JP2011008965A - Manufacturing method for positive electrode of lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology concerning to a manufacturing method for a positive electrode of a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery, which can restrain increase of internal resistance at a neglected condition after shipping.SOLUTION: In the manufacturing method for the positive electrode of the lithium ion secondary battery having a paste preparation process 10 of preparing positive electrode active material paste formed by mixing electrode materials of the positive electrode, the paste preparation process 10 includes a drying process 13a of removing moisture remained in a pore made of cellulosic polymer by drying cellulosic polymer at a powder state, a dissolving process 13b of creating a thickener by dissolving the cellulosic polymer dried in the drying process 13a into water, and a process 13c of mixing the thickener created in the dissolving process 13b and the electrode material.

Description

本発明は、出荷後の長期間の放置状態において、内部抵抗の上昇を抑えることが可能なリチウムイオン二次電池用正極の製造方法およびリチウムイオン二次電池の技術に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a positive electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery technology capable of suppressing an increase in internal resistance in a state of being left for a long period after shipment.

近年、自動車の分野においては、環境問題や、資源問題が叫ばれるなか、電気自動車やハイブリッド自動車の開発が進められており、これら電気自動車やハイブリッド自動車の電源として、高い作動電圧と高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が大きく注目されており、特に4V級の大型リチウムイオン二次電池の需要が広まっている。   In recent years, in the field of automobiles, the development of electric vehicles and hybrid vehicles has been promoted while environmental issues and resource issues have been screamed. As a power source for these electric vehicles and hybrid vehicles, high operating voltage and high energy density have been developed. The lithium ion secondary battery which has has attracted much attention, and in particular, the demand for 4V class large lithium ion secondary batteries is widespread.

リチウムイオン二次電池用の正極には、4V級の作動電圧が得られるものとして、層状岩塩構造のLiCoO、LiNiO、スピネル構造のLiMn、およびそれらの一部を他の元素に置換したリチウム遷移金属複合酸化物(リチウム含有複合酸化物)などからなる正極活物質が多く用いられている。なかでも、これら複合酸化物のうち、作動電圧が高く、高エネルギー密度が得られるなどの理由から、現在では、LiCoO系のリチウム含有複合酸化物を正極活物質に用いるリチウムイオン二次電池が主流を占めている。 The positive electrode for a lithium ion secondary battery, as the operating voltage of 4V class is obtained, LiCoO 2, LiNiO 2 of layered rock salt structure, LiMn 2 O 4 of spinel structure, and a part of them to other elements A positive electrode active material made of a substituted lithium transition metal composite oxide (lithium-containing composite oxide) or the like is often used. Among these composite oxides, a lithium ion secondary battery using a LiCoO 2 -based lithium-containing composite oxide as a positive electrode active material is presently used because of its high operating voltage and high energy density. Occupies the mainstream.

そして、このような正極活物質と、結着材と、増粘材と、必要に応じて添加する導電材と、を有する電極材料を攪拌し混合することで、ペースト状に調製された正極活物質ペーストを生成し、該正極活物質ペーストをアルミ箔などからなるシート状の集電体に塗布し、乾燥した後にプレスして、シート状に裁断することで、正極は形成される。   Then, a positive electrode active material prepared in a paste form is prepared by stirring and mixing an electrode material having such a positive electrode active material, a binder, a thickener, and a conductive material added as necessary. A positive electrode is formed by generating a material paste, applying the positive electrode active material paste to a sheet-like current collector made of an aluminum foil, drying, pressing, and cutting into a sheet.

ところで、既に完成し出荷されたリチウムイオン二次電池は、充電後長時間放置すると、内部抵抗が徐々に上昇し、電池性能の劣化が生じることが知られている。
即ち、図4は従来のリチウムイオン二次電池において、充電後の放置時間に対する内部抵抗の上昇度合いを、充電状態(SOC:State Of Charge)の割合別(本図中の充電状態の割合を示すA%、B%、C%の大小関係は、A%>B%>C%である。)に示した関係図であるが、本図に示すように、リチウムイオン二次電池に蓄電された電気の残存容量、つまりリチウムイオン二次電池の充電状態(SOC)によって程度の差はあるものの、放置時間が長くなればなるほど、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が徐々に増加することが知られている。
このような現象については、以下の要因によるものと考えられる。
By the way, it is known that a lithium ion secondary battery that has already been completed and shipped, when it is left for a long time after charging, gradually increases its internal resistance and deteriorates battery performance.
That is, FIG. 4 shows the degree of increase in internal resistance with respect to the standing time after charging in a conventional lithium ion secondary battery according to the state of charge (SOC: State Of Charge) (the state of charge in this figure). The relationship between A%, B%, and C% is A%>B%> C%.) As shown in this figure, the lithium ion secondary battery is charged. It is known that the internal resistance of the lithium ion secondary battery gradually increases as the standing time increases, although there is a difference depending on the remaining capacity of electricity, that is, the state of charge (SOC) of the lithium ion secondary battery. ing.
This phenomenon is thought to be due to the following factors.

4V級の作動電圧を達成するには電解液を非水電解液とする必要がある。また、非水電解液には、電解質としてハロゲン化合物であるLiPFなどがよく用いられている。しかし、既に完成し出荷されたリチウムイオン二次電池を充電後長期間放置すると、非水であるはずの電解液中に若干の水分が不可避的に混入したり、あるいは他の電極材料に水分が吸着していたりして、例えば、次式(1)に示すような反応が起こり、フッ化水素HFを発生させる。 In order to achieve a 4V class operating voltage, the electrolyte must be a non-aqueous electrolyte. Moreover, LiPF 6 which is a halogen compound is often used as the electrolyte in the non-aqueous electrolyte. However, if a lithium ion secondary battery that has already been completed and shipped is left to stand for a long time after charging, some moisture is inevitably mixed in the electrolyte solution that should be non-aqueous, or moisture is contained in other electrode materials. For example, the reaction shown in the following formula (1) occurs to generate hydrogen fluoride HF.

LiPF+HO→2HF+LiF+POF・・・(1) LiPF 6 + H 2 O → 2HF + LiF + POF 3 (1)

発生するフッ化水素の水溶液であるフッ化水素酸は電池を構成する材料を劣化させ、更には電池性能を劣化させるという問題がある。つまり、構成材料が劣化した結果、内部抵抗が悪化(上昇)するのである。   Hydrofluoric acid, which is an aqueous solution of generated hydrogen fluoride, has a problem of deteriorating material constituting the battery and further degrading battery performance. That is, as a result of the deterioration of the constituent material, the internal resistance is deteriorated (increased).

このようなことから、4V級の大型リチウムイオン二次電池を製造する際には、極力電池内部の水分が除かれるように工夫されている。しかし、それでも完全に電池内部から水分を除去することは難しく、残留水分が要因と考えられる電池性能の劣化(内部抵抗の上昇)が発生する。
なお、このようなリチウムイオン電池に関する電池性能の劣化は、日常の用いられる用途では問題にならない程度の微々たるものではあるが、10年以上にもおよぶ長期間に渡ってその性能の維持が求められる用途では、無視できない大きさとなる可能性がある。
For this reason, when manufacturing a 4V-class large-sized lithium ion secondary battery, it has been devised to remove moisture inside the battery as much as possible. However, it is still difficult to completely remove moisture from the inside of the battery, resulting in deterioration of battery performance (increase in internal resistance) considered to be caused by residual moisture.
Although the deterioration of the battery performance related to such a lithium ion battery is insignificant to the extent that it does not become a problem in daily use, it is required to maintain the performance over a long period of more than 10 years. In some applications, the size may not be negligible.

そこで、本発明者はリチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇に関して、電池内部に水分が混入する一つの要因として、正極活物質ペーストに含まれるカルボキシメチルセルロース(CMC)の存在に着目した。   Therefore, the present inventor has paid attention to the presence of carboxymethyl cellulose (CMC) contained in the positive electrode active material paste as one factor that causes moisture to be mixed into the battery with respect to an increase in the internal resistance of the lithium ion secondary battery.

即ち、図5は従来のリチウムイオン二次電池において、充電後の放置時間に対する内部抵抗の上昇度合いを、CMCの含有量別(本図中のCMCの含有量を示すaWt%、bWt%、cWt%の大小関係は、aWt%>bWt%>cWt%である。)に示した関係図であるが、本図に示すように、CMCが未添加の有機系溶剤を正極に有するリチウムイオン二次電池を含み、各々、正極活物質ペーストに含まれるCMCの含有量の異なるリチウムイオン二次電池の、放置時間に対する内部抵抗の上昇傾向を調べると、CMCの含有量が多いほど、内部抵抗の上昇度合いが大きくなることが分かった。   That is, FIG. 5 shows the degree of increase in internal resistance with respect to the standing time after charging in a conventional lithium ion secondary battery according to CMC content (aWt%, bWt%, cWt indicating the content of CMC in this figure). % Is a relationship diagram of aWt%> bWt%> cWt%.) As shown in this figure, a lithium ion secondary having an organic solvent to which CMC is not added as a positive electrode. When the increase in internal resistance with respect to the standing time of lithium ion secondary batteries including batteries, each of which has a different CMC content contained in the positive electrode active material paste, was examined, the higher the CMC content, the higher the internal resistance. It turns out that the degree becomes large.

このようなことから、本発明者はリチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇を引き起こす要因の一つとして、CMCの細孔内に残留する水分に着目し、該水分を効果的に極力減らすことで、リチウムイオン二次電池の性能の劣化(内部抵抗の上昇)を極力抑えようと試行錯誤を繰り返した。   For this reason, the present inventor pays attention to the moisture remaining in the pores of the CMC as one of the factors causing the increase in the internal resistance of the lithium ion secondary battery, and effectively reduces the moisture as much as possible. Therefore, trial and error were repeated in order to minimize the deterioration of lithium ion secondary battery performance (increase in internal resistance).

一方、リチウムイオン二次電池用正極の製造方法において、正極活物質ペースト内に含まれるCMCを乾燥させる技術については、「特許文献1」乃至「特許文献3」に示されるように、様々な方法が示されている。   On the other hand, in the method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery, various techniques can be used for drying the CMC contained in the positive electrode active material paste, as shown in "Patent Document 1" to "Patent Document 3". It is shown.

特開2006−236886号公報JP 2006-236886 A 特開2007−234277号公報JP 2007-234277 A 国際公開第2006/061940号International Publication No. 2006/061940

前記「特許文献1」では、正極活物質の製造プロセスにおいて、CMCの焼成物によって被覆されたリチウムイオン含有複合酸化物を得るために、粉末状態のリチウム含有複合酸化物を得た後、得られた該酸化物100質量部に対して粉末状態のCMCを0.1%加えて乾式混合を行い、その後、得られた紛体を250℃にて焼成する技術が開示されている。
しかし、他の成分(リチウム含有複合酸化物)の混在する紛体を250℃にて乾燥させても、加えられる熱量の全てが粉末状態のCMCに加えられる訳にはいかず、CMCの細孔内に残留する水分を効果的に除去することは難しい。
In the above-mentioned “Patent Document 1”, it is obtained after obtaining a lithium-containing composite oxide in a powder state in order to obtain a lithium-ion-containing composite oxide coated with a fired product of CMC in the manufacturing process of the positive electrode active material. Further, a technique is disclosed in which 0.1% of CMC in a powder state is added to 100 parts by mass of the oxide, dry mixing is performed, and then the obtained powder is fired at 250 ° C.
However, even if the powder containing other components (lithium-containing composite oxide) is dried at 250 ° C., not all of the added heat can be added to the powdered CMC, and the powder is contained in the pores of the CMC. It is difficult to effectively remove residual moisture.

また、前記「特許文献2」では、正極活物質の製造プロセスにおいて、粉末状態のリチウムイオン含有複合酸化物100重量部に対して、CMC水溶液を50重量部添加して双腕式練合機によって攪拌し、ペースト状となった混合物を熱風乾燥機によって乾燥させ、磨砕式粉砕機により正極活物質の二次粒子粉末を得る技術が開示されている。
しかし、既にペースト状になった混合物を乾燥させても、CMC水溶液に含まれる溶媒(純水)については、完全に気化させて除去することができても、CMCの細孔内に残留する水分まで効果的に除去することは難しい。
In the above-mentioned “Patent Document 2”, in the manufacturing process of the positive electrode active material, 50 parts by weight of CMC aqueous solution is added to 100 parts by weight of lithium ion-containing composite oxide in a powder state, and a double-arm kneader is used. A technique is disclosed in which a mixture obtained by stirring and drying into a paste is dried by a hot air drier, and secondary particle powder of a positive electrode active material is obtained by a grinding pulverizer.
However, even if the mixture already in paste form is dried, even if the solvent (pure water) contained in the CMC aqueous solution can be completely vaporized and removed, the moisture remaining in the pores of the CMC It is difficult to remove effectively.

また、前記「特許文献3」では、負極活物質の製造プロセスに関するものではあるが、負極活物質と、結着材と、CMCからなる増粘材と、を添加して負極合材ペースト(負極活物質ペースト)を作製し、該負極合材ペーストを集電体の金属箔に塗布し、乾燥し、圧延した後、140℃から150℃の範囲内で熱処理を行う技術が開示されている。加えて、正極活物質ペーストにCMCからなる増粘材も使用し得る旨が記載されている。
しかし、前記「特許文献2」と同様に、既にペースト状になった混合物を乾燥させても、CMC水溶液に含まれる溶媒(純水)については、完全に気化させて除去することができても、CMCの細孔内に残留する水分まで効果的に除去することは難しい。
In the above-mentioned “Patent Document 3”, although it relates to a process for producing a negative electrode active material, a negative electrode active material, a binder, and a thickener made of CMC are added to form a negative electrode mixture paste (negative electrode). An active material paste) is prepared, the negative electrode mixture paste is applied to a metal foil of a current collector, dried, rolled, and then heat-treated within a range of 140 ° C. to 150 ° C. is disclosed. In addition, it is described that a thickener made of CMC can also be used for the positive electrode active material paste.
However, similarly to the above-mentioned “Patent Document 2”, even if the mixture already in a paste form is dried, the solvent (pure water) contained in the CMC aqueous solution can be completely vaporized and removed. It is difficult to effectively remove water remaining in the pores of CMC.

このような点に鑑み、本発明においては、出荷後の長期間の放置状態において、内部抵抗の上昇を抑えることが可能なリチウムイオン二次電池用正極の製造方法、およびリチウムイオン二次電池に関する技術の提供を課題とする。   In view of such a point, the present invention relates to a method for manufacturing a positive electrode for a lithium ion secondary battery capable of suppressing an increase in internal resistance in a state of being left for a long time after shipment, and a lithium ion secondary battery. The issue is to provide technology.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項1においては、正極の電極材料を混合して構成される正極活物質ペーストを調製するペースト調製工程を有するリチウムイオン二次電池用正極の製造方法であって、前記ペースト調製工程は、セルロース系高分子を粉末状態で乾燥させて、前記セルロース系高分子の細孔内に残留する水分を除去する乾燥工程と、前記乾燥工程で乾燥させた前記セルロース系高分子を水に溶解させて、増粘材を生成する溶解工程と、前記溶解工程で生成した増粘材と電極材料とを混合する工程と、を備えるものである。   That is, in Claim 1, it is a manufacturing method of the positive electrode for lithium ion secondary batteries which has the paste preparation process which prepares the positive electrode active material paste comprised by mixing the electrode material of a positive electrode, Comprising: The said paste preparation process includes Drying the cellulosic polymer in a powder state to remove water remaining in the pores of the cellulosic polymer, and dissolving the cellulosic polymer dried in the drying step in water And a step of mixing the thickening material generated in the melting step and the electrode material.

請求項2においては、請求項1に示すリチウムイオン二次電池用正極の製造方法であって、前記乾燥工程における乾燥温度は、265℃以上275℃以下とするものである。   In Claim 2, it is a manufacturing method of the positive electrode for lithium ion secondary batteries shown in Claim 1, Comprising: The drying temperature in the said drying process shall be 265 degreeC or more and 275 degrees C or less.

請求項3においては、請求項1、または請求項2に示すリチウムイオン二次電池用正極の製造方法であって、前記セルロース系高分子は、カルボキシメチルセルロースとするものである。   In Claim 3, it is a manufacturing method of the positive electrode for lithium ion secondary batteries shown in Claim 1 or Claim 2, Comprising: The said cellulose polymer is carboxymethylcellulose.

請求項4においては、正極用電極材料を混合して調製される正極活物質ペーストを用いて構成される正極を備えたリチウムイオン二次電池であって、前記正極活物質ペーストは、細孔内に残留する水分を乾燥により除去したセルロース系高分子を増粘材として含むものである。   In Claim 4, It is a lithium ion secondary battery provided with the positive electrode comprised using the positive electrode active material paste prepared by mixing the electrode material for positive electrodes, Comprising: The said positive electrode active material paste is a pore inside. Cellulosic polymer from which moisture remaining in is removed by drying is included as a thickener.

請求項5においては、請求項4に示すリチウムイオン二次電池であって、前記セルロース系高分子の乾燥温度は、265℃以上275℃以下とするものである。   In Claim 5, it is a lithium ion secondary battery shown in Claim 4, Comprising: The drying temperature of the said cellulosic polymer shall be 265 degreeC or more and 275 degrees C or less.

請求項6においては、請求項4、または請求項5に示すリチウムイオン二次電池であって、前記セルロース系高分子は、カルボキシメチルセルロースとするものである。   In Claim 6, it is a lithium ion secondary battery shown in Claim 4 or Claim 5, Comprising: The said cellulose polymer is carboxymethylcellulose.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、出荷後の長期間の放置状態において、内部抵抗の上昇を抑えることが可能なリチウムイオン二次電池用正極の製造方法、およびリチウムイオン二次電池に関する技術を提供することができる。
As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
That is, it is possible to provide a method for manufacturing a positive electrode for a lithium ion secondary battery that can suppress an increase in internal resistance in a state of being left for a long time after shipment, and a technique related to the lithium ion secondary battery.

本発明の一実施例に係る、リチウムイオン二次電池用正極の製造工程の流れを示したブロック線図。The block diagram which showed the flow of the manufacturing process of the positive electrode for lithium ion secondary batteries based on one Example of this invention. 同じく、乾燥温度と、粉末状のCMCに含まれる水分と、の関係を示した線図。Similarly, the diagram which showed the relationship between drying temperature and the water | moisture content contained in powdery CMC. 従来のリチウムイオン二次電池用正極の製造工程の流れを示したブロック線図。The block diagram which showed the flow of the manufacturing process of the conventional positive electrode for lithium ion secondary batteries. 従来のリチウムイオン二次電池において、放置時間に対する内部抵抗の上昇度合いを充電状態の割合別に示した関係図。In the conventional lithium ion secondary battery, the relationship figure which showed the raise degree of internal resistance with respect to leaving time according to the ratio of the charge condition. 従来のリチウムイオン二次電池において、放置時間に対する内部抵抗の上昇度合いをCMCの含有量別に示した関係図。The related figure which showed the raise degree of the internal resistance with respect to leaving time in the conventional lithium ion secondary battery according to content of CMC.

次に、発明の実施の形態を説明する。   Next, embodiments of the invention will be described.

[リチウムイオン二次電池]
まず、本発明の製造方法によって製造される、リチウムイオン二次電池用正極を具備するリチウムイオン二次電池の全体構成について説明する。
前記リチウムイオン二次電池は、例えばシート状の正極および負極を備えた電極体を巻回した状態で電池ケースに収容することにより構成された円筒型電池や角型電池として構成されている。
具体的には、前記リチウムイオン二次電池は、シート状に形成された正極および負極を、セパレータを介して積層することにより電極体を構成し、さらに前記電極体を巻回した状態で、電解液が充填された電池ケース内に収容することで構成されている。
このように構成されるリチウムイオン二次電池は、正極や、負極や、セパレータなどを備えた電極体と、該電極体を保持する電池ケースとを具備しており、前記電解液としては非水電解液が用いられている。
[Lithium ion secondary battery]
First, the whole structure of the lithium ion secondary battery which comprises the positive electrode for lithium ion secondary batteries manufactured by the manufacturing method of this invention is demonstrated.
The lithium ion secondary battery is configured as, for example, a cylindrical battery or a square battery configured by accommodating an electrode body including a sheet-like positive electrode and a negative electrode in a battery case in a wound state.
Specifically, the lithium ion secondary battery comprises an electrode body formed by laminating a positive electrode and a negative electrode formed in a sheet shape with a separator interposed therebetween, and further the electrolysis is performed in a state where the electrode body is wound. It is comprised by accommodating in the battery case filled with the liquid.
The lithium ion secondary battery configured as described above includes an electrode body that includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a battery case that holds the electrode body, and the electrolyte solution is non-aqueous. An electrolyte is used.

シート状に形成された正極(正極シート状電極)は、リチウムイオンを吸蔵・脱離できる正極活物質に、導電材や、結着材や、増粘材などの電極材料を混合してペースト状に調製した正極活物質ペーストを、アルミ箔などからなるシート状の集電体の表面に塗布する塗工工程、正極活物質ペーストが塗布された集電体を乾燥する乾燥工程、および前記乾燥工程にて正極活物質ペーストが乾燥された集電体をプレスして正極活物質の密度を高めるプレス工程を経て製造される。   The sheet-shaped positive electrode (positive electrode sheet-like electrode) is made by mixing a positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions with an electrode material such as a conductive material, a binder, and a thickener. The coating step of applying the positive electrode active material paste prepared in the above to the surface of a sheet-like current collector made of aluminum foil or the like, the drying step of drying the current collector coated with the positive electrode active material paste, and the drying step The positive electrode active material paste is manufactured through a pressing process that presses the dried current collector to increase the density of the positive electrode active material.

正極活物質については、前述のとおり、リチウム遷移金属複合酸化物などの公知の正極活物質を用いることができる。リチウム遷移金属複合酸化物は、その電気抵抗が低く、リチウムイオンの拡散性能に優れ、高い充放電効率と、良好な充放電サイクル特性と、が得られることから、本正極活物質に好ましい材料である。   As the positive electrode active material, a known positive electrode active material such as a lithium transition metal composite oxide can be used as described above. Lithium transition metal composite oxide is a preferred material for the positive electrode active material because of its low electrical resistance, excellent lithium ion diffusion performance, high charge / discharge efficiency, and good charge / discharge cycle characteristics. is there.

導電材は正極の電気伝導性を確保するためのものであり、黒鉛や、カーボンブラックなどの炭素物質紛状体を用いることができる。前記粉状体は単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。   The conductive material is for ensuring the electrical conductivity of the positive electrode, and a carbon material powder such as graphite or carbon black can be used. The said powdery body may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.

結着材は、前記正極活物質の粒子、および前記導電材の粒子などを繋ぎとめる役割を果たすものであり、特に限定はされないが、ポリテトラフルオロエチレン(PTEF)や、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)や、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂や、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂などを用いることができる。
なお、PTEFを結着材として用いる場合には、ポリエチレンオキシドや、PVDF、或いは後述の増粘材となるカルボキシメチルセルロース(CMC)などと組み合せて用いることが好ましい。
The binder plays a role of connecting the particles of the positive electrode active material and the particles of the conductive material, and is not particularly limited, but is not limited to polytetrafluoroethylene (PTEF) or polyvinylidene fluoride (PVDF). Alternatively, a fluorine-containing resin such as fluororubber, a thermoplastic resin such as polypropylene, or the like can be used.
When PTEF is used as a binder, it is preferably used in combination with polyethylene oxide, PVDF, carboxymethyl cellulose (CMC), which will be a thickener described later, or the like.

増粘材は、正極活物質ペーストに粘性を持たせるためのものであり、少なくとも水溶性高分子を含み、水に溶解して粘性を有する水溶液を与える。
水溶性高分子には、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)や、ポリビニルアルコール(PVA)や、セルロース系高分子であるメチルセルロースや、該メチルセルロースの変形体などが挙げられるが、本正極活物質では、ポリエチレンオキシド(PEO)や、メチルセルロースの変形体、特に純水に粉末状のCMCを溶解したCMC水溶液が用いられる。
なお、CMCは好適な粘性を付与でき、かつ分散性も良好であることから、増粘材として特に好まれて用いられている。
The thickener is for imparting viscosity to the positive electrode active material paste, and contains at least a water-soluble polymer, and dissolves in water to give a viscous aqueous solution.
Examples of the water-soluble polymer include polyethylene oxide (PEO), polyvinyl alcohol (PVA), cellulose-based polymer methylcellulose, and a modified form of the methylcellulose. Ethylene oxide (PEO) or a modified form of methyl cellulose, particularly a CMC aqueous solution in which powdered CMC is dissolved in pure water is used.
CMC is particularly preferred as a thickener because it can impart a suitable viscosity and has good dispersibility.

負極については、リチウムイオンを充電時には吸蔵し、かつ放電時には放出する特性を有する負極活製物質を用いることができれば、特に限定されるものではない。このような特性を有する材料としては、例えば、リチウム金属や、グラファイトや、非晶質炭素等の炭素材料などが挙げられる。
その中でも、リチウムイオンの充放電に伴い電圧変化の比較的大きい炭素材料を使用することが好ましく、結晶性の高い天然黒鉛や人造黒鉛などからなる炭素材料を用いるのがより好ましい。そして、正極にて説明した結着材を用いて、負極活物質の粒子は繋ぎとめられる。
The negative electrode is not particularly limited as long as a negative electrode active material having the characteristics of occluding lithium ions during charging and releasing lithium ions during discharging can be used. Examples of the material having such characteristics include lithium metal, graphite, and carbon materials such as amorphous carbon.
Among them, it is preferable to use a carbon material having a relatively large voltage change with charging / discharging of lithium ions, and it is more preferable to use a carbon material made of natural graphite or artificial graphite having high crystallinity. And the particle | grains of a negative electrode active material are tied together using the binder demonstrated in the positive electrode.

セパレータは、正極、および負極を電気的に絶縁し、非水電解液を保持するためのものである。セパレータを構成する材料としては、例えば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)などの多孔膜が挙げられる。   The separator is for electrically insulating the positive electrode and the negative electrode and holding the non-aqueous electrolyte. Examples of the material constituting the separator include a porous synthetic resin film, particularly a porous film such as a polyolefin-based polymer (polyethylene, polypropylene).

ここで、前記非水電解液は非水溶媒、および溶質から構成される。
非水溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、などのカーボネート類を用いることが好ましいが、これらに限定されるものではない。また、非水溶媒は一種を単独で用いることもできるが、二種以上を組み合せて用いるのが好ましい。
溶質については、LiPFなどのリチウム塩が用いられる。
Here, the non-aqueous electrolyte is composed of a non-aqueous solvent and a solute.
As the non-aqueous solvent, carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are preferably used, but are not limited thereto. Further, the non-aqueous solvent can be used alone, but it is preferable to use two or more in combination.
For the solute, a lithium salt such as LiPF 6 is used.

このような構成からなる正極、および負極を、セパレータを介して重畳、あるいは巻回等して電極体を構成し、前記正極、および負極から外部に通ずる正極端子、および負極端子までの間を、各々集電用リード線によって接続し、これら正極、および負極の間に非水電解液を充填しつつ、前記電極体を電池ケース内に挿設して密閉することで、リチウムイオン二次電池は構成される。   A positive electrode and a negative electrode having such a configuration are overlapped or wound via a separator to form an electrode body, and between the positive electrode and the positive electrode terminal connected to the outside from the negative electrode, and the negative electrode terminal, Lithium ion secondary batteries are connected by current collecting lead wires, and the electrode body is inserted and sealed in a battery case while filling a non-aqueous electrolyte between the positive electrode and the negative electrode. Composed.

[リチウムイオン二次電池用正極の製造方法]
次に、本発明におけるリチウムイオン二次電池用正極の製造方法について、図1、および図2を用いて説明する。
図1に示すように、リチウムイオン二次電池用正極の製造方法は、ペースト調製工程10と、塗工工程20と、乾燥工程30と、プレス工程40と、により構成される正極製造工程1により具現化(実施)される。
[Method for producing positive electrode for lithium ion secondary battery]
Next, the manufacturing method of the positive electrode for lithium ion secondary batteries in this invention is demonstrated using FIG. 1 and FIG.
As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a positive electrode for a lithium ion secondary battery includes a positive electrode manufacturing process 1 including a paste preparation process 10, a coating process 20, a drying process 30, and a pressing process 40. Embodied (implemented).

ペースト調製工程10は、正極活物質や、増粘材などの電極材料を混合し、正極活物質ペーストを調製する工程である。
ペースト調製工程10にて調製した正極活物質ペーストを集電体の表面に塗布することで、正極活物質層が一体に形成された正極を製造することができる。
The paste preparation step 10 is a step of preparing a positive electrode active material paste by mixing a positive electrode active material and an electrode material such as a thickener.
By applying the positive electrode active material paste prepared in the paste preparation step 10 to the surface of the current collector, a positive electrode in which the positive electrode active material layer is integrally formed can be manufactured.

ペースト調製工程10は、計量工程11と、攪拌工程12と、増粘材投入工程13と、溶媒投入工程14と、分散工程15と、結着材投入工程16と、排出工程17と、を備えており、これらの各工程11・12・・・17を順に進めることで、正極活物質ペーストは調製される。   The paste preparation process 10 includes a metering process 11, a stirring process 12, a thickener charging process 13, a solvent charging process 14, a dispersing process 15, a binder charging process 16, and a discharging process 17. The positive electrode active material paste is prepared by advancing each of these steps 11, 12,.

具体的には、まず、計量工程11において、正極活物質ペーストの材料となる正極活物質や、導電材や、結着材や、増粘材などの必要分量を、計量機等を用いて正確に計量する。   Specifically, first, in the measuring step 11, the required amount of the positive electrode active material, the conductive material, the binder, the thickener, and the like used as the material of the positive electrode active material paste is accurately measured using a measuring machine or the like. Weigh in.

次に、攪拌工程12において、粉末状態にある正極活物質や、導電材や、結着材や、増粘材を乾式混合機に投入し、十分に攪拌する。
但し、攪拌工程12において乾式混合機に投入される増粘材は、CMCを除く増粘材である。
なお、攪拌工程12において投入される結着材や増粘材は、主として紛体状のものであり、結着材については、ポリテトラフルオロエチレン(PTEF)等の含フッ素樹脂などが投入され、また、増粘材については、ポリエチレンオキシド(PEO)などが投入される。
(ここで、前記PEOの細孔内に残留する水分量は、後述のCMCに比べて少なく、リチウムイオン二次電池内部の抵抗の上昇要因として与える影響が小さい。よって、本発明は、CMCの細孔内に残留する水分に着目し、該水分を効果的に極力減らすことで、リチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇を極力抑えようとするものである。)
Next, in the stirring step 12, the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the thickening material in a powder state are charged into a dry mixer and sufficiently stirred.
However, the thickener added to the dry mixer in the stirring step 12 is a thickener excluding CMC.
In addition, the binder and the thickener added in the stirring step 12 are mainly in the form of powder, and for the binder, a fluorine-containing resin such as polytetrafluoroethylene (PTEF) is added. For the thickener, polyethylene oxide (PEO) or the like is used.
(Here, the amount of water remaining in the pores of the PEO is smaller than that of CMC, which will be described later, and has little influence on the increase in resistance inside the lithium ion secondary battery. Focusing on the moisture remaining in the pores and reducing the moisture as effectively as possible, the increase in the internal resistance of the lithium ion secondary battery is suppressed as much as possible.)

そして、攪拌工程12によって、これら粉末状の材料からなる電極材料(粉末状態にある正極活物質や、導電材や、結着材や、増粘材)が十分に攪拌されると、増粘材投入工程13によって、さらにCMC水溶液が増粘材として、これら前記電極材料に投入され、これら増粘材と電極材料とが混合されることとなる。   When the electrode material (a positive electrode active material in a powder state, a conductive material, a binder, or a thickener) is sufficiently stirred by the stirring step 12, the thickener is In the charging step 13, a CMC aqueous solution is further added to the electrode material as a thickener, and the thickener and the electrode material are mixed.

ここで、CMC水溶液は、セルロース系高分子であるカルボキシメチルセルロース(CMC)を、溶媒である純水に溶解させた水溶液であり、このCMC水溶液を攪拌された前記電極材料に投入する増粘材投入工程13は、事前にCMC水溶液を形成するための製造工程を有する。   Here, the CMC aqueous solution is an aqueous solution in which carboxymethyl cellulose (CMC), which is a cellulosic polymer, is dissolved in pure water, which is a solvent, and a thickener is added to the stirred electrode material. Step 13 includes a manufacturing process for forming a CMC aqueous solution in advance.

即ち、増粘材投入工程13は、CMC水溶液を調製したうえで攪拌された電極材料に投入するべく、乾燥工程13aと、溶解工程13bと、投入工程13cと、を備える。そして、これら各工程13a・13b・13cを順に進めることで、CMC水溶液は調製され、前記電極材料に投入され、これら増粘材と電極材料とが混合されることとなる。   That is, the thickener charging step 13 includes a drying step 13a, a dissolving step 13b, and a charging step 13c so as to be charged into the stirred electrode material after preparing the CMC aqueous solution. Then, by proceeding with these steps 13a, 13b, and 13c in order, the CMC aqueous solution is prepared and charged into the electrode material, and the thickener and the electrode material are mixed.

具体的には、まず、乾燥工程13aによって、粉末状態にあるCMCを単独で265℃以上275℃以下の乾燥温度にて所定の時間だけ乾燥させ、次に、溶解工程13bによって、溶媒である純水に、乾燥させたCMCを投入し溶解させてCMC水溶液を形成し、その後、投入工程13cによって、前記電極材料(攪拌工程12によって攪拌された粉末状態の電極材料)にCMC水溶液を投入するのである。   Specifically, first, the CMC in a powder state is dried alone at a drying temperature of 265 ° C. or higher and 275 ° C. or lower for a predetermined time by the drying step 13a, and then, the pure C, which is a solvent, is obtained by the dissolving step 13b. Since the dried CMC is charged and dissolved in water to form a CMC aqueous solution, and then the CMC aqueous solution is charged to the electrode material (the powdered electrode material stirred in the stirring step 12) in the charging step 13c. is there.

なお、粉末状態にあるCMCを純水に投入する前に、単独で乾燥させることについては以下の理由に基づく。
即ち、完成し出荷された大型リチウムイオン二次電池の、充電後の長期間の放置による内部抵抗の悪化(上昇)の要因の一つとして、増粘材であるCMCの細孔内に残留する水分が考えられる。そして、CMCの細孔内に残留する水分を除去するためには、粉末状態において、CMC単独で強制的に乾燥させることがより効果的なのである。
In addition, it is based on the following reasons about drying CMC in a powder state independently before putting in pure water.
That is, as a factor of deterioration (increase) in internal resistance due to long-term leaving after charging of a large lithium ion secondary battery that has been completed and shipped, it remains in the pores of CMC that is a thickener. Moisture is considered. In order to remove moisture remaining in the pores of the CMC, it is more effective to forcibly dry the CMC alone in the powder state.

また、粉末状態のCMCを乾燥させる際の乾燥温度は、270℃を中心とする前後5℃の範囲内、即ち265℃以上275℃以内とするのは、以下の理由に基づく。
即ち、CMCの細孔内に残留する水分を、熱風などにより乾燥させて除去する場合、乾燥温度をおよそ270℃付近に設定した場合が、最も水分の放出量が多くなることが分かっており、このような事実から、周囲の環境(気温や湿度等)の変化などを考慮して、乾燥温度は270℃を中心とする265℃以上275℃以内としている。
Moreover, the drying temperature at the time of drying CMC in a powder state is within a range of 5 ° C. around 270 ° C., that is, 265 ° C. or more and 275 ° C. or less based on the following reasons.
That is, when the moisture remaining in the pores of the CMC is removed by drying with hot air or the like, it is known that when the drying temperature is set to about 270 ° C., the amount of moisture released is the largest, From such a fact, in consideration of changes in the surrounding environment (air temperature, humidity, etc.), the drying temperature is set to 265 ° C. or more and 275 ° C. or less centering on 270 ° C.

なお、このような乾燥温度に関する、CMC細孔内の水分の放出量との関係を証明するために、既知の発生ガス分析法であるEGA(Evolved Gas Analysis)−MS法を用いて、次のような実験を行った。   In order to prove the relationship between the drying temperature and the amount of released moisture in the pores of the CMC, an EGA (Evolved Gas Analysis) -MS method, which is a known evolved gas analysis method, is used. Such an experiment was conducted.

まず、測定方法として、粉末状態のCMCをイオン交換水(純水)に溶解し、この水溶液をアルミ箔上に適量分塗布する。その後、アルミ箔上に塗布された水溶液に、昇温速度が10℃/minとなるように設定した熱風をあてて乾燥させて、紛体状態となったCMCを、アルミ箔上から100μg掻きとり、この粉末状態のCMCから発生する気体中に含有される水(HO)の検出強度を検出した。
ここで、「検出強度」とは、加熱したCMCより発生する気体中において、水分子(HO分子)が検出器に衝突する回数、即ち、水分子(HO分子)の個数を示すものであり、「検出強度」の値が大きければ大きいほど、前記気体中に含まれる水(HO)の量が多いことを表す。
なお、測定を行う分析装置としては、SHIMADZU製GCMS−QP2010(商品名)を用いた。
First, as a measuring method, powdery CMC is dissolved in ion-exchanged water (pure water), and an appropriate amount of this aqueous solution is applied onto an aluminum foil. Thereafter, the aqueous solution applied on the aluminum foil was dried by applying hot air set at a heating rate of 10 ° C./min, and the powdered CMC was scraped off 100 μg from the aluminum foil. The detection intensity of water (H 2 O) contained in the gas generated from this powdery CMC was detected.
Here, the "detection intensity", shown in gaseous generated from heated CMC, number of water molecules (H 2 O molecules) strike the detector, i.e., the number of water molecules (H 2 O molecules) The greater the value of “detection intensity”, the greater the amount of water (H 2 O) contained in the gas.
In addition, as an analyzer for performing measurement, GCMS-QP2010 (trade name) manufactured by SHIMADZU was used.

このような測定方法により得た実験結果を図2に示す。
即ち、図2において、縦軸に蒸発する水分(CMCの細孔内より除去される水分)の検出強度を表し、横軸にCMCを乾燥する熱風の温度(乾燥温度)(単位[℃])を表すこととして、両者の関係を曲線によって表すと、乾燥温度が約200℃付近になると徐々に蒸発する水分の検出強度が大きくなり(CMCの細孔内より除去される水分量が多くなり)、乾燥温度が約270℃付近にて水分の検出強度(CMCの細孔内より除去される水分量)は最高値となる。その後、水分の検出強度は徐々に低下し(CMCの細孔内より除去される水分量が少なくなり)、乾燥温度が約300℃付近に到達すると、水分の検出強度(CMCの細孔内より除去される水分量)の変化が略収まることが分かる。
The experimental results obtained by such a measurement method are shown in FIG.
That is, in FIG. 2, the vertical axis represents the detected intensity of water that evaporates (water removed from the pores of the CMC), and the horizontal axis represents the temperature of the hot air (drying temperature) for drying the CMC (unit [° C.]). When the relationship between the two is represented by a curve, when the drying temperature is about 200 ° C., the detected intensity of water that gradually evaporates increases (the amount of water removed from the pores of the CMC increases). When the drying temperature is about 270 ° C., the water detection intensity (the amount of water removed from the pores of the CMC) becomes the maximum value. Thereafter, the moisture detection strength gradually decreases (the amount of water removed from the pores of the CMC decreases), and when the drying temperature reaches around 300 ° C., the moisture detection strength (from the pores of the CMC). It can be seen that the change in the amount of water removed is substantially reduced.

従って、図2によれば、粉末状態にあるCMCの細孔内に残留する水分の放出は、乾燥温度が200℃付近に達した時点で徐々に始まり、乾燥温度が270℃に達すると、水分の放出量は最高値に達することが分かる。
そして、さらに乾燥温度が上昇すると、水分の放出量は徐々に減衰し、乾燥温度が300℃付近にまで到達すると、もはやこれ以上乾燥温度を上昇させても水分の放出量が増えることは無く、かえってCMCが発火する危険性が生じるのである。
Therefore, according to FIG. 2, the release of moisture remaining in the pores of the CMC in the powder state starts gradually when the drying temperature reaches around 200 ° C., and when the drying temperature reaches 270 ° C., It can be seen that the amount of release reaches the highest value.
When the drying temperature further rises, the amount of water released gradually attenuates. When the drying temperature reaches about 300 ° C., the amount of water released no longer increases even if the drying temperature is increased further. On the contrary, there is a risk that the CMC will ignite.

このように、CMC水溶液の形成については、粉末状態にあるCMCを、265℃以上275℃以内の熱風により事前に乾燥させ(乾燥工程13a)、その後、溶媒である純水に前記CMCを投入し溶解させる(溶解工程13b)こととするため、CMCの細孔内に残留する水分を効果的に除去することが可能となるのでる。そして、このような各工程13a・13bにより形成されたCMC水溶液を、電極材料(攪拌工程12によって攪拌された粉末状態の材料)に投入し、これら増粘材と電極材料とが混合される(投入工程13c)ことで、リチウムイオン二次電池は、その内部に残留する水分を極力減少させることが可能となるのである。   Thus, for the formation of the CMC aqueous solution, the CMC in the powder state is dried in advance with hot air at 265 ° C. or higher and within 275 ° C. (drying step 13a), and then the CMC is put into pure water as a solvent. Since it is dissolved (dissolving step 13b), it becomes possible to effectively remove moisture remaining in the pores of the CMC. And the CMC aqueous solution formed by such each process 13a * 13b is thrown into an electrode material (material of the powder state stirred by the stirring process 12), and these thickeners and an electrode material are mixed ( By the charging step 13c), the lithium ion secondary battery can reduce the moisture remaining in the lithium ion secondary battery as much as possible.

なお、CMC水溶液に含まれる純水(溶媒)については、所謂外部よりCMCに添加された水分であり、このような水分については、後述する乾燥工程30によって完全に除去することができるため、リチウムイオン二次電池の内部に残留し、該リチウムイオン二次電池の内部抵抗を上昇させる要因となることもない。   The pure water (solvent) contained in the CMC aqueous solution is so-called externally added moisture to the CMC, and such moisture can be completely removed by the drying step 30 described later. It remains inside the ion secondary battery and does not increase the internal resistance of the lithium ion secondary battery.

増粘材投入工程13によって、正極活物質や、導電材や、結着材や、増粘材などからなる粉末状の材料(電極材料)に、CMC水溶液が投入されると、続いて溶媒投入工程14によって、イオン交換水が前記電極材料に投入される。
ここで、イオン交換水は、これら電極材料の粘性を調整するために投入されるものである。
When the CMC aqueous solution is introduced into the powdery material (electrode material) made of the positive electrode active material, the conductive material, the binder, the thickener, etc. in the thickener charging step 13, the solvent is subsequently added. In step 14, ion exchange water is introduced into the electrode material.
Here, the ion exchange water is supplied in order to adjust the viscosity of these electrode materials.

その後、分散工程15において、電極材料は混練機へと運ばれ、該電極材料を構成する正極活物質や、導電材などが前記電極材料内で十分に分散されるよう、混練作業が開始される。   Thereafter, in the dispersion step 15, the electrode material is conveyed to a kneader, and the kneading operation is started so that the positive electrode active material, the conductive material, and the like constituting the electrode material are sufficiently dispersed in the electrode material. .

そして、結着材投入工程16において、PTFEからなる結着材が、混練作業中である電極材料にさらに投入され、正極活物質や、導電材などが前記電極材料内で十分に分散され、正極活物質ペーストとして調製されると、混練機は停止する。   In the binder feeding step 16, the binder made of PTFE is further thrown into the electrode material that is being kneaded, and the positive electrode active material, the conductive material, etc. are sufficiently dispersed in the electrode material. When prepared as an active material paste, the kneader stops.

その後、排出工程17において、調製された正極活物質ペーストは混練機より取り出され、ペースト調製工程10は終了する。   Thereafter, in the discharge step 17, the prepared positive electrode active material paste is taken out from the kneader, and the paste preparation step 10 ends.

混練機より取り出された正極活物質ペーストは、塗工工程20に運ばれる。
塗工工程20は、集電体の表面に正極活物質ペーストを塗工する工程である。
塗工工程20において、正極活物質ペーストを集電体の表面に塗工することで、集電体の表面上に正極活物質層が形成される。
The positive electrode active material paste taken out from the kneader is carried to the coating process 20.
The coating step 20 is a step of applying a positive electrode active material paste to the surface of the current collector.
In the coating step 20, a positive electrode active material layer is formed on the surface of the current collector by applying the positive electrode active material paste to the surface of the current collector.

その後、正極活物質ペーストが塗工された集電体は、乾燥工程30に運ばれる。
乾燥工程30は、集電体の表面に塗工された正極活物質ペーストを乾燥させる工程である。
乾燥工程30において、正極活物質ペーストを乾燥させることで、正極活物質の粒子を含む正極活物質層が集電体の表面上に一体的に形成される。
さらにプレス工程40にて、前記正極活物質層が形成された集電体をプレスすることにより正極が構成される。
Thereafter, the current collector coated with the positive electrode active material paste is carried to the drying step 30.
The drying step 30 is a step of drying the positive electrode active material paste applied to the surface of the current collector.
In the drying step 30, the positive electrode active material paste including particles of the positive electrode active material is integrally formed on the surface of the current collector by drying the positive electrode active material paste.
Further, in the pressing step 40, the positive electrode is configured by pressing the current collector on which the positive electrode active material layer is formed.

このように、本発明では、正極の電極材料を混合して構成される正極活物質ペーストを調製するペースト調製工程10を有するリチウムイオン二次電池用正極の製造方法であって、前記ペースト調製工程10は、セルロース系高分子のCMCを粉末状態で乾燥させて、前記CMC(セルロース系高分子)の細孔内に残留する水分を除去する乾燥工程13aと、前記乾燥工程13aで乾燥させた前記CMC(セルロース系高分子)を水に溶解させて、増粘材を生成する溶解工程13bと、前記溶解工程13bで生成した増粘材と電極材料とを混合する工程13cと、を備えることとしている。   Thus, in the present invention, there is provided a method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery having a paste preparation step 10 for preparing a positive electrode active material paste configured by mixing a positive electrode material, wherein the paste preparation step 10 is a drying step 13a in which CMC of a cellulose polymer is dried in a powder state to remove moisture remaining in pores of the CMC (cellulosic polymer), and the drying step 13a is performed in the drying step 13a. It is provided with a dissolution step 13b for dissolving CMC (cellulosic polymer) in water to generate a thickening material, and a step 13c for mixing the thickening material generated in the dissolution step 13b and an electrode material. Yes.

また、本発明におけるリチウムイオン二次電池は、正極用電極材料を混合して調製される正極活物質ペーストを用いて構成される正極を備えたリチウムイオン二次電池であって、前記正極活物質ペーストは、細孔内に残留する水分を乾燥により除去したセルロース系高分子を増粘材として含むこととしている。   The lithium ion secondary battery according to the present invention is a lithium ion secondary battery including a positive electrode configured using a positive electrode active material paste prepared by mixing a positive electrode material, and the positive electrode active material The paste contains a cellulosic polymer from which moisture remaining in the pores has been removed by drying as a thickener.

このような製造方法によりリチウムイオン二次電池用正極を製造することで、出荷後における長期間の放置状態においても、内部抵抗の上昇を抑えることが可能なリチウムイオン二次電池用の正極を実現することができる。   By manufacturing a positive electrode for lithium ion secondary batteries using such a manufacturing method, a positive electrode for lithium ion secondary batteries capable of suppressing an increase in internal resistance even after being left for a long time after shipment is realized. can do.

即ち、図3に示すように、従来のリチウムイオン二次電池用正極については、ペースト調製工程50と、塗工工程60と、乾燥工程70と、プレス工程80と、により構成される正極製造工程21により製造され、前記ペースト調製工程50は、計量工程51と、攪拌工程52と、増粘材投入工程53と、溶媒投入工程54と、分散工程55と、結着材投入工程56と、排出工程57と、により構成される。
しかし、前記増粘材投入工程53によって投入されるCMC水溶液は、細孔内に水分が残留する粉末状態のCMCを、そのまま溶媒である水(純水)に溶解して生成したものであった。従って、たとえ前記乾燥工程70において、正極活物質ペーストを乾燥させたとしても、CMCの細孔内に残留する水分を除去することはできなかった。
That is, as shown in FIG. 3, for a conventional positive electrode for a lithium ion secondary battery, a positive electrode manufacturing process comprising a paste preparation process 50, a coating process 60, a drying process 70, and a pressing process 80. The paste preparation step 50 includes a metering step 51, an agitation step 52, a thickener input step 53, a solvent input step 54, a dispersion step 55, a binder input step 56, and a discharge. And step 57.
However, the CMC aqueous solution charged in the thickener charging step 53 is formed by dissolving powdery CMC in which moisture remains in the pores as it is in water (pure water) as a solvent. . Therefore, even if the positive electrode active material paste is dried in the drying step 70, the water remaining in the pores of the CMC cannot be removed.

そこで、図1に示すように、本発明におけるリチウムイオン二次電池用正極の製造方法においては、増粘材投入工程13によって、正極活物質や、導電材や、結着材や、増粘材などからなる粉末状の材料(電極材料)に投入されるCMC水溶液を、溶媒である水(純水)に投入される前の粉末状態において、事前に乾燥させることとしている。
よって、CMCの細孔内に残留する水分を効果的に除去することが可能となり、延いては、リチウムイオン二次電池内部に残留する水分を極力減少させることができるのである。
従って、残留水分が要因と考えられる電池性能の劣化を排除し、出荷後における長期間の放置状態においても、内部抵抗の上昇を抑えることが可能なリチウムイオン二次電池用の正極を実現することができるのである。
Therefore, as shown in FIG. 1, in the method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery according to the present invention, the positive electrode active material, the conductive material, the binder, the thickener, and the thickener addition step 13. The CMC aqueous solution charged into a powdery material (electrode material) made of the above is dried in advance in a powder state before being charged into water (pure water) as a solvent.
Therefore, it is possible to effectively remove moisture remaining in the pores of the CMC, and as a result, moisture remaining in the lithium ion secondary battery can be reduced as much as possible.
Therefore, to realize a positive electrode for a lithium ion secondary battery that eliminates deterioration of battery performance, which is considered to be caused by residual moisture, and can suppress an increase in internal resistance even when left for a long time after shipment. Can do it.

また、本発明においては、前記乾燥工程13aにおける乾燥温度は、265℃以上275℃以下とすることとしている。
即ち、本発明におけるリチウムイオン二次電池の正極に含まれるセルロース系高分子の乾燥温度は、265℃以上275℃以下とすることとしている。
In the present invention, the drying temperature in the drying step 13a is 265 ° C. or higher and 275 ° C. or lower.
That is, the drying temperature of the cellulosic polymer contained in the positive electrode of the lithium ion secondary battery in the present invention is set to 265 ° C. or higher and 275 ° C. or lower.

このような製造方法により、リチウムイオン二次電池用の正極を製造することで、CMCの細孔内に残留する水分を、より効果的に除去することができる。
即ち、上述のように、CMCの細孔内に残留する水分を、熱風などにより乾燥させて除去する場合、乾燥温度をおよそ270℃付近に設定した場合が、最も水分の放出量が多くなることが分かっている。
従って、このような事実から、周囲の環境(気温や湿度等)の変化などを考慮して、270℃を中心とする265℃以上275℃以内からなる乾燥温度によってCMCを乾燥させることで、該CMCの細孔内に残留する水分を、より効果的に除去することができるのである。
By manufacturing a positive electrode for a lithium ion secondary battery by such a manufacturing method, moisture remaining in the pores of CMC can be more effectively removed.
That is, as described above, when moisture remaining in the pores of the CMC is removed by drying with hot air or the like, when the drying temperature is set to about 270 ° C., the amount of released moisture is the largest. I know.
Therefore, from such a fact, in consideration of changes in the surrounding environment (temperature, humidity, etc.), the CMC is dried at a drying temperature comprised between 265 ° C. and 275 ° C., mainly 270 ° C. The water remaining in the pores of CMC can be removed more effectively.

さらに、本発明においては、前記セルロース系高分子は、カルボキシメチルセルロース(CMC)とすることとしている。
即ち、本発明におけるリチウムイオン二次電池の正極に含まれるセルロース系高分子は、カルボキシメチルセルロースとすることとしている。
Furthermore, in the present invention, the cellulosic polymer is carboxymethyl cellulose (CMC).
That is, the cellulose polymer contained in the positive electrode of the lithium ion secondary battery in the present invention is carboxymethyl cellulose.

このような製造方法により、リチウムイオン二次電池用の正極を製造することで、増粘材として特に好ましいCMC水溶液を用いたリチウムイオン二次電池に関して、出荷後における長期間の放置状態においても、内部抵抗の上昇を抑えることが可能なリチウムイオン二次電池用の正極を実現することができる。   By manufacturing a positive electrode for a lithium ion secondary battery by such a manufacturing method, a lithium ion secondary battery using a CMC aqueous solution that is particularly preferable as a thickener, even in a long-term leaving state after shipment, A positive electrode for a lithium ion secondary battery capable of suppressing an increase in internal resistance can be realized.

10 ペースト調製工程
13a 乾燥工程
13b 溶解工程
13c 投入工程
10 Paste preparation process 13a Drying process 13b Dissolution process 13c Input process

Claims (6)

正極の電極材料を混合して構成される正極活物質ペーストを調製するペースト調製工程を有するリチウムイオン二次電池用正極の製造方法であって、
前記ペースト調製工程は、
セルロース系高分子を粉末状態で乾燥させて、前記セルロース系高分子の細孔内に残留する水分を除去する乾燥工程と、
前記乾燥工程で乾燥させた前記セルロース系高分子を水に溶解させて、増粘材を生成する溶解工程と、
前記溶解工程で生成した増粘材と電極材料とを混合する工程と、
を備える、
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極の製造方法。
A method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery having a paste preparation step of preparing a positive electrode active material paste configured by mixing electrode materials of a positive electrode,
The paste preparation step includes
A drying step of drying the cellulosic polymer in a powder state to remove moisture remaining in the pores of the cellulosic polymer;
Dissolving the cellulosic polymer dried in the drying step in water to produce a thickener; and
Mixing the thickener and electrode material generated in the dissolving step;
Comprising
The manufacturing method of the positive electrode for lithium ion secondary batteries characterized by the above-mentioned.
前記乾燥工程における乾燥温度は、265℃以上275℃以下とする、
ことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極の製造方法。
The drying temperature in the drying step is 265 ° C. or more and 275 ° C. or less.
The manufacturing method of the positive electrode for lithium ion secondary batteries of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記セルロース系高分子は、カルボキシメチルセルロースとする、
ことを特徴とする請求項1、または請求項2に記載のリチウムイオン二次電池用正極の製造方法。
The cellulosic polymer is carboxymethyl cellulose.
The manufacturing method of the positive electrode for lithium ion secondary batteries of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned.
正極用電極材料を混合して調製される正極活物質ペーストを用いて構成される正極を備えたリチウムイオン二次電池であって、
前記正極活物質ペーストは、
細孔内に残留する水分を乾燥により除去したセルロース系高分子を増粘材として含む、
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池。
A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode configured using a positive electrode active material paste prepared by mixing a positive electrode material,
The positive electrode active material paste is
Cellulose polymer from which moisture remaining in the pores has been removed by drying is included as a thickener.
The lithium ion secondary battery characterized by the above-mentioned.
前記セルロース系高分子の乾燥温度は、265℃以上275℃以下とする、
ことを特徴とする請求項4に記載のリチウムイオン二次電池。
The drying temperature of the cellulosic polymer is 265 ° C. or more and 275 ° C. or less.
The lithium ion secondary battery according to claim 4.
前記セルロース系高分子は、カルボキシメチルセルロースとする、
ことを特徴とする請求項4、または請求項5に記載のリチウムイオン二次電池。
The cellulosic polymer is carboxymethyl cellulose.
The lithium ion secondary battery according to claim 4 or claim 5, wherein:
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