料が介在しているとは、次のような状態をいう。すなわち、負極の任意の断面を上記のように観察したとき、観察像中に含まれる全リチウム粒子のうち、別のリチウム粒子と全く接触していないリチウム粒子が80%以上ある状態である。別のリチウム粒子と全く接触していないリチウム粒子は、より好ましくは90%以上、最も好ましくは100%である。   In this embodiment, the presence of the insulating material between the lithium particles can be confirmed, for example, by cutting the negative electrode in the thickness direction and observing the cross section with a scanning electron microscope (SEM) at 500 to 10,000 times. . In this embodiment mode, the presence of an insulating material between lithium particles refers to the following state. That is, when an arbitrary cross section of the negative electrode is observed as described above, 80% or more of all lithium particles contained in the observed image are not in contact with other lithium particles. More preferably, the lithium particles that are not in contact with other lithium particles are 90% or more, and most preferably 100%.

保護層に含まれる絶縁材料としては、特に制限はないが、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、酸化マグネシウムなどのセラミックが好ましい。このうち、低コストであることから酸化ケイ素および酸化アルミニウムがより好ましい。絶縁材料は、平均粒径が0.05〜40μmの粉末であることが好ましく、より好ましくは平均粒径は0.1〜20μm、さらに好ましくは0.1〜10μmである。絶縁材料の平均粒径が40μmを上回ると、十分な絶縁効果が得られない恐れがある。一方、平均粒径が0.05μmを下回ると、均一な絶縁効果は確認しにくい。   The insulating material contained in the protective layer is not particularly limited, but ceramics such as silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, silicon carbide, and magnesium oxide are preferable. Among these, silicon oxide and aluminum oxide are more preferable because of low cost. The insulating material is preferably a powder having an average particle size of 0.05 to 40 μm, more preferably the average particle size is 0.1 to 20 μm, and still more preferably 0.1 to 10 μm. When the average particle diameter of the insulating material exceeds 40 μm, there is a possibility that a sufficient insulating effect cannot be obtained. On the other hand, when the average particle size is less than 0.05 μm, it is difficult to confirm a uniform insulating effect.

リチウム粒子は、平均粒径が0.1〜100μmのものが好ましい。平均粒径が0.1μmを下回ると、粒子が細かすぎるため、リチウム粒子全体積のうち、表面皮膜の割合が高くなり有効に利用できるリチウムが少なくなる。一方、平均粒径が100μmを超えると、リチウム粒子が大きすぎるため、電極上に均一に分散させることが困難となる。リチウム粒子の平均粒径は、より好ましくは1〜80μm、さらに好ましくは10〜50μmである。   The lithium particles preferably have an average particle size of 0.1 to 100 μm. When the average particle size is less than 0.1 μm, the particles are too fine, so that the proportion of the surface film is increased in the total volume of lithium particles, and lithium that can be effectively used is reduced. On the other hand, when the average particle diameter exceeds 100 μm, the lithium particles are too large, and it becomes difficult to uniformly disperse them on the electrode. The average particle size of the lithium particles is more preferably 1 to 80 μm, still more preferably 10 to 50 μm.

絶縁材料とリチウム粒子の比は、リチウム粒子の全体積が絶縁材料の全体積の50〜105vol%であることが好ましく、より好ましくは60〜100vol%、さらに好ましくは70〜90vol%である。リチウム粒子が絶縁材料に対して50vol%を下回ると、絶縁抵抗が大きすぎ、電池の出力が低下する場合がある。一方で105vol%を超えると、初充電の際に発熱しやすくなる可能性がある。   The ratio of the insulating material to the lithium particles is such that the total volume of the lithium particles is preferably 50 to 105 vol%, more preferably 60 to 100 vol%, still more preferably 70 to 90 vol% of the total volume of the insulating material. If the lithium particles are less than 50 vol% with respect to the insulating material, the insulation resistance may be too high, and the battery output may decrease. On the other hand, if it exceeds 105 vol%, there is a possibility that heat will be easily generated during the initial charge.

保護層には、リチウム粒子および絶縁材料の他に、バインダーなどが含まれていてもよい。バインダーとしては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、またはこれらの混合物が挙げられる。   The protective layer may contain a binder in addition to the lithium particles and the insulating material. As binders, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyimide (PI), polyamide (PA), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR) ), Polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVdF), or mixtures thereof.

保護層の厚さは、5〜40μmが好ましく、より好ましくは5〜20μm、さらに好ましくは5〜10μmである。保護層の厚さが5μmを下回ると、リチウムを予備吸蔵しても初充電時に十分に充放電容量差を解消することができない恐れがある。一方、保護層の厚さが40μmを上回ると、負極全体の厚さが厚くなりすぎ、結果としてリチウムイオン二次電池を構成する際に積層される電池セルの枚数が減ってしまう。したがって得られる電池は低エネルギー密度のものになりやすい。   The thickness of the protective layer is preferably 5 to 40 μm, more preferably 5 to 20 μm, and still more preferably 5 to 10 μm. If the thickness of the protective layer is less than 5 μm, there is a possibility that the charge / discharge capacity difference cannot be sufficiently eliminated at the first charge even if lithium is preliminarily occluded. On the other hand, when the thickness of the protective layer exceeds 40 μm, the thickness of the whole negative electrode becomes too thick, and as a result, the number of battery cells stacked when forming a lithium ion secondary battery is reduced. Therefore, the obtained battery tends to have a low energy density.

負極活物質層とリチウム粒子の接触面積は、リチウム粒子の負極活物質層との接触面積が、リチウム粒子の表面積の総和の0.01〜0.1倍であることが好ましい。接触面積がこの範囲を下回ると、初充電時に十分に充放電容量差を解消することができなくなり、一方この範囲を上回ると、初充電時に過度に発熱する恐れがある。接触面積は、より好ましくは0.02〜0.08倍であり、さらに好ましくは0.03〜0.06倍である。   The contact area between the negative electrode active material layer and the lithium particles is preferably such that the contact area between the lithium particles and the negative electrode active material layer is 0.01 to 0.1 times the total surface area of the lithium particles. If the contact area is less than this range, the charge / discharge capacity difference cannot be sufficiently eliminated at the time of initial charge. On the other hand, if it exceeds this range, excessive heat may be generated at the time of initial charge. The contact area is more preferably 0.02 to 0.08 times, and even more preferably 0.03 to 0.06 times.

接触面積は、製造した負極を切断し、その断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して2000〜10000倍で観察することによって求める。任意の測定個所において、画像解析によって計測する。リチウム粒子は通常球体であるため、SEM観察により得られた2次元の画像から、まずリチウム粒子が負極活物質層に接触している部分の長さを計測する。次いで、リチウム粒子の円周を求め、円周に対する接触部分の長さの比を計算し、この比を基に接触面積を概算すればよい。   A contact area is calculated | required by cut | disconnecting the manufactured negative electrode and observing the cross section by 2000-10000 times using a scanning electron microscope (SEM). Measurement is performed by image analysis at an arbitrary measurement point. Since the lithium particles are usually spherical, the length of the portion where the lithium particles are in contact with the negative electrode active material layer is first measured from a two-dimensional image obtained by SEM observation. Next, the circumference of the lithium particles is obtained, the ratio of the length of the contact portion to the circumference is calculated, and the contact area can be roughly estimated based on this ratio.

上記の保護層は、初充電時に保護層中のリチウムがイオン化されて負極に移動し、初充電前に存在していたリチウム粒子は消失して、リチウム粒子部分には空隙が生じる。したがって、保護層は多孔質になる。したがって、初充電後の充放電の際にもリチウムイオンが保護層内を妨げられることなく透過でき、電池の出力特性が良好なまま維持される。   In the protective layer, lithium in the protective layer is ionized during the initial charge and moves to the negative electrode, the lithium particles existing before the initial charge disappear, and voids are generated in the lithium particle portion. Therefore, the protective layer becomes porous. Therefore, lithium ions can pass through the protective layer without being disturbed during charge and discharge after the initial charge, and the output characteristics of the battery are maintained in good condition.

初充電後の保護層の空隙率は、高出力密度を得るために、28〜65%が好ましく、30〜60%がより好ましく、さらに好ましくは35〜50%である。空隙率を求めるには、以下のような方法がある。初充電後に電池から負極を取り出し、水銀ポロシメーターで負極全体の空隙率を測定する。次に、保護層のバインダーを溶剤で溶かして保護層を除去し、負極の残りの部分の空隙率を測定する。この二つの空隙率から保護層のみの空隙率を算出することができる。   In order to obtain a high output density, the porosity of the protective layer after the initial charge is preferably 28 to 65%, more preferably 30 to 60%, and still more preferably 35 to 50%. There are the following methods for determining the porosity. After the first charge, the negative electrode is taken out from the battery, and the porosity of the whole negative electrode is measured with a mercury porosimeter. Next, the binder of the protective layer is dissolved with a solvent to remove the protective layer, and the porosity of the remaining part of the negative electrode is measured. The porosity of only the protective layer can be calculated from these two porosity.

なお、本実施の形態のリチウム電池用負極の構成は、正極に適用することも可能である。   In addition, the structure of the negative electrode for lithium batteries of this Embodiment can also be applied to a positive electrode.

[リチウム二次電池用負極の製造方法]
本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極の製造方法としては、特に制限されるものではなく、従来公知の方法を適用して作製することができる。
[Method for producing negative electrode for lithium secondary battery]
The method for producing the negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present embodiment is not particularly limited, and can be produced by applying a conventionally known method.

本発明の一実施形態によれば、まず集電体の一方の面に、負極活物質を含むスラリーを塗布し、乾燥して負極活物質層を形成する工程を経る。その後、リチウム粒子および絶縁材料を含むスラリーを前記負極活物質層上に塗布し、乾燥して保護層を形成する工程を経て、上記のリチウムイオン二次電池用負極を製造する。このような製造方法により、リチウムと負極活物質との間の過度の反応を抑制して反応熱を抑制し、抵抗上昇を防止しうるリチウムイオン二次電池用負極を容易に得ることができる。   According to one embodiment of the present invention, first, a slurry containing a negative electrode active material is applied to one surface of a current collector and dried to form a negative electrode active material layer. Thereafter, a slurry containing lithium particles and an insulating material is applied onto the negative electrode active material layer and dried to form a protective layer, thereby manufacturing the negative electrode for a lithium ion secondary battery. By such a production method, it is possible to easily obtain a negative electrode for a lithium ion secondary battery that can suppress excessive reaction between lithium and the negative electrode active material, suppress reaction heat, and prevent an increase in resistance.

(負極活物質層形成)
まず、負極活物質、導電剤およびバインダーなどの負極材料を含む混合物をスラリー粘度調製溶媒に分散して負極活物質層用スラリーを調製する。バインダーを使用する場合には、負極活物質などの固形分と粉末状態で混合してから溶媒を加えて混合する方法で負極活物質層用スラリー中に混合してもよい。または、あらかじめ少量の溶媒に溶解させてから活物質および溶媒を含む混合物に添加する方法で負極活物質層用スラリー中に混合してもよい。
(Formation of negative electrode active material layer)
First, a negative electrode active material layer slurry is prepared by dispersing a mixture containing a negative electrode active material, a conductive agent and a negative electrode material such as a binder in a slurry viscosity adjusting solvent. When using a binder, you may mix with solid content, such as a negative electrode active material, in the slurry for negative electrode active material layers by the method of mixing by adding a solvent after mixing in a powder state. Or you may mix in the slurry for negative electrode active material layers by the method of dissolving in a small amount of solvent previously, and adding to the mixture containing an active material and a solvent.

負極活物質層用スラリー粘度調製溶媒としては、特に制限されることはないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミドなどが用いられうる。負極活物質層用スラリーはホモジナイザーまたは混練装置などを用いて溶媒および固形分より調製される。   The slurry viscosity adjusting solvent for the negative electrode active material layer is not particularly limited, and for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methylformamide and the like can be used. The slurry for negative electrode active material layer is prepared from a solvent and solid content using a homogenizer or a kneading apparatus.

次いで、集電体の表面に上記負極活物質層用スラリーを塗布する。負極活物質層用スラリーを集電体に塗布するための塗布手段は特に限定されないが、例えば、自走型コーター、ドクターブレード法、スプレー法などの一般に用いられる手段が採用されうる。また、塗布手段として、スクリーン印刷、インクジェット方式、ドクターブレード方式、またはこれらの組み合わせを用いると、薄い層が形成されうる。   Next, the negative electrode active material layer slurry is applied to the surface of the current collector. The application means for applying the negative electrode active material layer slurry to the current collector is not particularly limited. For example, commonly used means such as a self-propelled coater, a doctor blade method, and a spray method may be employed. In addition, when screen printing, an ink jet method, a doctor blade method, or a combination thereof is used as the application unit, a thin layer can be formed.

続いて、集電体の表面に形成された塗膜を乾燥させる。これにより、塗膜中の溶媒が除去される。これにより、塗膜中の溶媒が除去される。乾燥条件としては、特に制限はなく、スラリーの塗布量やスラリーの溶媒の揮発速度に応じて適宜設定され、有機溶媒が除去されればよい。乾燥手段も特に制限されず、電極製造について従来公知の知見が適宜参照されうるが、例えば、真空乾燥機の使用や加熱処理が例示される。乾燥の条件は、例えば40〜150℃で5分〜20時間とすることができる。その後、前記で準備した塗膜をプレスする。プレス手段については、特に限定されず、従来公知の手段が適宜採用されうる。プレス手段の一例を挙げると、カレンダーロール、平板プレスなどが挙げられる。   Subsequently, the coating film formed on the surface of the current collector is dried. Thereby, the solvent in a coating film is removed. Thereby, the solvent in a coating film is removed. The drying conditions are not particularly limited, and may be set as appropriate according to the amount of slurry applied and the volatilization rate of the solvent in the slurry, and the organic solvent may be removed. The drying means is not particularly limited, and conventionally known knowledge about electrode production can be referred to as appropriate. Examples thereof include use of a vacuum dryer and heat treatment. The drying conditions can be, for example, 40 to 150 ° C. and 5 minutes to 20 hours. Then, the coating film prepared above is pressed. The pressing means is not particularly limited, and conventionally known means can be appropriately employed. If an example of a press means is given, a calendar roll, a flat plate press, etc. will be mentioned.

これにより、集電体の表面に負極活物質層が形成される。   Thereby, a negative electrode active material layer is formed on the surface of the current collector.

(保護層形成)
上記のように製造した負極活物質層上には、保護層を形成する。まず、保護層を構成するリチウム粒子および絶縁材料を、必要に応じてバインダーなどのその他の成分と共に、有機溶媒中に投入して混合し、保護層用スラリーとする。各成分については、上記したとおりである。
(Protective layer formation)
A protective layer is formed on the negative electrode active material layer produced as described above. First, the lithium particles constituting the protective layer and the insulating material are introduced into an organic solvent and mixed together with other components such as a binder as necessary to obtain a slurry for the protective layer. Each component is as described above.

有機溶媒としては、特に制限はないが、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、ジエチルエーテル、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ヘキサン、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミドが好ましい。   The organic solvent is not particularly limited, but benzene, toluene, xylene, acetone, diethyl ether, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, dioxane, hexane, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, and methylformamide can be used. preferable.

この保護層用スラリーを負極活物質層上に塗布し、保護層の塗膜を形成する。スラリーを塗布するための塗布手段も特に限定されないが、スクリーン印刷、インクジェット方式、ドクターブレード方式、スプレーコート方式、ダイコート方式、コンマコート方式またはこれらの組み合わせを用いると、薄い層が形成されうる。   The protective layer slurry is applied onto the negative electrode active material layer to form a protective layer coating. The application means for applying the slurry is not particularly limited, but a thin layer can be formed by using screen printing, an inkjet method, a doctor blade method, a spray coating method, a die coating method, a comma coating method, or a combination thereof.

保護層中のリチウム粒子は、リチウム粒子を混合したスラリーがこれらの方法で適当な厚さに塗布されれば、自然に負極活物質層に接触する。リチウム粒子がより負極活物質層に接触しやすくするためには、例えば、小粒径の絶縁材料粉末と比較的大粒径のリチウム粒子を組み合わせて保護層用スラリーを形成することができる。このようにすると、スラリーを塗布した際に相対的にリチウム粒子が沈みやすくなるため、リチウム粒子が負極活物質層側に位置しやすい。このときのリチウム粒子と絶縁材料との粒径の組み合わせなどは、塗工方法や溶剤の乾燥条件によって変わってくるため、製造時に適宜選択すればよい。   The lithium particles in the protective layer naturally come into contact with the negative electrode active material layer if the slurry mixed with the lithium particles is applied to an appropriate thickness by these methods. In order to make the lithium particles more easily contact the negative electrode active material layer, for example, a protective layer slurry can be formed by combining a small particle size insulating material powder and a relatively large particle size lithium particle. If it does in this way, when applying slurry, since lithium particles will sink relatively relatively, lithium particles are easy to be located in the anode active material layer side. The combination of the particle sizes of the lithium particles and the insulating material at this time varies depending on the coating method and the drying conditions of the solvent, and may be appropriately selected at the time of production.

上記のスラリー塗布後に、負極全体を乾燥させ、保護層を完成する。乾燥条件としては、特に制限はなく、スラリーの塗布量やスラリーの溶媒の揮発速度に応じて適宜設定され、有機溶媒が除去されればよい。乾燥手段も特に制限されず、電極製造について従来公知の知見が適宜参照されうるが、例えば、真空乾燥機の使用や加熱処理が例示される。乾燥の条件は、例えば40〜150℃で5分〜20時間とすることができる。   After the slurry application, the whole negative electrode is dried to complete the protective layer. The drying conditions are not particularly limited, and may be set as appropriate according to the amount of slurry applied and the volatilization rate of the solvent in the slurry, and the organic solvent may be removed. The drying means is not particularly limited, and conventionally known knowledge about electrode production can be referred to as appropriate. Examples thereof include use of a vacuum dryer and heat treatment. The drying conditions can be, for example, 40 to 150 ° C. and 5 minutes to 20 hours.

本実施の形態では、保護層形成にリチウム粒子を使用するため、従来公知の手段によりこれをスラリー状にして塗工することができ、リチウム粒子を負極活物質層上に容易に均一に分散することができる。さらに、絶縁材料も粉末として用意できるため、リチウム粒子と混合して塗工すれば、リチウムの過度の反応を負極活物質層上でむらなく抑制できる。   In this embodiment, since lithium particles are used for forming the protective layer, it can be applied in a slurry form by a conventionally known means, and the lithium particles are easily and uniformly dispersed on the negative electrode active material layer. be able to. Furthermore, since the insulating material can also be prepared as a powder, excessive application of lithium can be uniformly suppressed on the negative electrode active material layer by coating with lithium particles.

[電池]
上記実施形態に係るリチウムイオン二次電池用負極はリチウムイオン二次電池に用いられうる。すなわち、本発明の一形態は上記の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用負極によって構成される、リチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池の構造および形態は、積層型電池、双極型電池など特に制限されず、従来公知のいずれの構造にも適用されうる。以下、本実施の形態のリチウムイオン二次電池の全体的な構造について説明する。
[battery]
The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to the above embodiment can be used for a lithium ion secondary battery. That is, one embodiment of the present invention is a lithium ion secondary battery configured by the lithium ion secondary battery negative electrode according to the above embodiment. The structure and form of the lithium ion secondary battery are not particularly limited, such as a stacked battery or a bipolar battery, and can be applied to any conventionally known structure. Hereinafter, the overall structure of the lithium ion secondary battery of the present embodiment will be described.

(非双極型電池リチウムイオン二次電池)
図2は、本発明のリチウムイオン二次電池の代表的な一実施形態である、非双極型の扁平型(積層型)のリチウムイオン二次電池(以下、単に非双極型リチウムイオン二次電池、または非双極型二次電池ともいう)の全体構造を模式的に表した断面概略図である。
(Non-bipolar battery lithium-ion secondary battery)
FIG. 2 shows a typical embodiment of a lithium ion secondary battery of the present invention, which is a non-bipolar flat (stacked) lithium ion secondary battery (hereinafter simply referred to as a non-bipolar lithium ion secondary battery). FIG. 2 is a schematic cross-sectional view schematically showing the overall structure of a non-bipolar secondary battery).

図2に示すように、本実施形態の非双極型リチウムイオン二次電池10では、電池外装材22を用いて、発電要素17を収納し密封した構成を有している。ここで発電要素17は、正極集電体11の両面に正極活物質層12が形成された正極板、電解質層13、および負極集電体14の両面(発電要素の最下層および最上層用は片面)に負極活物質層15および保護層23が形成された負極板を積層した構成を有している。本実施の形態のリチウムイオン二次電池用負極はこの負極板の構成に含まれる。積層の際、一の正極板片面の正極活物質層12と前記一の正極板に隣接する一の負極板片面の保護層23を備える負極活物質層15とが電解質層13を介して向き合うようにして、正極板、電解質層13、負極板の順に複数積層されている。   As shown in FIG. 2, the non-bipolar lithium ion secondary battery 10 of the present embodiment has a configuration in which the power generation element 17 is housed and sealed using a battery exterior material 22. Here, the power generation element 17 is a positive electrode plate in which the positive electrode active material layer 12 is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 11, the electrolyte layer 13, and both surfaces of the negative electrode current collector 14 (for the lowermost layer and the uppermost layer of the power generation element). The negative electrode plate in which the negative electrode active material layer 15 and the protective layer 23 are formed is laminated on one side. The negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present embodiment is included in the configuration of this negative electrode plate. At the time of lamination, the positive electrode active material layer 12 on one surface of one positive electrode plate and the negative electrode active material layer 15 including the protective layer 23 on one surface of one negative electrode plate adjacent to the one positive electrode plate face each other through the electrolyte layer 13. Thus, a plurality of layers of the positive electrode plate, the electrolyte layer 13, and the negative electrode plate are laminated in this order.

これにより、隣接する正極活物質層12、電解質層13、および保護層23を備える負極活物質層15は、一つの単電池層16を構成する。従って、本実施形態のリチウムイオン二次電池10は、単電池層16が複数積層されることで、電気的に並列接続されてなる構成を有するともいえる。なお、発電要素17の両最外層に位置する最外層正極集電体11aには、いずれも片面のみに正極活物質層12が形成されている。なお、図2と正極板と負極板の配置を変えてもよい。その際は、発電要素17の両最外層に最外層負極集電体(図示せず)が位置するようにし、該最外層負極集電体の場合にも片面のみに保護層23を備える負極活物質層15が形成されているようにする。   Thus, the negative electrode active material layer 15 including the adjacent positive electrode active material layer 12, electrolyte layer 13, and protective layer 23 constitutes a single cell layer 16. Therefore, it can be said that the lithium ion secondary battery 10 of the present embodiment has a configuration in which a plurality of single battery layers 16 are stacked and electrically connected in parallel. Note that the positive electrode active material layer 12 is formed on only one side of the outermost positive electrode current collector 11 a located in both outermost layers of the power generation element 17. In addition, you may change arrangement | positioning of FIG. 2, a positive electrode plate, and a negative electrode plate. In that case, the outermost layer negative electrode current collector (not shown) is positioned on both outermost layers of the power generation element 17, and in the case of the outermost layer negative electrode current collector, the negative electrode active member provided with the protective layer 23 only on one side. The material layer 15 is formed.

また、前記の各電極板(正極板及び負極板)と導通される正極タブ18および負極タブ19が、正極端子リード20および負極端子リード21を介して各電極板の正極集電体11及び負極集電体14に超音波溶接や抵抗溶接等により取り付けられている。これにより、正極集電体11及び負極集電体14に電気的に接続された正極タブ18および負極タブ19は、電池外装材22の外部に露出される構造を有している。 (双極型電池リチウムイオン二次電池)
図3は、本発明のリチウム電池の他の代表的な一実施形態である双極型の扁平型(積層型)のリチウムイオン二次電池(以下、単に双極型リチウムイオン二次電池、または双極型二次電池とも称する)の全体構造を模式的に表わした概略断面図である。
Further, the positive electrode tab 18 and the negative electrode tab 19 that are electrically connected to the respective electrode plates (positive electrode plate and negative electrode plate) are connected to the positive electrode current collector 11 and the negative electrode of each electrode plate via the positive electrode terminal lead 20 and the negative electrode terminal lead 21. It is attached to the current collector 14 by ultrasonic welding or resistance welding. Thus, the positive electrode tab 18 and the negative electrode tab 19 that are electrically connected to the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 14 have a structure exposed to the outside of the battery exterior material 22. (Bipolar battery lithium ion secondary battery)
FIG. 3 shows another typical embodiment of the lithium battery of the present invention, which is a bipolar flat type (stacked type) lithium ion secondary battery (hereinafter simply referred to as a bipolar lithium ion secondary battery or a bipolar type). 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the entire structure of a secondary battery.

図3に示すように、本実施形態の双極型リチウムイオン二次電池30は、実際に充放電反応が進行する発電要素37が、電池外装材42の内部に封止された構造を有する。図3に示すように、本実施形態の双極型二次電池30の発電要素37は、2枚以上で構成される双極型電極34で電解質層35を挟み、隣合う双極型電極34の正極活物質層32と保護層44を備える負極活物質層33とが電解質層35を介して対向するようになっている。ここで、双極型電極34は、集電体31の片面に正極活物質層32を設け、もう一方の面に負極活物質層33および保護層44を設けた構造を有している。すなわち、本実施の形態のリチウムイオン二次電池用負極の集電体の一方の面に正極活物質層を形成する。双極型二次電池30では、集電体31の片方の面上に正極活物質層32を有し、他方の面上に保護層44を備える負極活物質層33を有する双極型電極34を、電解質層35を介して複数枚積層した構造の発電要素37を具備してなるものである。   As shown in FIG. 3, the bipolar lithium ion secondary battery 30 of the present embodiment has a structure in which a power generation element 37 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a battery exterior member 42. As shown in FIG. 3, the power generation element 37 of the bipolar secondary battery 30 of the present embodiment has an electrolyte layer 35 sandwiched between two or more bipolar electrodes 34, and the positive electrode active of adjacent bipolar electrodes 34. The material layer 32 and the negative electrode active material layer 33 including the protective layer 44 are opposed to each other with the electrolyte layer 35 interposed therebetween. Here, the bipolar electrode 34 has a structure in which the positive electrode active material layer 32 is provided on one surface of the current collector 31 and the negative electrode active material layer 33 and the protective layer 44 are provided on the other surface. That is, the positive electrode active material layer is formed on one surface of the current collector of the negative electrode for the lithium ion secondary battery of the present embodiment. In the bipolar secondary battery 30, a bipolar electrode 34 having a positive electrode active material layer 32 on one surface of a current collector 31 and a negative electrode active material layer 33 having a protective layer 44 on the other surface, A power generation element 37 having a structure in which a plurality of layers are stacked via an electrolyte layer 35 is provided.

隣接する正極活物質層32、電解質層35および保護層44を備える負極活物質層33は、一つの単電池層36を構成する。したがって、双極型二次電池30は、単電池層36が積層されてなる構成を有するともいえる。また、電解質層35からの電解液の漏れによる液絡を防止するために単電池層36の周辺部には絶縁層43が配置されている。絶縁層43を設けることで隣接する集電体31間を絶縁し、隣接する電極(正極活物質層32及び負極活物質層33)間の接触による短絡を防止することもできる。   The negative electrode active material layer 33 including the adjacent positive electrode active material layer 32, electrolyte layer 35, and protective layer 44 constitutes a single battery layer 36. Therefore, it can be said that the bipolar secondary battery 30 has a configuration in which the single battery layers 36 are stacked. In addition, an insulating layer 43 is disposed on the periphery of the unit cell layer 36 in order to prevent liquid junction due to leakage of the electrolyte from the electrolyte layer 35. By providing the insulating layer 43, the adjacent current collectors 31 can be insulated, and a short circuit due to contact between the adjacent electrodes (the positive electrode active material layer 32 and the negative electrode active material layer 33) can be prevented.

発電要素37の最外層に位置する正極側電極34a及び負極側電極34bは、双極型電極構造でなくてもよい。例えば、集電体31a、31bに必要な片面のみの正極活物質層32または保護層44を備える負極活物質層33を配置した構造としてもよい。具体的には、図3に示すように、発電要素37の最外層に位置する正極側の最外層集電体31aには、片面のみに正極活物質層32が形成されているようにしてもよい。同様に、発電要素37の最外層に位置する負極側の最外層集電体31bには、片面のみに保護層44を備える負極活物質層33が形成されているようにしてもよい。また、双極型リチウムイオン二次電池30では、上下両端の正極側最外層集電体31a及び負極側最外層集電体31bのさらに外側に集電板38aおよび39bがそれぞれ設けられている。集電板38aおよび39bは、それぞれ延長されて正極タブ38および負極タブ39となっている。集電板38aおよび39bは、必要に応じて正極端子リード及び負極端子リードを介して接合されていてもよい。また、正極側最外層集電体31aが延長されて正極タブ38とされ、電池外装材42であるラミネートシートから導出されていてもよい。同様に、負極側最外層集電体31bが延長されて負極タブ39とされ、同様に電池外装材42であるラミネートシートから導出される構造としてもよい。   The positive electrode 34a and the negative electrode 34b located in the outermost layer of the power generation element 37 may not have a bipolar electrode structure. For example, a structure in which the negative electrode active material layer 33 including the positive electrode active material layer 32 or the protective layer 44 on only one side necessary for the current collectors 31a and 31b may be provided. Specifically, as shown in FIG. 3, a positive electrode active material layer 32 may be formed on only one side of the positive electrode side outermost layer current collector 31a located in the outermost layer of the power generation element 37. Good. Similarly, the negative electrode active material layer 33 including the protective layer 44 on only one side may be formed on the negative electrode side outermost layer current collector 31b located in the outermost layer of the power generation element 37. In the bipolar lithium ion secondary battery 30, current collector plates 38 a and 39 b are provided on the outer sides of the positive electrode side outermost layer current collector 31 a and the negative electrode side outermost layer current collector 31 b at the upper and lower ends, respectively. The current collecting plates 38 a and 39 b are extended to be a positive electrode tab 38 and a negative electrode tab 39, respectively. The current collecting plates 38a and 39b may be joined via a positive terminal lead and a negative terminal lead as necessary. Further, the positive electrode side outermost layer current collector 31 a may be extended to form a positive electrode tab 38, which may be derived from a laminate sheet that is the battery exterior material 42. Similarly, the negative electrode side outermost layer current collector 31b may be extended to form a negative electrode tab 39, which may be similarly derived from a laminate sheet that is the battery outer packaging material 42.

また、双極型リチウムイオン二次電池30でも、発電要素37部分を電池外装材42に減圧封入し、正極タブ38及び負極タブ39を電池外装材42の外部に取り出した構造とするのがよい。かかる構造とすることで、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止することができるためである。この双極型リチウムイオン二次電池30の基本構成は、複数積層した単電池層36が直列に接続された構成ともいえるものである。[正極]
[正極活物質層]
正極活物質層は正極活物質を含み、必要に応じて導電剤、バインダー、電解質、電解質支持塩などをさらに含んで構成される。正極活物質層の構成要素のうち、正極活物質以外は、上記で説明した内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。正極活物質層中に含まれる成分の配合比および正極活物質層の厚さについても特に限定されず、リチウムイオン二次電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。
Also, the bipolar lithium ion secondary battery 30 may have a structure in which the power generation element 37 is sealed in the battery outer packaging material 42 under reduced pressure, and the positive electrode tab 38 and the negative electrode tab 39 are taken out of the battery outer packaging material 42. This is because such a structure can prevent external impact and environmental degradation during use. The basic configuration of the bipolar lithium ion secondary battery 30 can be said to be a configuration in which a plurality of stacked unit cell layers 36 are connected in series. [Positive electrode]
[Positive electrode active material layer]
The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material, and further includes a conductive agent, a binder, an electrolyte, an electrolyte supporting salt, and the like as necessary. Since the components other than the positive electrode active material among the components of the positive electrode active material layer are the same as those described above, the description thereof is omitted here. The compounding ratio of the components contained in the positive electrode active material layer and the thickness of the positive electrode active material layer are not particularly limited, and conventionally known knowledge about the lithium ion secondary battery can be appropriately referred to.

正極活物質は特にリチウムの吸蔵放出が可能な材料であれば限定されず、リチウムイオン二次電池に通常用いられる正極活物質を利用することができる。正極活物質としては、リチウム−遷移金属複合酸化物が好ましく、例えば、LiMnなどのLi−Mn系複合酸化物やLiNiOなどのLi−Ni系複合酸化物が挙げられる。場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。 The positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a material capable of occluding and releasing lithium, and a positive electrode active material usually used for a lithium ion secondary battery can be used. As the positive electrode active material, a lithium-transition metal composite oxide is preferable, and examples thereof include a Li—Mn composite oxide such as LiMn 2 O 4 and a Li—Ni composite oxide such as LiNiO 2 . In some cases, two or more positive electrode active materials may be used in combination.

正極活物質の平均粒子径は特に制限されないが、好ましくは1〜100μmであり、より好ましくは1〜50μmであり、さらに好ましくは1〜20μmである。ただし、これらの範囲を外れる形態もまた、採用されうる。なお、本願において活物質の平均粒子径は、レーザ回折式粒度分布測定(レーザ回折散乱法)により測定された値を採用するものとする。   The average particle diameter of the positive electrode active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 50 μm, and further preferably 1 to 20 μm. However, forms outside these ranges can also be employed. In this application, the average particle diameter of the active material is a value measured by laser diffraction particle size distribution measurement (laser diffraction scattering method).

また、正極活物質層における活物質の含有量は、好ましくは活物質層の合計質量に対して70〜98質量%であり、より好ましくは80〜98質量%である。活物質の含有量が前記範囲であれば、エネルギー密度を高くすることができるため好適である。   Moreover, the content of the active material in the positive electrode active material layer is preferably 70 to 98% by mass, more preferably 80 to 98% by mass with respect to the total mass of the active material layer. If the content of the active material is within the above range, it is preferable because the energy density can be increased.

正極活物質層の厚さは、好ましくは、20〜500μmであり、より好ましくは20〜300μmであり、さらに好ましくは20〜150μmである。   The thickness of the positive electrode active material layer is preferably 20 to 500 μm, more preferably 20 to 300 μm, and still more preferably 20 to 150 μm.

正極活物質層にはその他の物質が含まれてもよく、例えば、バインダー、導電剤、支持塩(リチウム塩)等が含まれうる。バインダー、導電剤および支持塩は、上記負極活物質層の欄で例示したものを同様に使用できる。また、これらの成分の配合比は、特に限定されず、リチウムイオン二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。   Other materials may be included in the positive electrode active material layer. For example, a binder, a conductive agent, a supporting salt (lithium salt), and the like may be included. What was illustrated in the column of the said negative electrode active material layer can be used similarly for a binder, a electrically conductive agent, and support salt. In addition, the blending ratio of these components is not particularly limited, and can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about the lithium ion secondary battery.

[電解質層]
電解質層は、非水電解質を含む層である。電解質層に含まれる非水電解質(具体的には、リチウム塩)は、充放電時に正負極間を移動するリチウムイオンのキャリアーとしての機能を有する。非水電解質としてはかような機能を発揮できるものであれば特に限定されないが、液体電解質またはポリマー電解質が用いられうる。
[Electrolyte layer]
The electrolyte layer is a layer containing a non-aqueous electrolyte. A nonaqueous electrolyte (specifically, a lithium salt) contained in the electrolyte layer has a function as a carrier of lithium ions that moves between the positive and negative electrodes during charge and discharge. The nonaqueous electrolyte is not particularly limited as long as it can exhibit such a function, but a liquid electrolyte or a polymer electrolyte may be used.

液体電解質は、可塑剤である有機溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解した形態を有する。可塑剤として用いられうる有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)等の環状カーボネート類;ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等のエーテル類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトニトリル等のニトリル類;プロピオン酸メチル等のエステル類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから1種類または2種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の可塑剤(有機溶媒)を用いたものなどが使用できる。これら有機溶媒は、単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、支持塩(リチウム塩)としては、Li(CFSON、Li(CSON、LiPF、LiBF、LiAsF、LiTaF、LiClO、LiCFSO等の電極の合剤層に添加されうる化合物が同様に採用されうる。 The liquid electrolyte has a form in which a lithium salt as a supporting salt is dissolved in an organic solvent as a plasticizer. Examples of the organic solvent that can be used as the plasticizer include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and diethyl carbonate (DEC); dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl Chain carbonates such as carbonate; ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane; lactones such as γ-butyrolactone; acetonitrile, etc. Nitriles; esters such as methyl propionate; amides such as dimethylformamide; plastics such as aprotic solvents in which at least one selected from methyl acetate and methyl formate is mixed Such as those used (organic solvent) can be used. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. As the supporting salt (lithium salt), Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2) 2 N, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiClO 4, LiCF 3 Compounds that can be added to the electrode mixture layer, such as SO 3, can be employed as well.

一方、ポリマー電解質は、電解液を含むゲルポリマー電解質(ゲル電解質)と、電解液を含まない真性ポリマー電解質に分類される。   On the other hand, the polymer electrolyte is classified into a gel polymer electrolyte containing an electrolytic solution (gel electrolyte) and an intrinsic polymer electrolyte containing no electrolytic solution.

ゲルポリマー電解質は、イオン伝導性ポリマーからなるマトリックスポリマー(ホストポリマー)に、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。電解質としてゲルポリマー電解質を用いることで電解質の流動性がなくなり、各層間のイオン伝導性を遮断することが容易になる点で優れている。マトリックスポリマー(ホストポリマー)として用いられるイオン伝導性ポリマーとしては、特に限定されない。例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(PVDF−HFP)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)およびこれらの共重合体等が挙げられる。ここで、上記のイオン伝導性ポリマーは、正極合剤層および負極合剤層において電解質として用いられるイオン伝導性ポリマーと同じであってもよく、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。電解液(電解質塩および可塑剤)の種類は特に制限されず、上記で例示したリチウム塩などの電解質塩およびカーボネート類などの可塑剤が用いられうる。   The gel polymer electrolyte has a configuration in which the liquid electrolyte is injected into a matrix polymer (host polymer) made of an ion conductive polymer. Using a gel polymer electrolyte as the electrolyte is superior in that the fluidity of the electrolyte is lost and it is easy to block the ion conductivity between the layers. The ion conductive polymer used as the matrix polymer (host polymer) is not particularly limited. For example, polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVDF-HFP), polyethylene glycol (PEG), polyacrylonitrile (PAN), Examples thereof include polymethyl methacrylate (PMMA) and copolymers thereof. Here, the ion conductive polymer may be the same as or different from the ion conductive polymer used as the electrolyte in the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer, but is preferably the same. . The type of the electrolytic solution (electrolyte salt and plasticizer) is not particularly limited, and an electrolyte salt such as the lithium salt exemplified above and a plasticizer such as carbonates may be used.

真性ポリマー電解質は、上記のマトリックスポリマーに支持塩(リチウム塩)が溶解してなる構成を有し、可塑剤である有機溶媒を含まない。従って、電解質として真性ポリマー電解質を用いることで電池からの液漏れの心配がなく、電池の信頼性が向上しうる。   The intrinsic polymer electrolyte has a structure in which a supporting salt (lithium salt) is dissolved in the matrix polymer, and does not include an organic solvent that is a plasticizer. Therefore, by using an intrinsic polymer electrolyte as the electrolyte, there is no fear of liquid leakage from the battery, and the battery reliability can be improved.

ゲルポリマー電解質や真性ポリマー電解質のマトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発現しうる。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用いて、高分子電解質形成用の重合性ポリマー(例えば、PEOやPPO)に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合等の重合処理を施せばよい。   The matrix polymer of gel polymer electrolyte or intrinsic polymer electrolyte can express excellent mechanical strength by forming a crosslinked structure. In order to form a crosslinked structure, thermal polymerization, ultraviolet polymerization, radiation polymerization, electron beam polymerization, etc. are performed on a polymerizable polymer (for example, PEO or PPO) for forming a polymer electrolyte using an appropriate polymerization initiator. A polymerization treatment may be performed.

これらの電解質層に含まれる非水電解質は、1種単独であってもよいし、2種以上であってもよい。   The non-aqueous electrolyte contained in these electrolyte layers may be one kind alone, or two or more kinds.

なお、電解質層が液体電解質やゲルポリマー電解質から構成される場合には、電解質層にセパレータを用いる。セパレータの具体的な形態としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンからなる微多孔膜が挙げられる。   In addition, when an electrolyte layer is comprised from a liquid electrolyte or a gel polymer electrolyte, a separator is used for the electrolyte layer. Specific examples of the separator include a microporous film made of polyolefin such as polyethylene or polypropylene.

電解質層の厚さは、内部抵抗を低減させるには薄ければ薄いほどよいといえる。電解質層の厚さは、1〜100μm、好ましくは5〜50μm、とするのがよい。   It can be said that the thinner the electrolyte layer, the better to reduce the internal resistance. The thickness of the electrolyte layer is 1 to 100 μm, preferably 5 to 50 μm.

[タブ]
タブ(正極タブおよび負極タブ)の材質は、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼、これらの合金などを用いることができる。これらは特に制限されず、タブとして従来用いられている公知の材質が用いられうる。
[tab]
The material of the tab (positive electrode tab and negative electrode tab) can be aluminum, copper, nickel, stainless steel, alloys thereof, or the like. These are not particularly limited, and known materials conventionally used as tabs can be used.

[電池外装材]
リチウムイオン二次電池では、使用時の外部からの衝撃や環境劣化を防止するために、電解質保持層の形成された発電要素全体を電池外装材ないし電池ケースに収容するのが望ましい。電池外装材としては、従来公知の金属缶ケースを用いることができほか、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた発電要素を覆うことができる袋状のケースを用いることができる。ラミネートシートは形状の自由度が高いため、狭い空間に実装し易いことに加え、膨張収縮の大きな負極材料を用いた電池にも好適に適用することができる。
[Battery exterior materials]
In a lithium ion secondary battery, it is desirable that the entire power generating element on which the electrolyte holding layer is formed is accommodated in a battery exterior material or a battery case in order to prevent external impact and environmental degradation during use. As a battery exterior material, a conventionally known metal can case can be used, and a bag-like case that can cover a power generation element using a laminate film containing aluminum can be used. Since the laminate sheet has a high degree of freedom in shape, it can be suitably applied to a battery using a negative electrode material having a large expansion and contraction in addition to being easily mounted in a narrow space.

金属缶ケースタイプの外装体は強度を有するため、缶内の発電要素が多少膨張収縮しても吸収でき、セルの厚み変化は生じない。また、缶の材質、板厚の設計および外装缶と発電要素のクリアランス等を検討することにより、所望の強度および大きさを有する缶ケースを得ることが可能である。   Since the metal can case type exterior body has strength, it can absorb even if the power generation element in the can expands and contracts somewhat, and the thickness of the cell does not change. Moreover, it is possible to obtain a can case having a desired strength and size by examining the material of the can, the design of the plate thickness, the clearance between the outer can and the power generation element, and the like.

高分子−金属複合ラミネートシートとしては、特に制限されず、高分子フィルム間に金属フィルムを配置し全体を積層一体化してなる従来公知のものを使用することができる。具体的には、高分子フィルムからなる外装保護層(ラミネート最外層)、金属フィルム層、高分子フィルムからなる熱融着層(ラミネート最内層)のように配置し全体を積層一体化してなるものが挙げられる。   The polymer-metal composite laminate sheet is not particularly limited, and a conventionally known sheet formed by arranging a metal film between polymer films and laminating and integrating the whole can be used. Specifically, it is arranged as an outer protective layer (laminated outermost layer) made of a polymer film, a metal film layer, a heat-sealing layer (laminated innermost layer) made of a polymer film, and the whole is laminated and integrated. Is mentioned.

中でも特に、形状の自由度の高いアルミラミネートフィルムの外装体を用いることが好ましい。本実施の形態において、「アルミラミネート」とはアルミニウムを含む積層物をいう。アルミラミネートフィルムの具体的な形態としては、例えば、ポリプロピレン(PP)、アルミニウム、ナイロン(登録商標)をこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等が挙げられるが、これらに何ら制限されるものではない。   Among these, it is particularly preferable to use an aluminum laminate film outer package having a high degree of freedom in shape. In this embodiment, “aluminum laminate” refers to a laminate containing aluminum. Specific examples of the aluminum laminate film include, but are not limited to, a laminate film having a three-layer structure in which polypropylene (PP), aluminum, and nylon (registered trademark) are laminated in this order. It is not a thing.

[絶縁層]
絶縁層(シール部)は、双極型リチウムイオン二次電池において、電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、積層電極の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起こったりするのを防止するために単電池層の周辺部に配置されている。絶縁層としては、絶縁性、固体電解質の脱落に対するシール性や外部からの水分の透湿に対するシール性(密封性)、電池動作温度下での耐熱性などを有するものであればよい。例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ゴムなどが用いられうる。なかでも、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ(製膜性)、経済性などの観点から、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂が好ましい。
[Insulation layer]
Insulating layer (sealing part) prevents bipolar current collectors in a bipolar lithium-ion secondary battery from coming into contact with each other and short-circuiting due to slight unevenness at the end of the laminated electrode. In order to do so, it is arranged at the periphery of the cell layer. As the insulating layer, any insulating layer may be used as long as it has insulating properties, sealing properties against dropping off of the solid electrolyte, sealing properties against moisture permeation from the outside (sealing properties), heat resistance at the battery operating temperature, and the like. For example, urethane resin, epoxy resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyimide resin, rubber and the like can be used. Of these, urethane resins and epoxy resins are preferred from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film forming properties), economy, and the like.

[電池の製造方法]
本実施形態のリチウムイオン二次電池の製造方法としては、特に制限されるものではなく、従来公知の方法を適用して作製することができる。
[Battery manufacturing method]
The method for producing the lithium ion secondary battery of the present embodiment is not particularly limited, and can be produced by applying a conventionally known method.

本発明の他の一形態によれば、上記方法により製造されたリチウムイオン二次電池用負極を用いて発電要素を製造する工程と、前記発電要素をエージングする工程と、を含むリチウムイオン二次電池の製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a lithium ion secondary comprising the steps of: producing a power generation element using the negative electrode for a lithium ion secondary battery produced by the above method; and aging the power generation element. A method for manufacturing a battery is provided.

(発電要素の作製工程)
例えば、積層型電池の場合には、まず、正極および負極を作製する。負極としては、上述した方法を用いてリチウムイオン二次電池用負極を作製すればよい。正極については、負極と同様に、活物質、導電剤およびバインダーなどの電極材料を含む電極スラリーの混合物をスラリー粘度調製溶媒に分散して正極活物質層用スラリーを調製する。次いで、集電体の両面に正極活物質層用スラリーを塗布した後、乾燥およびプレスすることにより作製すればよい。
(Production process of power generation element)
For example, in the case of a stacked battery, first, a positive electrode and a negative electrode are prepared. What is necessary is just to produce the negative electrode for lithium ion secondary batteries using the method mentioned above as a negative electrode. For the positive electrode, similarly to the negative electrode, a slurry for an electrode active material layer is prepared by dispersing a mixture of electrode slurries containing electrode materials such as an active material, a conductive agent and a binder in a slurry viscosity adjusting solvent. Next, the positive electrode active material layer slurry is applied to both sides of the current collector, and then dried and pressed.

次に、正極と負極がセパレータを介して対向するように積層させることにより、単電池を作製するとよい。そして、単電池の数が所望の数となるまでセパレータおよび電極の積層を繰り返す。かような製造方法によれば、より簡便な手法によってセパレータの形成が可能であり、かつ、セパレータと活物質層との密着性が高い発電要素が作製されうる。   Next, the unit cell may be manufactured by stacking the positive electrode and the negative electrode so as to face each other with a separator interposed therebetween. Then, the stacking of separators and electrodes is repeated until the number of single cells reaches a desired number. According to such a manufacturing method, a separator can be formed by a simpler method, and a power generation element having high adhesion between the separator and the active material layer can be produced.

そして、各正極と負極を束ねてリードを溶接して、この積層体を正負極のリードを取り出した構造にて、アルミニウムのラミネートフィルムバッグに収めて、注液機により電解液を注液して、減圧下で端部をシールして電池とする。   Then, each positive electrode and negative electrode are bundled and leads are welded, and this laminate is placed in an aluminum laminate film bag with a structure in which the positive and negative electrode leads are taken out, and an electrolytic solution is injected with a liquid injector. The end is sealed under reduced pressure to obtain a battery.

上記では電解質が液体電解質である場合の積層型電池を例に挙げて説明したが、ゲル電解質や真性ポリマー電解質を用いた場合の積層型電池の作製についても、公知の技術を参照して実施可能であり、ここでは省略する。   In the above description, the laminated battery in which the electrolyte is a liquid electrolyte has been described as an example. However, the production of a laminated battery in the case of using a gel electrolyte or an intrinsic polymer electrolyte can also be performed with reference to a known technique. And is omitted here.

(エージング工程)
こうして得た電池を所定の時間エージング(電解液注入後、静置)する。これにより、保護層に存在するリチウム粒子がイオン化して負極活物質層全体に拡散され、予備吸蔵(プレドープ)される。エージング工程を有することにより、活物質層における単位面積当たりのリチウムドープ量を均一化することができ、信頼性の向上した電池が得られる。
(Aging process)
The battery thus obtained is aged for a predetermined time (still after the electrolyte is injected). Thereby, lithium particles present in the protective layer are ionized and diffused throughout the negative electrode active material layer, and are pre-occluded (pre-doped). By having an aging process, the lithium dope amount per unit area in the active material layer can be made uniform, and a battery with improved reliability can be obtained.

エージングの温度は、ドープ速度が速まる点で好ましくは20〜80℃、より好ましくは40〜60℃である。また、エージング時間は、活物質量とプレドープ量により異なる。したがってエージング後の電池の電圧が所望のレベルとなるように適宜決定すればよいが、通常24〜120時間程度である。   The aging temperature is preferably 20 to 80 ° C., more preferably 40 to 60 ° C. from the viewpoint of increasing the dope rate. The aging time varies depending on the amount of active material and the amount of pre-doping. Therefore, the voltage of the battery after aging may be appropriately determined so as to be a desired level, but it is usually about 24 to 120 hours.

エージング工程後の電池の電圧は、セル設計、すなわちプレドープ量により異なる。好ましくは、1.0V以上3.2V以下であることが好ましく、1.2〜3.0Vであることがより好ましい。かような範囲の電圧を有する場合には、リチウムが活物質層に十分にプレドープされている。   The voltage of the battery after the aging process varies depending on the cell design, that is, the pre-doping amount. Preferably, it is preferably 1.0 V or more and 3.2 V or less, and more preferably 1.2 to 3.0 V. When the voltage is in such a range, lithium is sufficiently pre-doped in the active material layer.

なお、本実施形態では、エージング工程は必ずしも必要ではなく、従来と同様に、電池の組み立て後、初回の充放電を行うことで、予備吸蔵(プレドープ)を行ってもよい。この場合には、電池製造時間を短縮できる点で優れている。   In the present embodiment, the aging process is not necessarily required, and the pre-occlusion (pre-doping) may be performed by performing the first charge / discharge after the assembly of the battery as in the conventional case. In this case, the battery manufacturing time can be shortened.

[組電池]
本実施の形態はまた、本実施の形態の負極を組み込んだ電池を用いた組電池を提供する。
[Battery]
The present embodiment also provides an assembled battery using a battery incorporating the negative electrode of the present embodiment.

本実施の形態の組電池は、上記の構成を有するリチウムイオン二次電池を複数個接続して構成した物である。詳しくは少なくとも2つ以上用いて、直列化あるいは並列化あるいはその両方で構成されるものである。直列、並列化することで容量および電圧を自由に調節することが可能になる。なお、本実施の形態の組電池では、非双極型リチウムイオン二次電池と双極型リチウムイオン二次電池を用いて、これらを直列に、並列に、または直列と並列とに、複数個組み合わせて、組電池を構成することもできる。   The assembled battery of the present embodiment is configured by connecting a plurality of lithium ion secondary batteries having the above-described configuration. Specifically, at least two or more are used, and are configured by serialization, parallelization, or both. Capacitance and voltage can be freely adjusted by paralleling in series. In the assembled battery of this embodiment, a non-bipolar lithium ion secondary battery and a bipolar lithium ion secondary battery are used, and a plurality of these are combined in series, in parallel, or in series and parallel. An assembled battery can also be configured.

図4は、本実施の形態に係る組電池の代表的な実施形態の外観図であって、図4Aは組電池の平面図であり、図4Bは組電池の正面図であり、図3Cは組電池の側面図である。   FIG. 4 is an external view of a typical embodiment of the assembled battery according to the present embodiment. FIG. 4A is a plan view of the assembled battery, FIG. 4B is a front view of the assembled battery, and FIG. It is a side view of an assembled battery.

図4に示すように、本実施の形態に係る組電池300は、リチウムイオン二次電池が複数、直列に又は並列に接続して装脱着可能な小型の組電池250を形成し、この装脱着可能な小型の組電池250をさらに複数、直列に又は並列に接続した組電池300であってもよい。作製した装脱着可能な小型の組電池250は、バスバーのような電気的な接続手段を用いて相互に接続し、この組電池250は接続治具310を用いて複数段積層される。   As shown in FIG. 4, the assembled battery 300 according to the present embodiment forms a small assembled battery 250 in which a plurality of lithium ion secondary batteries are connected in series or in parallel to be detachable. The battery pack 300 may further include a plurality of possible small battery packs 250 connected in series or in parallel. The small assembled batteries 250 that can be attached and detached are connected to each other using an electrical connection means such as a bus bar, and the assembled batteries 250 are stacked in multiple stages using a connection jig 310.

[車両]
本実施の形態はまた、前記の電池、または組電池を搭載した車両を提供する。
[vehicle]
The present embodiment also provides a vehicle equipped with the battery or the assembled battery.

本実施の形態の車両は、本実施の形態のリチウムイオン二次電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を搭載したことを特徴とするものである。本実施の形態の高容量正極を用いると高エネルギー密度の電池を構成できることから、こうした電池を搭載するとEV走行距離の長いプラグインハイブリッド電気自動車や、一充電走行距離の長い電気自動車を構成できる。言い換えれば、本実施の形態のリチウムイオン二次電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池は、車両の駆動用電源として用いられうる。本実施の形態のリチウムイオン二次電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を車両に用いることにより高寿命で信頼性の高い自動車となるからである。車両は、例えば、自動車ならばハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車(いずれも四輪車(乗用車、トラック、バスなどの商用車、軽自動車など)のほか、二輪車(バイク)や三輪車を含む)を含む。ただし、用途が自動車に限定されるわけではなく、例えば、他の車両、例えば、電車などの移動体の各種電源であっても適用は可能であるし、無停電電源装置などの載置用電源として利用することも可能である。   The vehicle according to the present embodiment is characterized by mounting the lithium ion secondary battery according to the present embodiment or an assembled battery formed by combining a plurality of these. When the high-capacity positive electrode according to the present embodiment is used, a battery having a high energy density can be configured. Therefore, when such a battery is mounted, a plug-in hybrid electric vehicle having a long EV travel distance or an electric vehicle having a long charge travel distance can be configured. In other words, the lithium ion secondary battery of the present embodiment or the assembled battery formed by combining a plurality of these can be used as a power source for driving the vehicle. This is because the use of the lithium ion secondary battery of the present embodiment or the assembled battery formed by combining a plurality of these batteries in a vehicle provides a long-life and highly reliable automobile. For example, if the vehicle is a car, it is a hybrid car, a fuel cell car, an electric car (all include four-wheeled vehicles (passenger cars, trucks, buses and other commercial vehicles, light vehicles, etc.), two-wheeled vehicles (motorcycles) and tricycles). including. However, the application is not limited to automobiles. For example, it can be applied to various power sources for moving vehicles such as other vehicles, for example, trains, and power sources for mounting such as uninterruptible power supplies. It is also possible to use as.

図5は、本実施の形態の組電池を搭載した車両の概念図である。図5に示したように、組電池300を電気自動車400のような車両に搭載するには、電気自動車400の車体中央部の座席下に搭載する。座席下に搭載すれば、車内空間およびトランクルームを広く取ることができるからである。なお、組電池300を搭載する場所は、座席下に限らず、後部トランクルームの下部でもよいし、車両前方のエンジンルームでも良い。以上のような組電池300を用いた電気自動車400は高い耐久性を有し、長期間使用しても十分な出力を提供しうる。さらに、燃費、走行性能に優れた電気自動車、ハイブリッド自動車を提供できる。本実施の形態の組電池を搭載した車両としては、図5に示すような電気自動車のほか、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などに幅広く適用できるものである。   FIG. 5 is a conceptual diagram of a vehicle equipped with the assembled battery of the present embodiment. As shown in FIG. 5, in order to mount the assembled battery 300 on a vehicle such as the electric vehicle 400, the battery pack 300 is mounted under the seat at the center of the vehicle body of the electric vehicle 400. This is because if it is installed under the seat, the interior space and the trunk room can be widened. The place where the assembled battery 300 is mounted is not limited to the position under the seat, but may be a lower part of the rear trunk room or an engine room in front of the vehicle. The electric vehicle 400 using the assembled battery 300 as described above has high durability and can provide sufficient output even when used for a long period of time. Furthermore, it is possible to provide electric vehicles and hybrid vehicles that are excellent in fuel efficiency and running performance. A vehicle equipped with the assembled battery of this embodiment can be widely applied to a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, and the like in addition to the electric vehicle as shown in FIG.

以下、本発明を、実施例を通して説明する。   Hereinafter, the present invention will be described through examples.

(実施例1)
(負極の作製)
負極活物質として、平均粒径8μmの一酸化ケイ素86質量部、導電剤としてアセチレンブラック8質量部およびバインダーとしてポリアミック酸のNMP溶液を乾燥重量で8質量部、を使用した。溶媒としてNMPを用いた。
Example 1
(Preparation of negative electrode)
As the negative electrode active material, 86 parts by mass of silicon monoxide having an average particle diameter of 8 μm, 8 parts by mass of acetylene black as a conductive agent, and 8 parts by mass of an NMP solution of polyamic acid as a binder were used. NMP was used as a solvent.

はじめに分散用ミキサーに高純度無水NMPを投入した。次に負極活物質、導電剤、バインダーを投入し、混合した。その後溶媒を適宜加えて粘度を調節し、負極活物質層用スラリーとした。   First, high purity anhydrous NMP was charged into a dispersing mixer. Next, a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder were added and mixed. Thereafter, a solvent was appropriately added to adjust the viscosity, and a negative electrode active material layer slurry was obtained.

得られた負極活物質層用スラリーを、コーティング装置を用い、負極集電体である厚さ20μmの銅箔の両面に12mg/cm塗布した。続いて、100℃で0.5時間乾燥し、ロールプレスでプレスした。その後、10Paの減圧下、350℃で5時間バインダーのイミド化処理を行った。このようにして、厚さ70μmの負極を得た。 The obtained negative electrode active material layer slurry was applied to 12 mg / cm 2 on both surfaces of a 20 μm-thick copper foil as a negative electrode current collector using a coating apparatus. Then, it dried at 100 degreeC for 0.5 hour, and pressed with the roll press. Then, the imidation process of the binder was performed at 350 degreeC under pressure reduction of 10 Pa for 5 hours. In this way, a negative electrode having a thickness of 70 μm was obtained.

この負極活物質層上に、以下のように保護層を形成した。まず、平均粒径2μmのアルミナ粉末(真密度3.97g/cm)、平均粒径20μmのリチウム粉末(真密度0.54g/cm)、スチレンブタジエンゴム(SBR)およびキシレンを、88.8:7.2:4:100の質量比で分散用ミキサーに投入した。これを混合し、保護層用スラリーとした。この保護層用スラリーをコーティング装置を用い、上記のように形成した負極活物質層上に塗布した。その後、塗膜を80℃で0.5時間乾燥し、厚さ5μmの保護層を完成させた。 A protective layer was formed on the negative electrode active material layer as follows. First, alumina powder having an average particle diameter of 2 μm (true density 3.97 g / cm 3 ), lithium powder having an average particle diameter of 20 μm (true density 0.54 g / cm 3 ), styrene-butadiene rubber (SBR), and xylene are obtained in 88. The mixture was put into a dispersing mixer at a mass ratio of 8: 7.2: 4: 100. This was mixed to obtain a slurry for the protective layer. This protective layer slurry was applied onto the negative electrode active material layer formed as described above using a coating apparatus. Thereafter, the coating film was dried at 80 ° C. for 0.5 hour to complete a protective layer having a thickness of 5 μm.

保護層中のリチウム粒子の絶縁材料に対する体積比は、リチウム粒子と絶縁材料の真密度から算出した。真密度はHeガスを使用したピクノメーター法で測定した。   The volume ratio of the lithium particles in the protective layer to the insulating material was calculated from the true density of the lithium particles and the insulating material. The true density was measured by a pycnometer method using He gas.

さらに、セパレータとしてポリオレフィン製微多孔膜(厚さ25μm)を準備した。電解液の溶媒として、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とを体積比1:1で混合した。この混合液に支持塩であるLiPFを1.0mol/Lの濃度に溶解させたものを準備し、電解液とした。 Furthermore, a polyolefin microporous membrane (thickness 25 μm) was prepared as a separator. As a solvent for the electrolytic solution, ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) were mixed at a volume ratio of 1: 1. A solution obtained by dissolving LiPF 6 as a supporting salt at a concentration of 1.0 mol / L was prepared in this mixed solution, and used as an electrolytic solution.

(正極の作製)
正極活物質として平均粒径5μmのニッケル酸リチウム86質量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF)8質量部、導電剤としてアセチレンブラック8質量部を使用した。溶媒としてはN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いた。
(Preparation of positive electrode)
86 parts by mass of lithium nickelate having an average particle size of 5 μm was used as the positive electrode active material, 8 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder, and 8 parts by mass of acetylene black as the conductive agent. N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was used as the solvent.

はじめに分散用ミキサーに高純度無水NMPを投入した。次にPVdFを投入し、NMP溶媒に十分に溶解させた。この後、正極活物質、導電剤を少しずつ投入し、さらに溶媒を適宜加えて粘度を調節し、正極活物質層用スラリーとした。   First, high purity anhydrous NMP was charged into a dispersing mixer. Next, PVdF was added and sufficiently dissolved in the NMP solvent. Thereafter, the positive electrode active material and the conductive agent were added little by little, and a viscosity was adjusted by adding a solvent as appropriate to obtain a slurry for the positive electrode active material layer.

得られた正極活物質層用スラリーを、コーティング装置を用い、集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に60mg/cm塗布した。続いて、100℃で0.5時間乾燥し、ロールプレスでプレスした。このようにして、厚さ200μmの正極を得た。 The resulting positive electrode active material layer slurry, using a coating apparatus, and 60 mg / cm 2 applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 20μm as a current collector. Then, it dried at 100 degreeC for 0.5 hour, and pressed with the roll press. In this way, a positive electrode having a thickness of 200 μm was obtained.

(発電要素作製)
前記のように得られた負極、セパレータ、および正極を位置ずれが生じないように治具を用いて繰り返しこの順に積層し、最後に負極を積層し、発電要素を作製した。使用した各部材は、正極5枚、負極6枚およびセパレータ12枚であった。
(Power generation element production)
The negative electrode, the separator, and the positive electrode obtained as described above were repeatedly stacked in this order using a jig so as not to cause positional displacement, and finally the negative electrode was stacked to produce a power generation element. Each member used was 5 positive electrodes, 6 negative electrodes and 12 separators.

集電体の電極タブ部には、正極の場合はアルミニウムタブ、負極の場合にはニッケルタブを超音波溶接し、電気的な接続を行った。次に、あらかじめ発電要素のサイズに成形されたアルミラミネートフィルム中に、発電要素を入れ、電解液を注入する一片を残し、残り三辺を熱融着した。この解放された口から所定量の電解液を注入し、セパレータに電解液を含浸させた。その後、真空中で残りの一辺を熱融着して封止し、リチウムイオン二次電池を完成させた。   The electrode tab portion of the current collector was ultrasonically welded with an aluminum tab in the case of the positive electrode and a nickel tab in the case of the negative electrode, thereby making an electrical connection. Next, the power generation element was placed in an aluminum laminate film that had been previously formed into the size of the power generation element, leaving one piece into which the electrolyte was injected, and the remaining three sides were heat-sealed. A predetermined amount of electrolytic solution was injected from the opened port, and the separator was impregnated with the electrolytic solution. Then, the remaining one side was heat-sealed and sealed in a vacuum to complete a lithium ion secondary battery.

(充放電性能試験)
上記の方法で作製した各評価用セルについて、50℃雰囲気で72時間の条件でエージングした。エージング後の電池の電圧は3.0Vであった。これにより、リチウムプレドープ層内のリチウムが負極活物質層にドープされる。
(Charge / discharge performance test)
Each evaluation cell produced by the above method was aged in a 50 ° C. atmosphere for 72 hours. The voltage of the battery after aging was 3.0V. Thereby, lithium in the lithium pre-doped layer is doped into the negative electrode active material layer.

作製したリチウムイオン二次電池の充放電性能は、以下のエネルギー密度測定および出力測定により評価した。それぞれの測定結果は、後掲の表1に示す。   The charge / discharge performance of the produced lithium ion secondary battery was evaluated by the following energy density measurement and output measurement. The respective measurement results are shown in Table 1 below.

1) エネルギー密度測定については、製造したリチウムイオン二次電池を0.5C、4.2Vで3時間定電流定電圧充電(CCCV)し、30分休止した。その後、0.5Cで定電流放電(CC)し、電圧が2.5Vになったところで停止した。停止までの放電容量を測定して積算し、リチウムイオン二次電池の質量で除したものを、その電池のエネルギー密度(Wh/kg)とした。エネルギー密度は、280以上であれば良好とし、300以上であれば最良であるとした。   1) For energy density measurement, the manufactured lithium ion secondary battery was charged with constant current and constant voltage (CCCV) at 0.5 C and 4.2 V for 3 hours and rested for 30 minutes. Thereafter, constant current discharging (CC) was performed at 0.5 C, and the operation was stopped when the voltage reached 2.5 V. The discharge capacity up to the stop was measured and integrated, and the battery divided by the mass of the lithium ion secondary battery was defined as the energy density (Wh / kg) of the battery. An energy density of 280 or more was considered good, and an energy density of 300 or more was considered best.

ここで、Cは時間率を示す。ここで、時間率1Cとは、電池の全容量を1時間で充電/放電させるだけの電流量をいう。例えば、0.5Cの電流とは、2時間(=1/0.5時間)で電池の全容量が充電/放電される電流量をいう。   Here, C indicates a time rate. Here, the time rate 1C refers to an amount of current sufficient to charge / discharge the entire capacity of the battery in one hour. For example, a current of 0.5 C refers to an amount of current that charges / discharges the entire capacity of the battery in 2 hours (= 1 / 0.5 hour).

2) 出力測定については、製造したリチウムイオン二次電池を0.5C、4.2Vで3時間定電流定電圧充電(CCCV)し、30分休止した。その後、0.5Cで定電流放電(CC)し、1)で得られた放電容量の1/2の容量まで放電し、充電深度を50%に調整した。次に、0.5Cで10秒間定電流放電した。10秒間の放電による電圧降下ΔVと電流値から出力(W)を求め、リチウムイオン二次電池の質量で除したものを電池の出力密度(W/kg)とした。出力密度は、3.0以上であれば良好とし、3.3以上で最良とした。   2) For the output measurement, the manufactured lithium ion secondary battery was charged with constant current and constant voltage (CCCV) at 0.5 C and 4.2 V for 3 hours and rested for 30 minutes. Thereafter, constant current discharge (CC) was performed at 0.5 C, and the battery was discharged to half of the discharge capacity obtained in 1), and the depth of charge was adjusted to 50%. Next, constant current discharge was performed at 0.5 C for 10 seconds. The output (W) was obtained from the voltage drop ΔV due to the discharge for 10 seconds and the current value, and divided by the mass of the lithium ion secondary battery was defined as the battery output density (W / kg). The power density was good if it was 3.0 or higher, and the best if 3.3 or higher.

(リチウム粒子と負極活物質層との接触の有無)
保護層中のリチウム粒子と負極活物質層との接触の有無は、以下のように評価した。まず製造した負極を切断し、その断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で500倍で観察した。観察像中の全リチウム粒子のうち、負極活物質層と接触しているリチウム粒子が80%以上あれば、接触有と判断した。評価結果は後掲の表1に示す。
(Presence or absence of contact between lithium particles and negative electrode active material layer)
The presence or absence of contact between the lithium particles in the protective layer and the negative electrode active material layer was evaluated as follows. First, the manufactured negative electrode was cut, and the cross section was observed at 500 times with a scanning electron microscope (SEM). If the lithium particles in contact with the negative electrode active material layer were 80% or more of all lithium particles in the observed image, it was determined that there was contact. The evaluation results are shown in Table 1 below.

(リチウム粒子の間の絶縁材料との接触の有無)
保護層中のリチウム粒子の間の絶縁材料との接触の有無、すなわちリチウム粒子同士が絶縁材料で隔てられているかどうかは、以下のように評価した。まず製造した負極を切断し、その断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で500倍で観察した。観察像中の全リチウム粒子のうち、絶縁材料と接触しているリチウム粒子が80%以上あれば、接触有とした。評価結果は後掲の表1に示す。
(Presence or absence of contact between the lithium particles and the insulating material)
The presence / absence of contact between the lithium particles in the protective layer and the insulating material, that is, whether or not the lithium particles are separated by the insulating material was evaluated as follows. First, the manufactured negative electrode was cut, and the cross section was observed at 500 times with a scanning electron microscope (SEM). If all lithium particles in the observed image had 80% or more of lithium particles in contact with the insulating material, contact was made. The evaluation results are shown in Table 1 below.

(充放電後の保護層の空隙率)
保護層の空隙率は、充放電後に負極を取り出し、以下の方法で求めた。まず、水銀ポロシメーターで負極全体の空隙率を測定した。次に、保護層のバインダーを溶剤で溶かして保護層を除去し、負極の残りの部分の空隙率を測定した。この二つの空隙率から保護層のみの空隙率を算出した。
(Porosity of protective layer after charge / discharge)
The porosity of the protective layer was determined by the following method after taking out the negative electrode after charge and discharge. First, the porosity of the whole negative electrode was measured with a mercury porosimeter. Next, the binder of the protective layer was dissolved with a solvent to remove the protective layer, and the porosity of the remaining part of the negative electrode was measured. The porosity of only the protective layer was calculated from these two porosity.

(接触面積)
保護層中のリチウム粒子と負極活物質層の接触面積は、リチウム粒子の負極活物質層との接触面積が、リチウム粒子の表面積の総和の何倍かで評価した。評価結果は、製造した負極を切断し、その断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で500倍で観察した観察像から、画像解析により求めた。測定結果は後掲の表1に示す。
(Contact area)
The contact area between the lithium particles and the negative electrode active material layer in the protective layer was evaluated based on the contact area between the lithium particles and the negative electrode active material layer being several times the total surface area of the lithium particles. The evaluation result was obtained by image analysis from an observation image obtained by cutting the manufactured negative electrode and observing the cross section at 500 times with a scanning electron microscope (SEM). The measurement results are shown in Table 1 below.

(実施例2)
実施例2では、保護層用スラリーのアルミナとリチウム粉の混合比を変更した以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。混合比は、後掲の表1中のリチウム粒子の絶縁材料に対する割合(vol%)として示す。評価結果も併せて表1に示す。
(Example 2)
In Example 2, a lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of alumina and lithium powder in the protective layer slurry was changed. The mixing ratio is shown as the ratio (vol%) of lithium particles to the insulating material in Table 1 below. The evaluation results are also shown in Table 1.

(実施例3)
実施例3では、保護層用スラリーのアルミナとリチウム粉の混合比を変更した以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。混合比は、後掲の表1中のリチウム粒子の絶縁材料に対する割合(vol%)として示す。評価結果も併せて表1に示す。
(Example 3)
In Example 3, a lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of alumina and lithium powder in the protective layer slurry was changed. The mixing ratio is shown as the ratio (vol%) of lithium particles to the insulating material in Table 1 below. The evaluation results are also shown in Table 1.

(実施例4)
実施例4では、保護層用スラリーのアルミナとリチウム粉の混合比を変更した以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。混合比は、後掲の表1中のリチウム粒子の絶縁材料に対する割合(vol%)として示す。評価結果も併せて表1に示す。
Example 4
In Example 4, a lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of alumina and lithium powder in the protective layer slurry was changed. The mixing ratio is shown as a ratio (vol%) of the lithium particles to the insulating material in Table 1 below. The evaluation results are also shown in Table 1.

(実施例5)
実施例5では、保護層の厚さを15μmとした以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。混合比は、後掲の表1中のリチウム粒子の絶縁材料に対する割合(vol%)として示す。評価結果も併せて表1に示す。
(Example 5)
In Example 5, a lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the protective layer was 15 μm. The mixing ratio is shown as the ratio (vol%) of lithium particles to the insulating material in Table 1 below. The evaluation results are also shown in Table 1.

(実施例6)
実施例6では、保護層用スラリーのアルミナとリチウム粉の混合比を変更した以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。混合比は、後掲の表1中のリチウム粒子の絶縁材料に対する割合(vol%)として示す。評価結果も併せて表1に示す。
(Example 6)
In Example 6, a lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of alumina and lithium powder in the protective layer slurry was changed. The mixing ratio is shown as the ratio (vol%) of lithium particles to the insulating material in Table 1 below. The evaluation results are also shown in Table 1.

(実施例7)
実施例7では、保護層用スラリーのアルミナとリチウム粉の混合比を変更した以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。混合比は、後掲の表1中のリチウム粒子の絶縁材料に対する割合(vol%)として示す。評価結果も併せて表1に示す。
(Example 7)
In Example 7, a lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of alumina and lithium powder in the protective layer slurry was changed. The mixing ratio is shown as the ratio (vol%) of lithium particles to the insulating material in Table 1 below. The evaluation results are also shown in Table 1.

(実施例8)
実施例8では、保護層用スラリーのアルミナとリチウム粉の混合比を変更した以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。混合比は、後掲の表1中のリチウム粒子の絶縁材料に対する割合(vol%)として示す。評価結果も併せて表1に示す。
(Example 8)
In Example 8, a lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of alumina and lithium powder in the protective layer slurry was changed. The mixing ratio is shown as the ratio (vol%) of lithium particles to the insulating material in Table 1 below. The evaluation results are also shown in Table 1.

(実施例9)
実施例9では、保護層の厚さを30μmとした以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。評価結果は後掲の表1に示す。
Example 9
In Example 9, a lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the protective layer was 30 μm. The evaluation results are shown in Table 1 below.

(実施例10)
実施例10では、保護層の厚さを40μmとした以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。評価結果は後掲の表1に示す。
(Example 10)
In Example 10, a lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the protective layer was 40 μm. The evaluation results are shown in Table 1 below.

(実施例11)
実施例11では、保護層の厚さを45μmとした以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。評価結果は後掲の表1に示す。
(Example 11)
In Example 11, a lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the protective layer was 45 μm. The evaluation results are shown in Table 1 below.

(比較例1)
比較例1では、保護層を設けなかった以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。評価結果は後掲の表1に示す。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the protective layer was not provided. The evaluation results are shown in Table 1 below.

(比較例2)
比較例2では、保護層を2層構成にし、リチウム粒子と絶縁材料とが接触しないように保護層を形成した。まず第1層として、リチウム粒子とアルミナとを含む層を負極活物質層上に形成し、その後第2層として、リチウム粒子を含まない以外は実施例1と同様のアルミナのみの層を負極活物質層上に形成し、この際、第1層および第2層を合わせたリチウム粒子とアルミナとの体積比は、実施例1と同様とした。保護層を2層にした以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。評価結果は後掲の表1に示す。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, the protective layer has a two-layer structure, and the protective layer is formed so that the lithium particles do not contact the insulating material. First, as the first layer, a layer containing lithium particles and alumina is formed on the negative electrode active material layer, and then, as the second layer, an alumina-only layer similar to that in Example 1 is used except that the lithium particles are not included. At this time, the volume ratio of lithium particles and alumina combined with the first layer and the second layer was the same as in Example 1. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the protective layer was changed to two layers. The evaluation results are shown in Table 1 below.

(比較例3)
比較例3では、保護層を2層構成にし、リチウム粒子と負極活物質層とが接触しないように保護層を形成した。まず第1層として、リチウム粒子を含まない以外は実施例1と同様のアルミナのみの層を負極活物質層上に形成し、その後第2層として、リチウム粒子とアルミナとを含む層を形成した。この際、第1層および第2層を合わせたリチウム粒子とアルミナとの体積比は、実施例1と同様とした。保護層を2層にした以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。評価結果は後掲の表1に示す。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, the protective layer has a two-layer structure, and the protective layer is formed so that the lithium particles and the negative electrode active material layer do not contact each other. First, as the first layer, an alumina-only layer similar to that of Example 1 except that lithium particles were not included was formed on the negative electrode active material layer, and then a layer containing lithium particles and alumina was formed as the second layer. . At this time, the volume ratio of the lithium particles combined with the first layer and the second layer to alumina was the same as in Example 1. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the protective layer was changed to two layers. The evaluation results are shown in Table 1 below.

(比較例4)
比較例4では、絶縁材料を使用しなかった以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、評価した。評価結果は後掲の表1に示す。
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, a lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that no insulating material was used. The evaluation results are shown in Table 1 below.

表1の結果が示すように、本発明のリチウムイオン二次電池は、いずれも大変良好な充放電性能を示した。実施例に対比して、比較例1は、リチウム粒子を含む保護層がないために、リチウムが予備吸蔵されず、低いエネルギー密度となった。比較例2は、保護層のリチウム粒子間に絶縁材料が分散されず、保護層内の絶縁性が不十分であり、発熱反応を十分に抑制できなかった。その結果、エネルギー密度および出力密度共に低下した。比較例3は、保護層内のリチウム粒子が負極活物質層に接触していないため、リチウムが予備吸蔵されず、エネルギー密度および出力密度共に低下した。比較例4は、保護層が絶縁材料を含んでいないため、初充電の際に発熱反応が生じ、エネルギー密度および出力密度共に低下した。   As the results in Table 1 show, all of the lithium ion secondary batteries of the present invention showed very good charge / discharge performance. In contrast to the example, in Comparative Example 1, since there was no protective layer containing lithium particles, lithium was not preliminarily occluded and the energy density was low. In Comparative Example 2, the insulating material was not dispersed between the lithium particles in the protective layer, the insulation in the protective layer was insufficient, and the exothermic reaction could not be sufficiently suppressed. As a result, both energy density and power density decreased. In Comparative Example 3, since the lithium particles in the protective layer were not in contact with the negative electrode active material layer, lithium was not pre-occluded, and both the energy density and the output density were reduced. In Comparative Example 4, since the protective layer did not contain an insulating material, an exothermic reaction occurred during the initial charge, and both the energy density and the power density were reduced.

比較例1および3と実施例とを対比すると、保護層を設けたこと、かつ、リチウム粒子が負極活物質層に接触していることにより、本発明の負極を有する電池が優れた充放電性能を示していることが分かる。   Comparing Comparative Examples 1 and 3 with Examples, the battery having the negative electrode of the present invention has excellent charge / discharge performance due to the provision of the protective layer and the lithium particles being in contact with the negative electrode active material layer. It can be seen that

比較例2および4と実施例とを対比すると、リチウム粒子間に絶縁材料が介在していることにより、発熱反応が効果的に抑制されていることが分かる。   Comparing Comparative Examples 2 and 4 with Examples, it can be seen that the exothermic reaction is effectively suppressed due to the presence of the insulating material between the lithium particles.

また、実施例1〜10と実施例11とを対比すると、保護層厚さが5〜40μmであると、より充放電性能に優れることが分かる。   Moreover, when Examples 1-10 are compared with Example 11, it turns out that it is more excellent in charging / discharging performance as the protective layer thickness is 5-40 micrometers.

実施例6、8と実施例1〜5、7、9〜11とを比較すると、保護層の空隙率が30〜60%であれば、より高い出力密度が得られることが分かる。   When Examples 6 and 8 are compared with Examples 1 to 5, 7, and 9 to 11, it can be seen that a higher output density can be obtained if the porosity of the protective layer is 30 to 60%.

実施例1〜11における、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度と保護層のリチウム粒子の絶縁材料に対する体積比との関係を示すグラフを図6に示す。実施例のリチウムイオン二次電池はいずれも3.0以上の良好なエネルギー密度を示している。しかし、そのうち、リチウム粒子の絶縁材料に対する体積比が80%を中心に60〜100%であれば、より高いエネルギー密度を示す傾向があることが分かる。   The graph which shows the relationship between the energy density of the lithium ion secondary battery in Examples 1-11 and the volume ratio with respect to the insulating material of the lithium particle of a protective layer is shown in FIG. The lithium ion secondary batteries of the examples all have a good energy density of 3.0 or more. However, it can be seen that if the volume ratio of the lithium particles to the insulating material is 60 to 100% centering on 80%, the energy density tends to be higher.

1 集電体
2 負極活物質層
3 保護層
4 リチウム粒子
5 絶縁材料
6 負極活物質
10a 非双極型リチウムイオン二次電池、
11 正極集電体、
11a 最外層正極集電体、
12、32 正極活物質層、
13、35 電解質層、
14 負極集電体、
14a 最外層負極集電体、
15、33 負極活物質層、
16、36 単電池層、
17、37 発電要素、
18、38 正極タブ、
19、39 負極タブ、
20 正極端子リード、
21 負極端子リード、
22、42 電池外装材、
23、44 保護層、
30 双極型リチウムイオン二次電池、
31、31a、31b 集電体、
34 双極型電極
34a 正極側電極
34b 負極側電極
38a、39b 集電板
43 絶縁層、
50 リチウムイオン二次電池、
250 小型の組電池、
300 組電池、
310 接続治具、
400 電気自動車。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current collector 2 Negative electrode active material layer 3 Protective layer 4 Lithium particle 5 Insulating material 6 Negative electrode active material 10a Non-bipolar lithium ion secondary battery,
11 positive electrode current collector,
11a Outermost layer positive electrode current collector,
12, 32 positive electrode active material layer,
13, 35 electrolyte layer,
14 negative electrode current collector,
14a outermost layer negative electrode current collector,
15, 33 negative electrode active material layer,
16, 36 cell layer,
17, 37 Power generation element,
18, 38 positive electrode tab,
19, 39 negative electrode tab,
20 positive terminal lead,
21 negative terminal lead,
22, 42 Battery exterior material,
23, 44 protective layer,
30 Bipolar lithium ion secondary battery,
31, 31a, 31b current collector,
34 Bipolar electrode 34a Positive electrode 34b Negative electrode 38a, 39b Current collector 43 Insulating layer,
50 lithium ion secondary battery,
250 small battery pack,
300 battery packs,
310 connection jig,
400 Electric car.

Claims (13)

集電体と、
前記集電体の表面に形成された負極活物質を含む負極活物質層と、
前記負極活物質層上に形成された、絶縁材料とリチウム粒子とを含む保護層と、を含み
前記リチウム粒子の表面の一部が前記負極活物質層と接している、リチウムイオン二次電池用負極。
A current collector,
A negative electrode active material layer including a negative electrode active material formed on a surface of the current collector;
A protective layer including an insulating material and lithium particles formed on the negative electrode active material layer, wherein a part of the surface of the lithium particles is in contact with the negative electrode active material layer. Negative electrode.
前記リチウム粒子間に前記絶縁材料が介在している請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用負極。   The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the insulating material is interposed between the lithium particles. 前記リチウム粒子の全体積が、前記絶縁材料の全体積の60〜100vol%である請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池用負極。   3. The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the total volume of the lithium particles is 60 to 100 vol% of the total volume of the insulating material. 前記保護層の厚さが5〜40μmである請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用負極。   The thickness of the said protective layer is 5-40 micrometers, The negative electrode for lithium ion secondary batteries as described in any one of Claims 1-3. 前記絶縁材料がSiOおよび/またはAlである請求項1〜4のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用負極。 It said insulating material is SiO 2 and / or Al 2 O 3 a negative electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4,. 前記絶縁材料が平均粒径0.05〜40μmの粉末である請求項1〜5のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用負極。   The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the insulating material is a powder having an average particle size of 0.05 to 40 µm. 集電体の一方の面に、負極活物質を含むスラリーを塗布し、乾燥して負極活物質層を形成する工程と、
リチウム粒子および絶縁材料を含むスラリーを前記負極活物質層上に塗布し、乾燥して保護層を形成する工程と、
を含むリチウムイオン二次電池用負極の製造方法。
Applying a slurry containing a negative electrode active material to one surface of the current collector and drying to form a negative electrode active material layer;
Applying a slurry containing lithium particles and an insulating material on the negative electrode active material layer and drying to form a protective layer;
The manufacturing method of the negative electrode for lithium ion secondary batteries containing.
請求項1〜6のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用負極または請求項7に記載の製造方法により製造されたリチウムイオン二次電池用負極を使用したリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery using the negative electrode for lithium ion secondary batteries as described in any one of Claims 1-6, or the negative electrode for lithium ion secondary batteries manufactured by the manufacturing method of Claim 7. 双極型リチウムイオン二次電池である請求項8に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 8, which is a bipolar lithium ion secondary battery. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極または請求項7に記載の製造方法により製造されたリチウムイオン二次電池用負極を用いて発電要素を製造する工程と、
前記発電要素をエージングする工程と、
を含む、リチウムイオン二次電池の製造方法。
The process of manufacturing an electric power generation element using the negative electrode for lithium ion secondary batteries of any one of Claims 1-6, or the negative electrode for lithium ion secondary batteries manufactured by the manufacturing method of Claim 7. ,
Aging the power generation element;
A method for producing a lithium ion secondary battery, comprising:
前記エージングする工程の後のリチウムイオン二次電池の電圧が1.0V以上3.2V以下である、請求項10に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。   The method of manufacturing a lithium ion secondary battery according to claim 10, wherein the voltage of the lithium ion secondary battery after the aging step is 1.0 V or more and 3.2 V or less. 請求項8もしくは9に記載のリチウムイオン二次電池または請求項10もしくは11に記載の製造方法により製造したリチウムイオン二次電池を使用した組電池。   An assembled battery using the lithium ion secondary battery according to claim 8 or 9, or the lithium ion secondary battery produced by the production method according to claim 10 or 11. 請求項8もしくは9に記載のリチウムイオン二次電池、請求項10もしくは11に記載の製造方法により製造したリチウムイオン二次電池、または、請求項12に記載の組電池を搭載した車両。   A vehicle equipped with the lithium ion secondary battery according to claim 8 or 9, the lithium ion secondary battery produced by the production method according to claim 10 or 11, or the assembled battery according to claim 12.
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