JP2011060521A - Manufacturing method of electrode for secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery with excellent cycle characteristics, through effective restraint of problems of an active material pulverized due to expansion or contraction. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the electrode for a secondary battery includes a process of forming an active material layer 3 by coating an active material slurry containing active materials 5a, 5b on at least one of the faces of a porous member 4 to be a carrier, and a process of jointing the active material layer 3 carried by the porous member 4 to a collector 2. An average pore size of the porous member 4 is to be smaller than d50 and larger than d10 in an accumulated particle size distribution of the active materials 5a, 5b. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、二次電池用電極の製造方法に関する。特に、本発明は、活物質の膨張・収縮による問題の発生を抑制するための改良に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a secondary battery electrode. In particular, the present invention relates to an improvement for suppressing the occurrence of problems due to expansion and contraction of an active material.

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、および高いエネルギー密度を発揮することが求められている。したがって、全ての電池の中で最も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 exhibit extremely high output characteristics and high energy density 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 the highest 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、バインダを用いて正極活物質等を集電体の表面に塗布した正極と、バインダを用いて負極活物質等を集電体の表面に塗布した負極とが、電解質を含む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 the surface of the current collector using a binder, and a negative electrode in which a negative electrode active material or the like is applied to the surface of the current collector using a binder. It is connected via an electrolyte layer containing an electrolyte and has a configuration of being housed in a battery case.

かようなリチウムイオン二次電池に用いられる活物質として、例えば、負極では、炭素・黒鉛系負極材料や、リチウムと合金化しうるケイ素(Si)やスズ(Sn)等の合金系負極材料が用いられうる。特に、合金系負極材料は、炭素・黒鉛系負極材料と比較して高いエネルギー密度を達成することができるため、車両用電池の候補として期待されている。   As an active material used for such a lithium ion secondary battery, for example, in the negative electrode, a carbon / graphite negative electrode material or an alloy negative electrode material such as silicon (Si) or tin (Sn) that can be alloyed with lithium is used. Can be. In particular, alloy-based negative electrode materials are expected as candidates for vehicle batteries because they can achieve a higher energy density than carbon-graphite-based negative electrode materials.

上記合金系負極材料は、リチウムイオンの吸蔵・放出に伴う膨張・収縮が特に大きく、例えば、リチウムイオンを吸蔵した場合の体積膨張は、黒鉛では約1.2倍であるのに対し、ケイ素系負極材料では約4倍にも達する。このように活物質が大きく膨張すると、充放電を繰り返した場合に活物質が崩壊して微細化し、電極から活物質が脱離する虞がある。また、薄膜状の活物質層の体積変化に伴って集電体に大きな応力が作用し、電極自体が大きくうねり変形する虞もある。これらの現象は、電池を構成した場合にサイクル特性の低下をもたらす可能性がある。   The above-mentioned alloy-based negative electrode material has particularly large expansion / contraction due to insertion / extraction of lithium ions. For example, volume expansion when lithium ions are stored is about 1.2 times that of graphite, whereas silicon-based negative electrode materials are silicon-based. The negative electrode material reaches about 4 times. When the active material expands greatly as described above, the active material may collapse and become finer when charge and discharge are repeated, and the active material may be detached from the electrode. Further, a large stress acts on the current collector as the volume of the thin film active material layer changes, and the electrode itself may be greatly swelled and deformed. These phenomena may cause deterioration of cycle characteristics when a battery is configured.

該問題に対処するための技術として、特許文献1では、金属集電体の表面に、シリコン(ケイ素)を内包した金属発泡体が積層されてなる負極が開示されている。該文献によると、かような構成とすることにより、充放電サイクルにおける活物質の脱離が抑制され、電池の充放電サイクル特性が向上しうるとしている。   As a technique for coping with this problem, Patent Document 1 discloses a negative electrode in which a metal foam containing silicon (silicon) is laminated on the surface of a metal current collector. According to the document, such a configuration suppresses the detachment of the active material in the charge / discharge cycle, and can improve the charge / discharge cycle characteristics of the battery.

特開2004−259636号公報JP 2004-259636 A

しかしながら、特許文献1に記載の技術を以ってしても、活物質の膨張・収縮による問題の発生を十分に抑制できない場合があるという問題点を有していた。   However, even with the technique described in Patent Document 1, there is a problem that the occurrence of problems due to expansion / contraction of the active material may not be sufficiently suppressed.

そこで本発明は、活物質の膨張・収縮による問題の発生を十分に抑制することができる、二次電池用電極を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the electrode for secondary batteries which can fully suppress generation | occurrence | production of the problem by expansion / contraction of an active material.

本発明の二次電池用電極の製造方法は、活物質を含む活物質スラリーを多孔質部材の一方の面に塗布して活物質層を形成する工程と、活物質層を集電体に接合する工程と、を含む。   The method for producing an electrode for a secondary battery of the present invention includes a step of applying an active material slurry containing an active material to one surface of a porous member to form an active material layer, and bonding the active material layer to a current collector And a step of performing.

本発明によると、活物質層を構成する活物質のうち、多孔質部材の孔内に粒子径の小さいものが選択的に入り込み、多孔質部材の孔外に位置する活物質層は粒子径の大きな活物質で構成される。したがって、多孔質部材の孔外における活物質同士間の空隙が大きくなり、活物質の膨張代を確保することができる。これにより、活物質の膨張・収縮による問題の発生を十分に抑制することができる。   According to the present invention, among the active materials constituting the active material layer, those having a small particle diameter selectively enter into the pores of the porous member, and the active material layer positioned outside the pores of the porous member has a particle diameter of Consists of large active materials. Therefore, the space | gap between active materials outside the hole of a porous member becomes large, and the expansion allowance of an active material is securable. Thereby, generation | occurrence | production of the problem by expansion / contraction of an active material can fully be suppressed.

本発明の一実施形態にかかる二次電池用電極を模式的に表す断面図である。It is sectional drawing which represents typically the electrode for secondary batteries concerning one Embodiment of this invention. 図1の二次電池用電極の一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of electrode for secondary batteries of FIG. 本発明の他の一実施形態にかかる二次電池用電極を模式的に表す断面図である。It is sectional drawing which represents typically the electrode for secondary batteries concerning other one Embodiment of this invention. 図3の二次電池用電極の一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of electrode for secondary batteries of FIG. 本形態に係る双極型でない積層型の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図である。It is sectional drawing which represented typically the whole structure of the laminated type lithium ion secondary battery which is not a bipolar type which concerns on this form.

以下、本発明の好ましい形態を説明する。なお、以下では、リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明するが、本発明はリチウムイオン二次電池以外の二次電池にも適用可能である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Hereinafter, a lithium ion secondary battery will be described as an example, but the present invention is also applicable to a secondary battery other than a lithium ion secondary battery.

<電極の製造方法>
本形態は、活物質を含む活物質スラリーを多孔質部材の一方の面に塗布して活物質層を形成する第1の工程と、活物質層を集電体に接合する第2の工程と、を含む二次電池用電極の製造方法に関する。
<Method for producing electrode>
In this embodiment, a first step of forming an active material layer by applying an active material slurry containing an active material to one surface of a porous member, and a second step of bonding the active material layer to a current collector, The present invention relates to a method for producing an electrode for a secondary battery.

第1の工程では、まず、活物質を含む活物質スラリーを調整する。活物質スラリーは、活物質を溶媒等に分散させることによって調製されうる。また、活物質のほかにも、必要により導電助剤およびバインダなどの添加剤が活物質スラリーに添加されうる。   In the first step, first, an active material slurry containing an active material is prepared. The active material slurry can be prepared by dispersing the active material in a solvent or the like. In addition to the active material, additives such as a conductive additive and a binder may be added to the active material slurry as necessary.

[活物質]
活物質とは、可逆的にリチウムイオンを挿入および脱離することによって、電気エネルギーを生み出す機能を有するものをいう。正極を製造する場合には正極活物質を用いて活物質スラリーを調製する。一方、負極を製造する場合には負極活物質を用いて活物質スラリーを調製する。
[Active material]
An active material refers to a material having a function of generating electric energy by reversibly inserting and desorbing lithium ions. When manufacturing a positive electrode, an active material slurry is prepared using a positive electrode active material. On the other hand, when manufacturing a negative electrode, an active material slurry is prepared using a negative electrode active material.

(正極活物質)
正極活物質は、放電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時にリチウムイオンを放出する組成を有する。好ましい一例としては、遷移金属とリチウムとの複合酸化物であるリチウム−遷移金属複合酸化物が挙げられる。具体的には、LiCoOなどのLi・Co系複合酸化物、LiNiOなどのLi・Ni系複合酸化物、スピネルLiMnなどのLi・Mn系複合酸化物、LiFeOなどのLi・Fe系複合酸化物およびこれらの遷移金属の一部を他の元素により置換したものなどが使用できる。これらリチウム−遷移金属複合酸化物は、反応性、サイクル特性に優れ、低コストな材料である。そのためこれらの材料を電極に用いることにより、出力特性に優れた電池を形成することが可能である。この他、正極活物質としては、LiFePOなどの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物;V、MnO、TiS、MoS、MoOなどの遷移金属酸化物や硫化物;PbO、AgO、NiOOHなど、を用いることもできる。上記正極活物質は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material has a composition that occludes lithium ions during discharging and releases lithium ions during charging. A preferable example is a lithium-transition metal composite oxide that is a composite oxide of a transition metal and lithium. Specifically, Li · Co-based composite oxide such as LiCoO 2, Li · Ni-based composite oxide such as LiNiO 2, Li · Mn-based composite oxide such as spinel LiMn 2 O 4, Li · such LiFeO 2 Fe-based composite oxides and those obtained by replacing some of these transition metals with other elements can be used. These lithium-transition metal composite oxides are excellent in reactivity and cycle characteristics, and are low-cost materials. Therefore, it is possible to form a battery having excellent output characteristics by using these materials for electrodes. In addition, examples of the positive electrode active material include transition metal oxides such as LiFePO 4 and lithium phosphate compounds and sulfate compounds; transition metal oxides such as V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , MoS 2 , and MoO 3 , and sulfides. PbO 2 , AgO, NiOOH, etc. can also be used. The positive electrode active material may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

正極活物質の平均粒子径は、特に制限されないが、正極活物質の高容量化、反応性、サイクル耐久性の観点からは、好ましくは1〜100μm、より好ましくは1〜20μmである。このような範囲であれば、二次電池は、高出力条件下での充放電時における電池の内部抵抗の増大が抑制され、充分な電流を取り出しうる。なお、正極活物質が2次粒子である場合には該2次粒子を構成する1次粒子の平均粒子径が10nm〜1μmの範囲であるのが望ましいといえるが、本発明では、必ずしも上記範囲に制限されるものではない。ただし、製造方法にもよるが、正極活物質が凝集、塊状などにより2次粒子化したものでなくても良いことはいうまでもない。かかる正極活物質の粒径および1次粒子の粒径は、レーザー回折法を用いて得られたメディアン径を使用できる。なお、正極活物質の形状は、その種類や製造方法等によって取り得る形状が異なり、例えば、球状(粉末状)、板状、針状、柱状、角状などが挙げられるがこれらに限定されるものではなく、いずれの形状であれ問題なく使用できる。好ましくは、充放電特性などの電池特性を向上し得る最適の形状を適宜選択するのが望ましい。   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 20 μm, from the viewpoint of increasing the capacity, reactivity, and cycle durability of the positive electrode active material. Within such a range, the secondary battery can suppress an increase in the internal resistance of the battery during charging and discharging under high output conditions, and can extract a sufficient current. When the positive electrode active material is secondary particles, it can be said that the average particle diameter of the primary particles constituting the secondary particles is preferably in the range of 10 nm to 1 μm. It is not limited to. However, it goes without saying that, depending on the manufacturing method, the positive electrode active material may not be a secondary particle formed by aggregation, agglomeration, or the like. As the particle diameter of the positive electrode active material and the particle diameter of the primary particles, a median diameter obtained by using a laser diffraction method can be used. The shape of the positive electrode active material varies depending on the type and manufacturing method, and examples thereof include a spherical shape (powdered shape), a plate shape, a needle shape, a column shape, and a square shape, but are not limited thereto. Any shape can be used without any problems. Preferably, an optimal shape that can improve battery characteristics such as charge / discharge characteristics is appropriately selected.

(負極活物質)
負極活物質は、放電時にリチウムイオンを放出し、充電時にリチウムイオンを吸蔵できる組成を有する。負極活物質は、リチウムを可逆的に吸蔵および放出できるものであれば特に制限されないが、負極活物質の例としては、SiやSnなどの金属、あるいはTiO、Ti、TiO、もしくはSiO、SiO、SnOなどの金属酸化物、Li4/3Ti5/3もしくはLiMnNなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物、Li−Pb系合金、Li−Al系合金、Li、または天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、もしくはハードカーボンなどの炭素材料などが好ましく挙げられる。このうち、リチウムと合金化する元素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および優れた出力特性の電池を得ることが可能となる。上記負極活物質は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。上記のリチウムと合金化する元素としては、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。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material has a composition capable of releasing lithium ions during discharging and occluding lithium ions during charging. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly occlude and release lithium. Examples of the negative electrode active material include metals such as Si and Sn, TiO, Ti 2 O 3 , TiO 2 , or Metal oxides such as SiO 2 , SiO, SnO 2 , complex oxides of lithium and transition metals such as Li 4/3 Ti 5/3 O 4 or Li 7 MnN, Li—Pb alloys, Li—Al alloys , Li, or carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, or hard carbon. Among these, by using an element that forms an alloy with lithium, it becomes possible to obtain a battery having a high capacity and an excellent output characteristic having a higher energy density than that of a conventional carbon-based material. The negative electrode active material may be used alone or in the form of a mixture of two or more. The element alloying 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.

上記活物質のうち、炭素材料、ならびに/または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種以上の元素を含むことが好ましく、炭素材料、Si、またはSnの元素を含むことがより好ましい。これらの負極活物質は、容量およびエネルギー密度に優れた電池を構成できる反面、充放電時の活物質の膨張・収縮による体積変化も大きく、活物質層が変形したり、電極から活物質が脱離しやすいという問題も有していた。よって、かような負極活物質を含む電極に本発明を適用することによって、活物質の膨張・収縮による上記問題を十分に抑制できるという本発明の効果がより顕著なものとなる。なお、これらの負極活物質は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。   Among the active materials, it preferably contains a carbon material and / or at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, and Zn. Or it is more preferable that the element of Sn is included. Although these negative electrode active materials can constitute a battery having excellent capacity and energy density, the volume change due to expansion / contraction of the active material during charging / discharging is large, and the active material layer is deformed or the active material is detached from the electrode. It also had the problem of being easily separated. Therefore, by applying the present invention to an electrode containing such a negative electrode active material, the effect of the present invention that the above-mentioned problem due to expansion / contraction of the active material can be sufficiently suppressed becomes more remarkable. In addition, these negative electrode active materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

なお、負極活物質の粒子径や形状は、特に制限されず、上述の正極活物質と同様の形態を取りうるので、ここでは詳細な説明を省略する。   Note that the particle diameter and shape of the negative electrode active material are not particularly limited, and can take the same form as the above-described positive electrode active material, and thus detailed description thereof is omitted here.

[溶媒]
活物質スラリーには、該スラリーの粘度を調整するために溶媒が添加されうる。かようなスラリー粘度調整溶媒としては、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挙げられる。
[solvent]
A solvent may be added to the active material slurry to adjust the viscosity of the slurry. Such a slurry viscosity adjusting solvent is not particularly limited, and examples thereof include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, and methylformamide.

[導電助剤]
導電助剤とは、活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト等のカーボン粉末や、気相成長炭素繊維(VGCF;登録商標)等の種々の炭素繊維、膨張黒鉛などが挙げられる。しかし、導電助剤がこれらに限定されないことはいうまでもない。
[Conductive aid]
A conductive support agent means the additive mix | blended in order to improve the electroconductivity of an active material layer. Examples of the conductive aid include carbon powders such as acetylene black, carbon black, ketjen black, and graphite, various carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF; registered trademark), expanded graphite, and the like. However, it goes without saying that the conductive aid is not limited to these.

[バインダ]
バインダは、活物質層中の構成部材同士または活物質層と集電体とを結着させて電極構造を維持する目的で添加される。バインダとしては、特に制限はないが、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリイミド、PTFE、SBRなどの合成ゴム系バインダ等が挙げられる。しかし、バインダがこれらに限定されないことはいうまでもない。
[Binder]
The binder is added for the purpose of maintaining the electrode structure by binding the constituent members in the active material layer or the active material layer and the current collector. The binder is not particularly limited, and synthetic rubber binders such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polyimide, PTFE, and SBR can be used. However, it goes without saying that the binder is not limited to these.

活物質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活物質を含む固形分および溶媒よりインク化される。活物質ならびに必要に応じて添加されうる導電助剤および結着剤などの各成分を混合・分散する順序は特に制限されない。これらの全ての成分を同時に混合・分散してもよいし、成分毎に段階的に混合・分散するようにしてもよい。なお、各成分の配合比は二次電池用電極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 active material slurry is converted into an ink from a solid content containing the active material and a solvent using a homogenizer or a kneader. There are no particular restrictions on the order in which the active material and the components such as the conductive additive and the binder that can be added as necessary are mixed and dispersed. All these components may be mixed and dispersed at the same time, or may be mixed and dispersed step by step for each component. In addition, the compounding ratio of each component can be adjusted with reference to the known knowledge about the electrode for secondary batteries suitably.

上記活物質スラリーを調製した後、これを多孔質部材の一方の面に塗布し、活物質層を形成する。   After preparing the active material slurry, this is applied to one surface of the porous member to form an active material layer.

[多孔質部材]
多孔質部材は、活物質層中に含まれる活物質のうち、粒子径が小さいものを保持できる形状であれば特に制限はなく、多孔質膜状、メッシュ状などの従来公知の形状を適宜採用することができる。また、多孔質部材の材料も特に制限はなく、例えば、金属、金属酸化物、および合金、高分子材料、ならびに炭素材料などが挙げられる。
[Porous member]
The porous member is not particularly limited as long as the active material contained in the active material layer has a shape capable of holding a material having a small particle diameter, and a conventionally known shape such as a porous film shape or a mesh shape is appropriately adopted. can do. The material of the porous member is not particularly limited, and examples thereof include metals, metal oxides and alloys, polymer materials, and carbon materials.

金属、金属酸化物、および合金に含まれる金属としては、特に制限はないが、Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、Cr、Sn、Zn、In、Sb、およびKを用いることが好ましい。かような金属、金属酸化物、または合金は耐熱性に優れるため、電極製造時の加熱に十分耐えることができる。このうち、耐電位性の観点から、Al、Ni、またはCuを含むことが好ましい。   The metal contained in the metal, metal oxide, and alloy is not particularly limited, but Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, Cr, Sn, Zn, In, Sb, and K are preferably used. . Since such a metal, metal oxide, or alloy has excellent heat resistance, it can sufficiently withstand heating during electrode production. Among these, it is preferable that Al, Ni, or Cu is contained from a viewpoint of electric potential resistance.

高分子材料としては、ポリエチレン(PE;高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE))、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)、ポリアミドイミド(PAI)、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)、ポリスチレン(PS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリスルホン(PSF)、ポリアリレート(PAR)およびなどの熱可塑性樹脂;アラミド、ポリイミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、およびアルキド樹脂などの熱硬化性樹脂;ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、およびポリオキサジアゾールなどの導電性高分子材料などが挙げられる。このうち、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド、およびポリイミドからなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。   Polymer materials include polyethylene (PE; high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE)), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyethernitrile (PEN), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyamide (PA), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC) ), Polyvinylidene fluoride (PVdF), polystyrene (PS), polyetheretherketone (PEEK), polyethersulfone (PES), polysulfone (PSF), polyarylate (PAR) and the like Plastic resins: Thermosetting resins such as aramid, polyimide, phenolic resin, epoxy resin, melamine resin, urea resin, and alkyd resin; polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyacrylonitrile, and polyoxa Examples thereof include conductive polymer materials such as diazole. Among these, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, aramid, and polyimide.

炭素材料としては、例えば、炭素繊維などが挙げられるが、これに制限されるものではない。   Examples of the carbon material include carbon fiber, but are not limited thereto.

なお、これらの金属、金属酸化物、および合金、高分子材料、ならびに炭素材料は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いても構わない。   In addition, these metals, metal oxides, alloys, polymer materials, and carbon materials may be used alone or in combination of two or more.

多孔質部材の平均孔径は、使用する活物質の粒子のサイズおよび分布により適宜選択することができる。好ましくは、多孔質部材の平均孔径が活物質の累積粒度分布におけるd50よりも小さく、d10よりも大きくなるものを使用する。平均孔径がかような範囲にある多孔質部材を採用することによって、多孔質部材の孔内に適度な大きさおよび量の活物質粒子を充填させることができるために、活物質層の変形や、電極からの活物質の脱離を効果的に抑制することができる。もしも、多孔質部材の平均孔径が過度に小さすぎると、多孔質部材の孔内に活物質が入り込めなくなる虞がある。これにより、多孔質部材の孔外にも粒子径の小さい活物質が配置される可能性がある。また、多孔質部材の平均孔径が過度に大きすぎても、粒子径の小さな活物質を選択的に多孔質部材の孔内に充填することが困難となる。よって、この場合も多孔質部材の孔外に粒子径の小さい活物質が配置されることとなる。これらの原因により、活物質同士間の空隙が小さくなってしまい、膨張代が確保できなくなるので、活物質の変形や、活物質の微細化を伴う活物質の脱離を抑制する効果が十分に発揮されない虞がある。なお、本明細書において、「累積粒度分布」は、レーザー回折・散乱法の粒度分布測定装置により計測されたものを採用する。該累積粒度分布におけるd50は、累積値が50%を示す粒子径を意味し、d10は累積値が10%を示す粒子径を意味する。ここでいう「粒子径」とは、粒子の輪郭線上の任意の2点間の距離のうち、最大の距離を意味する。かような累積粒度分布は、例えば、日機装株式会社製のマイクロトラック粒度分布測定装置(型式HRA9320−X100)等を用いて測定することができる。   The average pore diameter of the porous member can be appropriately selected depending on the size and distribution of the active material particles used. Preferably, a porous member having an average pore size smaller than d50 in the cumulative particle size distribution of the active material and larger than d10 is used. By adopting a porous member having an average pore diameter in such a range, it is possible to fill the pores of the porous member with active material particles of an appropriate size and amount. The detachment of the active material from the electrode can be effectively suppressed. If the average pore diameter of the porous member is too small, the active material may not enter the pores of the porous member. Thereby, an active material with a small particle diameter may be arrange | positioned also outside the hole of a porous member. Moreover, even if the average pore diameter of the porous member is excessively large, it becomes difficult to selectively fill the pores of the porous member with an active material having a small particle diameter. Therefore, also in this case, an active material having a small particle diameter is disposed outside the pores of the porous member. Due to these causes, the gap between the active materials becomes small, and the expansion allowance cannot be secured, so the effect of suppressing the deformation of the active material and the detachment of the active material accompanied by the refinement of the active material is sufficient. There is a risk that it will not be demonstrated. In this specification, “cumulative particle size distribution” is measured by a particle size distribution measuring apparatus using a laser diffraction / scattering method. In the cumulative particle size distribution, d50 means a particle diameter having a cumulative value of 50%, and d10 means a particle diameter having a cumulative value of 10%. The “particle diameter” as used herein means the maximum distance among the distances between any two points on the particle outline. Such a cumulative particle size distribution can be measured using, for example, a microtrack particle size distribution measuring apparatus (model HRA9320-X100) manufactured by Nikkiso Co., Ltd.

多孔質部材の空孔率は、より多くの活物質を充填させることができる観点から大きいほうが好ましいが、多孔質部材の構造上の問題から上限は98%程度である。   The porosity of the porous member is preferably larger from the viewpoint that more active materials can be filled, but the upper limit is about 98% due to the structural problem of the porous member.

活物質スラリーを多孔質部材の一方の面に塗布する方法は、特に制限はなく、ダイコーター法、スクリーン印刷法、ドクターブレード法などの従来公知の方法を適宜採用することができる。そして、塗布した活物質スラリーから溶媒を乾燥させることにより、活物質層を形成する。   The method for applying the active material slurry to one surface of the porous member is not particularly limited, and conventionally known methods such as a die coater method, a screen printing method, and a doctor blade method can be appropriately employed. Then, the active material layer is formed by drying the solvent from the applied active material slurry.

このように、活物質スラリーを多孔質部材の表面に塗布することにより、活物質スラリーに含まれる活物質のうち、粒子径が小さいもの多孔質部材の孔内に選択的に保持させることができる。よって、多孔質部材の孔外に位置する活物質は、粒子径が大きく、隣り合う活物質同士の空隙も大きくなる。これにより、活物質の膨張代を確保することができるため、活物質の膨張・収縮に伴う活物質層の変形や、電極からの活物質の脱離を抑制することができる。   Thus, by applying the active material slurry to the surface of the porous member, among the active materials contained in the active material slurry, it can be selectively held in the pores of the porous member having a small particle diameter. . Therefore, the active material located outside the pores of the porous member has a large particle diameter and a large gap between adjacent active materials. Thereby, since the expansion allowance of the active material can be ensured, the deformation of the active material layer accompanying the expansion / contraction of the active material and the detachment of the active material from the electrode can be suppressed.

なお、多孔質部材の一方の面に活物質層を形成した後、多孔質部材の他方の面に同様に活物質スラリーを塗布して乾燥させることにより、活物質層の中間に多孔質部材を配置してもよい。   After forming the active material layer on one surface of the porous member, the active material slurry is similarly applied to the other surface of the porous member and dried, so that the porous member is placed in the middle of the active material layer. You may arrange.

本形態の製造方法における第2の工程では、上記第1の工程で形成した活物質層を集電体に接合する。   In the second step in the manufacturing method of the present embodiment, the active material layer formed in the first step is joined to the current collector.

[集電体]
集電体は導電性材料から構成され、その一方の面または両面に活物質層が配置される。集電体を構成する材料に特に制限はなく、例えば、金属や、導電性高分子材料または非導電性高分子材料に導電性フィラーが添加された導電性を有する樹脂が採用されうる。
[Current collector]
The current collector is made of a conductive material, and an active material layer is disposed on one side or both sides thereof. There is no particular limitation on the material constituting the current collector, and for example, a conductive resin in which a conductive filler is added to a metal or a conductive polymer material or a non-conductive polymer material may be employed.

金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、銅などが挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。なかでも、電子伝導性や電池作動電位の観点からは、アルミニウム、ステンレス鋼、および銅が好ましい。   Examples of the metal include aluminum, nickel, iron, stainless steel, titanium, and copper. In addition to these, a clad material of nickel and aluminum, a clad material of copper and aluminum, or a plating material of a combination of these metals can be preferably used. Moreover, the foil by which aluminum is coat | covered on the metal surface may be sufficient. Of these, aluminum, stainless steel, and copper are preferable from the viewpoints of electronic conductivity and battery operating potential.

また、導電性高分子材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、およびポリオキサジアゾールなどが挙げられる。かような導電性高分子材料は、導電性フィラーを添加しなくても十分な導電性を有するため、製造工程の容易化または集電体の軽量化の点において有利である。   Examples of the conductive polymer material include polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyacrylonitrile, and polyoxadiazole. Since such a conductive polymer material has sufficient conductivity without adding a conductive filler, it is advantageous in terms of facilitating the manufacturing process or reducing the weight of the current collector.

非導電性高分子材料としては、例えば、ポリエチレン(PE;高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE))、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)、ポリアミドイミド(PAI)、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)、およびポリスチレン(PS)などが挙げられる。かような非導電性高分子材料は、優れた耐電位性または耐溶媒性を有しうる。   Examples of non-conductive polymer materials include polyethylene (PE; high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE)), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyimide ( PI), polyamideimide (PAI), polyamide (PA), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), Examples include polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVdF), and polystyrene (PS). Such a non-conductive polymer material may have excellent potential resistance or solvent resistance.

上記の導電性高分子材料または非導電性高分子材料には、必要に応じて導電性フィラーが添加されうる。特に、集電体の基材となる樹脂が非導電性高分子のみからなる場合は、樹脂に導電性を付与するために必然的に導電性フィラーが必須となる。導電性フィラーは、導電性を有する物質であれば特に制限なく用いることができる。例えば、導電性、耐電位性、またはリチウムイオン遮断性に優れた材料として、金属および導電性カーボンなどが挙げられる。金属としては、特に制限はないが、Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、Cr、Sn、Zn、In、Sb、およびKからなる群から選択される少なくとも1種の金属もしくはこれらの金属を含む合金または金属酸化物を含むことが好ましい。また、導電性カーボンとしては、特に制限はないが、アセチレンブラック、バルカン、ブラックパール、カーボンナノファイバー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノバルーン、およびフラーレンからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。導電性フィラーの添加量は、集電体に十分な導電性を付与できる量であれば特に制限はなく、一般的には、5〜35質量%程度である。   A conductive filler may be added to the conductive polymer material or the non-conductive polymer material as necessary. In particular, when the resin used as the base material of the current collector is made of only a non-conductive polymer, a conductive filler is inevitably necessary to impart conductivity to the resin. The conductive filler can be used without particular limitation as long as it is a substance having conductivity. For example, metals, conductive carbon, etc. are mentioned as a material excellent in electroconductivity, electric potential resistance, or lithium ion barrier | blocking property. The metal is not particularly limited, but at least one metal selected from the group consisting of Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, Cr, Sn, Zn, In, Sb, and K, or these metals It is preferable to contain an alloy or metal oxide containing. The conductive carbon is not particularly limited, but is at least selected from the group consisting of acetylene black, vulcan, black pearl, carbon nanofiber, ketjen black, carbon nanotube, carbon nanohorn, carbon nanoballoon, and fullerene. It is preferable that 1 type is included. The amount of the conductive filler added is not particularly limited as long as it is an amount capable of imparting sufficient conductivity to the current collector, and is generally about 5 to 35% by mass.

本形態にかかる集電体は、上記の導電性高分子材料または非導電性高分子材料に導電性フィラーが添加されてなる樹脂から構成される、導電性を有する樹脂層を含むことが好ましい。導電性を有する樹脂層は、金属からなる集電体よりも面方向の電気抵抗が高いために、電池に釘などの金属棒が刺さった場合であっても、金属棒への電流集中を抑制することができ、電池の加熱または発火などを防ぐことができる。また、導電性を有する樹脂層は、活物質層との接触抵抗が高いために、活物質層が変形したり、活物質が脱離したりした場合に、金属からなる集電体と比較して電極の電気抵抗が急増しやすいという問題点を有していた。しかしながら、本発明によると、活物質の膨張による活物質の微細化を防ぐことができるため、導電性を有する樹脂層を集電体としても用いた場合であっても、活物質層の変形や、集電体から活物質の脱離が抑制され、電極の電気抵抗の急増を防ぐことができる。特に、後述の双極型二次電池においては面厚方向の電気抵抗の低減が重要である。よって、導電性を有する樹脂層を集電体とする双極型電極に本発明を適用することによって、本発明の効果が顕著に発揮されうる。   The current collector according to this embodiment preferably includes a conductive resin layer composed of a resin obtained by adding a conductive filler to the conductive polymer material or the non-conductive polymer material. The conductive resin layer has higher electrical resistance in the surface direction than the current collector made of metal, so even if a metal bar such as a nail is stuck in the battery, current concentration on the metal bar is suppressed. The battery can be prevented from being heated or ignited. In addition, since the conductive resin layer has a high contact resistance with the active material layer, when the active material layer is deformed or the active material is detached, it is compared with a current collector made of metal. There has been a problem that the electrical resistance of the electrode tends to increase rapidly. However, according to the present invention, since the active material can be prevented from being refined due to the expansion of the active material, even when the conductive resin layer is used as a current collector, the deformation of the active material layer or Further, desorption of the active material from the current collector is suppressed, and a rapid increase in the electrical resistance of the electrode can be prevented. In particular, in the bipolar secondary battery described later, it is important to reduce the electric resistance in the surface thickness direction. Therefore, the effect of the present invention can be remarkably exhibited by applying the present invention to a bipolar electrode having a conductive resin layer as a current collector.

集電体の大きさは、電池の使用用途に応じて決定される。例えば、高エネルギー密度が要求される大型の電池に用いられるのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。集電体の厚さについても特に制限はないが、通常は1〜100μm程度である。   The size of the current collector is determined according to the intended use of the battery. For example, if it is used for a large battery that requires a high energy density, a current collector having a large area is used. Although there is no restriction | limiting in particular also about the thickness of a collector, Usually, it is about 1-100 micrometers.

活物質層と集電体との接合方法は、特に制限はなく、従来公知の方法を適宜採用することができる。例えば、活物質層と集電体との間に接着剤を塗布して張り合わせることによって接合してもよいし、ホットプレスによって熱融着することによって接合してもよい。   The method for joining the active material layer and the current collector is not particularly limited, and a conventionally known method can be appropriately employed. For example, the bonding may be performed by applying and bonding an adhesive between the active material layer and the current collector, or may be performed by heat-sealing by hot pressing.

以上の二次電池用電極の製造方法によって製造される電極および該電極を用いた二次電池もまた、本発明の技術的範囲に属する。以下、図面を参照しながら、本形態を説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみに制限されない。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。   The electrode produced by the above method for producing an electrode for a secondary battery and the secondary battery using the electrode also belong to the technical scope of the present invention. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention should be determined based on the description of the scope of claims, and is not limited to the following embodiments. 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.

<電極>
本形態の二次電池用電極は、集電体と、活物質を含む活物質層と、多孔質部材と、が順次配置されてなる。そして、活物質の少なくとも一部が、多孔質部材の孔内に存在し、多孔質部材の孔外に存在する活物質の平均粒子径が、多孔質部材の孔内に存在する活物質の平均粒子径よりも大きい。
<Electrode>
In the secondary battery electrode of this embodiment, a current collector, an active material layer containing an active material, and a porous member are sequentially arranged. And at least a part of the active material is present in the pores of the porous member, and the average particle diameter of the active material existing outside the pores of the porous member is the average of the active material existing in the pores of the porous member. It is larger than the particle size.

図1は、本発明の一実施形態にかかる二次電池用電極を模式的に表した断面図である。図1によると、電極1Aは、集電体2の一方の面に負極活物質層3および多孔質部材4が順次配置されてなる。集電体2はポリプロピレンに導電性フィラーとしてのケッチェンブラック(図示せず)が分散されてなる導電性を有する樹脂層からなる。負極活物質層3は負極活物質としてケイ素粉末(図示せず)を含む。多孔質部材4は、ポリエチレン製の多孔質フィルムからなる。図1に示すように、負極活物質層3の一部が多孔質部材4の孔内に入り込んだ構造を有している。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention. According to FIG. 1, the electrode 1 </ b> A has a negative electrode active material layer 3 and a porous member 4 sequentially disposed on one surface of a current collector 2. The current collector 2 is made of a conductive resin layer in which ketjen black (not shown) as a conductive filler is dispersed in polypropylene. The negative electrode active material layer 3 contains silicon powder (not shown) as the negative electrode active material. The porous member 4 is made of a polyethylene porous film. As shown in FIG. 1, the anode active material layer 3 has a structure in which a part of the anode active material layer 3 enters the pores of the porous member 4.

図2は、図1の電極1Aの一部を拡大した図である。図2によると、負極活物質層3にはケイ素粉末(5a、5b)が含まれる。ここで、多孔質部材4の孔外に存在するケイ素粉末5aは、多孔質部材4の孔内に存在するケイ素粉末5aよりも平均粒子径が大きい。すなわち、粒子径が小さいケイ素粉末5bが選択的に多孔質部材4の孔内に充填された状態で配置されるために、多孔質部材4の孔外の粒子径が大きいケイ素粉末5a同士間の空隙が大きくなる(ケイ素粉末5bがケイ素粉末5a間の空隙を埋めない)。該空隙はケイ素粉末5aの膨張代としての役割を果たすため、充放電によってケイ素粉末5aが膨張した場合でも、隣り合うケイ素粉末5aに力がかかりにくくなる。よって、負極活物質層3の変形や、電極からのケイ素粉末5aの脱離が抑制される。   FIG. 2 is an enlarged view of a part of the electrode 1A of FIG. According to FIG. 2, the negative electrode active material layer 3 contains silicon powder (5a, 5b). Here, the silicon powder 5 a existing outside the pores of the porous member 4 has a larger average particle diameter than the silicon powder 5 a existing inside the pores of the porous member 4. That is, since the silicon powder 5b having a small particle diameter is selectively placed in the pores of the porous member 4, the silicon powder 5a having a large particle diameter outside the pores of the porous member 4 is disposed between the silicon powders 5a. The voids become large (the silicon powder 5b does not fill the voids between the silicon powders 5a). Since the voids serve as an expansion allowance for the silicon powder 5a, even when the silicon powder 5a expands due to charge / discharge, it is difficult to apply force to the adjacent silicon powder 5a. Therefore, deformation of the negative electrode active material layer 3 and detachment of the silicon powder 5a from the electrode are suppressed.

また、図1および2の電極1Aにおいては、多孔質部材4が集電体2と対向する側の最外層に位置し、該多孔質部材4の孔の上部分(紙面の上側)にはケイ素粉末5bが充填されていない。かような構造を有することにより該多孔質部材4は、隣りあう電極同士の接触による短絡を防ぐセパレータとしての機能も併せ持つ。このように、多孔質部材がセパレータとしての機能する場合には、多孔質部材の厚さは100〜150μm程度とすることが好ましい。   1 and 2, the porous member 4 is located in the outermost layer on the side facing the current collector 2, and silicon is formed in the upper portion (upper side of the drawing) of the porous member 4. The powder 5b is not filled. By having such a structure, the porous member 4 also has a function as a separator that prevents a short circuit due to contact between adjacent electrodes. Thus, when the porous member functions as a separator, the thickness of the porous member is preferably about 100 to 150 μm.

図3は、本発明の他の一実施形態にかかる二次電池用電極を模式的に表した断面図である。図1によると、電極1Bは、集電体2の一方の面に負極活物質層3および多孔質部材4が順次配置され、負極活物質層3の中間に多孔質部材4が配置された構造を有する。   FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a secondary battery electrode according to another embodiment of the present invention. According to FIG. 1, the electrode 1 </ b> B has a structure in which the negative electrode active material layer 3 and the porous member 4 are sequentially arranged on one surface of the current collector 2, and the porous member 4 is arranged in the middle of the negative electrode active material layer 3. Have

図4は、図3の電極1Bの一部を拡大した図である。図4によると、負極活物質層3にはケイ素粉末(5a、5b)が含まれる。ここで、多孔質部材4の孔外に存在するケイ素粉末5aは、多孔質部材4の孔内に存在するケイ素粉末5aよりも平均粒子径が大きい。電極1Bにおいても、上記図2の電極1Aと同様に、ケイ素粉末5a同士間の空隙は膨張代としての役割を果たす。よって、ケイ素粉末5aが膨張した場合であっても、負極活物質層3の変形や、電極からのケイ素粉末5aの脱離が抑制される。   FIG. 4 is an enlarged view of a part of the electrode 1B of FIG. According to FIG. 4, the negative electrode active material layer 3 contains silicon powder (5a, 5b). Here, the silicon powder 5 a existing outside the pores of the porous member 4 has a larger average particle diameter than the silicon powder 5 a existing inside the pores of the porous member 4. Also in the electrode 1B, the gap between the silicon powders 5a serves as an expansion allowance, as in the electrode 1A in FIG. Therefore, even when the silicon powder 5a expands, deformation of the negative electrode active material layer 3 and detachment of the silicon powder 5a from the electrode are suppressed.

また、図3および4のように負極活物質層3の中間に多孔質部材を配置することにより、結果的に、多孔質部材4の孔外に位置する部分の負極活物質層3の厚みが小さくなる。これにより、多孔質部材4の孔内にケイ素粉末5bが充填されることによって生じるアンカー効果がより向上し、負極活物質層3の変形や、電極からの活物質の脱離が効果的に抑制される。このように、多孔質部材が活物質層の中間に位置する場合には、多孔質部材の厚さは10〜50μm程度とすることが好ましい。   Further, by disposing the porous member in the middle of the negative electrode active material layer 3 as shown in FIGS. 3 and 4, as a result, the thickness of the negative electrode active material layer 3 in the portion located outside the hole of the porous member 4 is reduced. Get smaller. As a result, the anchor effect generated by filling the pores of the porous member 4 with the silicon powder 5b is further improved, and the deformation of the negative electrode active material layer 3 and the detachment of the active material from the electrode are effectively suppressed. Is done. Thus, when a porous member is located in the middle of an active material layer, it is preferable that the thickness of a porous member shall be about 10-50 micrometers.

なお、本明細書において、「集電体と、活物質を含む活物質層と、多孔質部材と、が順次配置」とは、集電体と活物質層とが接する面よりも活物質層側に多孔質部材が存在することを意味する。よって、上述の図1のように、活物質層の集電体と接していない面側に多孔質部材が存在する形態であってもよいし、図3のように活物質層の中間に多孔質部材が存在する形態であってもよい。また、図1および図3の形態においては、活物質層は集電体の一方の面にのみ形成されているが、他方の面に活物質層が形成される形態ももちろん含まれる。   Note that in this specification, “the current collector, the active material layer containing the active material, and the porous member are sequentially disposed” means that the active material layer is more than the surface where the current collector is in contact with the active material layer. It means that there is a porous member on the side. Therefore, as shown in FIG. 1 described above, a form in which the porous member is present on the side of the active material layer that is not in contact with the current collector may be present, or as shown in FIG. The form which a quality member exists may be sufficient. 1 and 3, the active material layer is formed only on one surface of the current collector, but it is needless to say that the active material layer is formed on the other surface.

電極に含まれる各構成部材については、上記二次電池用電極の製造方法で説明したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。   Since each constituent member included in the electrode is as described in the method for manufacturing the secondary battery electrode, detailed description thereof is omitted here.

<二次電池>
図5は、本形態に係る双極型でない積層型のリチウムイオン二次電池(以下、単に「リチウムイオン電池」とも称する)の全体構造を模式的に表した断面概略図である。
<Secondary battery>
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view schematically showing the overall structure of a stacked lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as “lithium ion battery”) according to this embodiment.

図5に示すように、本実施形態のリチウムイオン電池10は、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素17が、電池外装材であるラミネートフィルム22の内部に封止された構造を有する。詳しくは、高分子−金属複合ラミネートフィルムを電池外装材として用いて、その周辺部の全部を熱融着にて接合することにより、発電要素17を収納し密封した構成を有している。   As shown in FIG. 5, the lithium ion battery 10 of the present embodiment has a structure in which a substantially rectangular power generation element 17 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a laminate film 22 that is a battery exterior material. Have. Specifically, the power generation element 17 is housed and sealed by using a polymer-metal composite laminate film as a battery exterior material and joining all of its peripheral parts by thermal fusion.

発電要素17は、正極集電体11の両面(発電要素の最下層用および最上層用は片面のみ)に正極活物質層12が配置された正極と、電解質層13と、負極集電体14の両面に負極活物質層15が配置された負極とを積層した構成を有している。具体的には、1つの正極活物質層12とこれに隣接する負極活物質層15とが、電解質層13を介して対向するようにして、正極、電解質層13、負極がこの順に積層されている。   The power generation element 17 includes a positive electrode in which the positive electrode active material layer 12 is disposed on both surfaces of the positive electrode current collector 11 (only one side for the lowermost layer and the uppermost layer of the power generation element), an electrolyte layer 13, and a negative electrode current collector 14. The negative electrode in which the negative electrode active material layer 15 is disposed on both sides of the negative electrode is laminated. Specifically, the positive electrode, the electrolyte layer 13 and the negative electrode are laminated in this order so that one positive electrode active material layer 12 and the negative electrode active material layer 15 adjacent thereto face each other with the electrolyte layer 13 therebetween. Yes.

これにより、隣接する正極、電解質層13および負極は、1つの単電池層16を構成する。したがって、本実施形態のリチウムイオン電池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。また、単電池層16の外周には、隣接する正極集電体11と負極集電体14との間を絶縁するためのシール部(絶縁層)が設けられていてもよい。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が配置されている。なお、図5とは正極および負極の配置を逆にすることで、発電要素17の両最外層に最外層負極集電体が位置するようにし、該最外層負極集電体の片面のみに負極活物質層が配置されているようにしてもよい。   As a result, the adjacent positive electrode, electrolyte layer 13 and negative electrode constitute one single cell layer 16. Therefore, it can be said that the lithium ion 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. Further, a seal portion (insulating layer) for insulating between the adjacent positive electrode current collector 11 and negative electrode current collector 14 may be provided on the outer periphery of the unit cell layer 16. The positive electrode active material layer 12 is disposed on only one side of the outermost positive electrode current collector 11 a located in both outermost layers of the power generation element 17. Note that the arrangement of the positive electrode and the negative electrode is reversed from that in FIG. 5 so that the outermost negative electrode current collector is positioned in both outermost layers of the power generation element 17, and the negative electrode is formed only on one side of the outermost layer negative electrode current collector. An active material layer may be arranged.

正極集電体11および負極集電体14には、各電極(正極および負極)と導通される正極集電板18および負極集電板19がそれぞれ取り付けられ、ラミネートフィルム22の端部に挟まれるようにラミネートフィルム22の外部に導出される構造を有している。正極集電板18および負極集電板19は、必要に応じて正極端子リード20および負極端子リード21を介して、各電極の正極集電体11および負極集電体14に超音波溶接や抵抗溶接等により取り付けられていてもよい。ただし、正極集電体11が延長されて正極集電板18とされ、ラミネートフィルム22から導出されていてもよい。同様に、負極集電体14が延長されて負極集電板19とされ、同様に電池外装材22から導出される構造としてもよい。   The positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 14 are attached with a positive electrode current collector plate 18 and a negative electrode current collector plate 19 that are electrically connected to the respective electrodes (positive electrode and negative electrode), and are sandwiched between end portions of the laminate film 22. Thus, it has a structure led out of the laminate film 22. The positive electrode current collector 18 and the negative electrode current collector 19 are connected to the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 14 of each electrode by ultrasonic welding or resistance via the positive electrode terminal lead 20 and the negative electrode terminal lead 21 as necessary. It may be attached by welding or the like. However, the positive electrode current collector 11 may be extended to form the positive electrode current collector plate 18 and may be led out from the laminate film 22. Similarly, the negative electrode current collector 14 may be extended to form a negative electrode current collector plate 19, which may be similarly derived from the battery exterior material 22.

なお、二次電池の他の形態としては、集電体の一方の面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成されてなる双極型電極が、電解質層を介して積層された双極型二次電池が挙げられる。上記リチウムイオン二次電池10と該双極型二次電池とは双方の電池内の電気的な接続形態(電極構造)が異なることを除いては、基本的には同様である。   As another form of the secondary battery, a bipolar electrode in which a positive electrode active material layer is formed on one surface of a current collector and a negative electrode active material layer is formed on the other surface is interposed through an electrolyte layer. Bipolar secondary batteries stacked in this manner can be given. The lithium ion secondary battery 10 and the bipolar secondary battery are basically the same except that the electrical connection form (electrode structure) in both batteries is different.

以下、本形態のリチウムイオン二次電池を構成する部材について簡単に説明するが、下記の形態のみに制限されることはなく、従来公知の形態も同様に採用されうる。   Hereinafter, although the member which comprises the lithium ion secondary battery of this form is demonstrated easily, it is not restrict | limited only to the following form, A conventionally well-known form may be employ | adopted similarly.

[電解質層]
電解質層は、正極活物質層と負極活物質層との間の空間的な隔壁(スペーサ)として機能する。また、これと併せて、充放電時における正負極間でのリチウムイオンの移動媒体である電解質を保持する機能をも有する。
[Electrolyte layer]
The electrolyte layer functions as a spatial partition (spacer) between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. In addition, it also has a function of holding an electrolyte that is a lithium ion transfer medium between the positive and negative electrodes during charging and discharging.

電解質層を構成する電解質に特に制限はなく、液体電解質、ならびに高分子ゲル電解質および高分子固体電解質などのポリマー電解質が適宜用いられうる。   There is no restriction | limiting in particular in the electrolyte which comprises an electrolyte layer, Polymer electrolytes, such as a liquid electrolyte and a polymer gel electrolyte and a polymer solid electrolyte, can be used suitably.

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る有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート(PC)などのカーボネート類が挙げられる。また、支持塩(リチウム塩)としては、LiN(SO、LiN(SOCF、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiSOCFなどの電極の活物質層に添加されうる化合物を同様に用いることができる。 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 used as the plasticizer include carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC). As the supporting salt (lithium salt), LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, electrodes such as LiAsF 6, LiSO 3 CF 3 A compound that can be added to the active material layer can be similarly used.

一方、ポリマー電解質は、電解液を含むゲル電解質と、電解液を含まない高分子固体電解質に分類される。   On the other hand, the polymer electrolyte is classified into a gel electrolyte containing an electrolytic solution and a polymer solid electrolyte containing no electrolytic solution.

ゲル電解質は、リチウムイオン伝導性を有するマトリックスポリマーに、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。リチウムイオン伝導性を有するマトリックスポリマーとしては、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)、およびこれらの共重合体などが挙げられる。かようなマトリックスポリマーには、リチウム塩などの電解質塩がよく溶解しうる。   The gel electrolyte has a configuration in which the above liquid electrolyte is injected into a matrix polymer having lithium ion conductivity. Examples of the matrix polymer having lithium ion conductivity include polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. In such a matrix polymer, an electrolyte salt such as a lithium salt can be well dissolved.

なお、電解質層が液体電解質やゲル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てもよい。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といったポリオレフィンやポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(PVdF−HFP)等の炭化水素、ガラス繊維などからなる微多孔膜が挙げられる。なお、上述の図1で表される電極を用いた場合は、多孔質部材がセパレータの機能も兼ね備えるため、別途セパレータを配置せずに二次電池を構成することができる。ただし、かような形態の電極を用いた場合にさらにセパレータを用いる場合は、セパレータの破損による内部短絡をより効果的に防ぐことが可能となる。   In addition, when an electrolyte layer is comprised from a liquid electrolyte or a gel electrolyte, you may use a separator for an electrolyte layer. Specific examples of the separator include a microporous film made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene, a hydrocarbon such as polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), glass fiber, or the like. In the case where the electrode shown in FIG. 1 is used, since the porous member also functions as a separator, the secondary battery can be configured without separately providing a separator. However, when a separator is further used when such an electrode is used, an internal short circuit due to breakage of the separator can be more effectively prevented.

高分子固体電解質は、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。したがって、電解質層が高分子固体電解質から構成される場合には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 polymer solid 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, when the electrolyte layer is composed of a polymer solid electrolyte, there is no fear of liquid leakage from the battery, and the battery reliability can be improved.

高分子ゲル電解質や高分子固体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揮しうる。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、電子線重合などの重合処理を施せばよい。なお、上記電解質は、電極の活物質層中に含まれていてもよい。   A matrix polymer of a polymer gel electrolyte or a polymer solid electrolyte can exhibit 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. In addition, the said electrolyte may be contained in the active material layer of an electrode.

[集電板]
リチウムイオン二次電池においては、電池外部に電流を取り出す目的で、集電体に電気的に接続された集電板(正極集電板および負極集電板)が外装材であるラミネートフィルムの外部に取り出されている。
[Current collector]
In a lithium ion secondary battery, for the purpose of extracting current outside the battery, a current collector plate (a positive current collector plate and a negative current collector plate) electrically connected to a current collector is external to the laminate film. Has been taken out.

集電板を構成する材料は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池用の集電板として従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。集電板の構成材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金等の金属材料が好ましい。軽量、耐食性、高導電性の観点から、より好ましくはアルミニウム、銅であり、特に好ましくはアルミニウムである。なお、正極集電板と負極集電板とでは、同一の材料が用いられてもよいし、異なる材料が用いられてもよい。   The material which comprises a current collector plate is not specifically limited, The well-known highly electroconductive material conventionally used as a current collector plate for lithium ion secondary batteries can be used. As a constituent material of the current collector plate, for example, metal materials such as aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof are preferable. From the viewpoint of light weight, corrosion resistance, and high conductivity, aluminum and copper are more preferable, and aluminum is particularly preferable. Note that the same material may be used for the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate, or different materials may be used.

[正極端子および負極端子リード]
図5に示すリチウムイオン電池10においては、正極端子リード20および負極端子リード21をそれぞれ介して、集電体は集電板と電気的に接続されている。
[Positive terminal and negative terminal lead]
In the lithium ion battery 10 shown in FIG. 5, the current collector is electrically connected to the current collector plate via the positive terminal lead 20 and the negative terminal lead 21.

正極および負極端子リードの材料は、公知のリチウムイオン電池で用いられるリードを用いることができる。なお、電池外装材から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆するのが好ましい。   As a material of the positive electrode and the negative electrode terminal lead, a lead used in a known lithium ion battery can be used. In addition, the parts removed from the battery exterior material should be heat-insulating so that they do not affect products (for example, automobile parts, especially electronic devices) by touching peripheral devices or wiring and causing leakage. It is preferable to coat with a heat shrinkable tube or the like.

[外装材]
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る。そのほか、図5に示すようなラミネートフィルム22を外装材として用いて、発電要素17をパックしてもよい。ラミネートフィルムは、例えば、ポリプロピレン、アルミニウム、ナイロンがこの順に積層されてなる3層構造として構成されうる。
[Exterior material]
A conventionally known metal can case can be used as the exterior material. In addition, the power generation element 17 may be packed using a laminate film 22 as shown in FIG. The laminate film can be configured as a three-layer structure in which, for example, polypropylene, aluminum, and nylon are laminated in this order.

本形態の電極を用いた二次電池は、上述のように、活物質層の変形や、電極からの活物質の脱離を抑制できることから、従来の二次電池と比較してサイクル特性を著しく向上させることができる。   As described above, the secondary battery using the electrode of this embodiment can suppress the deformation of the active material layer and the detachment of the active material from the electrode, so that the cycle characteristics are significantly higher than those of the conventional secondary battery. Can be improved.

また、上述の特許文献1の金属発泡体を使用した電極を用いて構成される二次電池では、金属発泡体と集電体が直接接する構造となっていたために、金属発泡体が集電体を突き破って穴あきが発生する虞があった。特に、双極型電極においては集電体が穴あきを起こすと隣りあう単電池層に電解液が流出入し、液絡を起こすという問題を有していた。また、電極がセパレータを介して積層されてなる構造を有する二次電池においても、金属発泡体とセパレータが直接接する構造となるために、セパレータの穴あきが発生する虞があった。セパレータの穴あきが発生すると、正極活物質層と負極活物質層とが直接接触することにより短絡を起こすという問題点も有していた。   Further, in the secondary battery configured using the electrode using the metal foam of Patent Document 1 described above, the metal foam is a current collector because the metal foam and the current collector are in direct contact with each other. There was a possibility that a hole might be generated. In particular, the bipolar electrode has a problem that when the current collector is perforated, the electrolyte flows into and out of the adjacent unit cell layers, causing a liquid junction. Further, even in a secondary battery having a structure in which electrodes are laminated via a separator, the metal foam and the separator are in direct contact with each other, so that there is a possibility that the separator is perforated. When the perforation of a separator generate | occur | produced, it also had the problem of causing a short circuit by a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer contacting directly.

さらに、特許文献1の電極は、活物質層全体に金属発泡体が挿入されている構造を有している。金属発泡体自体は充放電反応に関与しないため、体積当たりの電池容量が小さくなってしまうという問題点も有していた。   Furthermore, the electrode of Patent Document 1 has a structure in which a metal foam is inserted in the entire active material layer. Since the metal foam itself does not participate in the charge / discharge reaction, it has a problem that the battery capacity per volume is reduced.

しかしながら、本形態の電極を用いた二次電池は、特許文献1のような金属発泡体を用いずに電極を構成できるために、上述のような問題点を解消することができる。   However, since the secondary battery using the electrode of the present embodiment can be configured without using the metal foam as in Patent Document 1, the above-described problems can be solved.

<負極の作製>
[実施例1]
負極活物質としてケイ素粉末(累積粒度分布におけるd50が2μm、d10が0.1μm)を85質量部、導電助剤としてカーボン粉末を5質量部、バインダとしてポリイミド前駆体樹脂を10質量部、およびスラリー粘度調整剤としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を適量混合し、負極活物質スラリーを調製した。該負極活物質スラリーを多孔質部材としてのポリエチレンからなる多孔質フィルム(大きさ3cm×3cm、厚さ25μm、平均孔径0.5μm)に、ダイコーターを用いて塗布、乾燥して、多孔質部材−活物質層積層体を得た。
<Production of negative electrode>
[Example 1]
85 parts by mass of silicon powder (d50 in cumulative particle size distribution is 2 μm, d10 is 0.1 μm) as a negative electrode active material, 5 parts by mass of carbon powder as a conductive additive, 10 parts by mass of polyimide precursor resin as a binder, and slurry An appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was mixed as a viscosity modifier to prepare a negative electrode active material slurry. The negative electrode active material slurry is applied to a porous film (size: 3 cm × 3 cm, thickness: 25 μm, average pore diameter: 0.5 μm) made of polyethylene as a porous member using a die coater, and then dried. -An active material layer laminate was obtained.

銅集電箔(大きさ3cm×3cm、厚さ20μm)の一方の面に、導電性フィラーとしてのカーボンファイバー「VGCF」(登録商標(気相法炭素繊維)、昭和電工社製)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)分散液を、VGCF:PVDFが1:1(質量比)となるように混合して作成した接着剤溶液を塗布した。そして、この接着剤を塗布した面に、上記で作製した多孔質部材−活物質層積層体の活物質層側を張り合わせ、接合することによって、負極を完成させた。   On one surface of a copper current collector foil (size 3 cm × 3 cm, thickness 20 μm), carbon fiber “VGCF” (registered trademark (vapor phase carbon fiber), manufactured by Showa Denko KK) as a conductive filler and binder An adhesive solution prepared by mixing the polyvinylidene fluoride (PVDF) dispersion as VGCF: PVDF so as to be 1: 1 (mass ratio) was applied. And the negative electrode was completed by bonding together and bonding the active material layer side of the porous member-active material layer laminated body produced above to the surface which apply | coated this adhesive agent.

[実施例2]
集電体として、ポリプロピレンに、導電性フィラーとしてのケッチェンブラックが10質量%分散されてなる、導電性を有する樹脂層を用いた。そして、集電体と多孔質部材−活物質層積層体とを、ホットプレスを用いて接合した。これ以外は実施例1と同様の方法で負極を作製した。
[Example 2]
As the current collector, a conductive resin layer in which 10% by mass of ketjen black as a conductive filler was dispersed in polypropylene was used. And the electrical power collector and the porous member-active material layer laminated body were joined using the hot press. Except for this, a negative electrode was produced in the same manner as in Example 1.

[比較例1]
多孔質部材を用いずに、集電体に負極活物質スラリーを直接塗布、乾燥したことを除いては、実施例1と同様の方法で負極を作製した。
[Comparative Example 1]
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode active material slurry was directly applied to the current collector and dried without using the porous member.

[比較例2]
ニッケル製発泡金属(空孔率90%、大きさ3cm×3cm、厚さ100μm)を負極活物質スラリーを含浸、乾燥することによって、活物質が発泡金属の孔内に担持されてなる発泡金属−活物質複合体を得た。該発泡金属−活物質複合体を多孔質部材−活物質層積層体に換えて用いたことを除いては、実施例1と同様の方法で負極を作製した。
[Comparative Example 2]
A foam metal formed by impregnating and drying a negative electrode active material slurry with nickel foam metal (porosity 90%, size 3 cm × 3 cm, thickness 100 μm) and drying the active material in the pores of the foam metal— An active material complex was obtained. A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the foam metal-active material composite was used instead of the porous member-active material layer laminate.

[比較例3]
多孔質部材を用いずに、集電体に負極活物質スラリーを直接塗布、乾燥したことを除いては、実施例2と同様の方法で負極を作製した。
[Comparative Example 3]
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 2 except that the negative electrode active material slurry was directly applied to the current collector and dried without using the porous member.

<正極の作製>
正極活物質としてニッケル酸リチウム粉末を90質量部、導電助剤としてカーボンブラックを5質量部、バインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を5質量%、およびスラリー粘度調整剤としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を適量混合し、正極活物質スラリーを調製した。アルミニウム集電箔(大きさ3cm×3cm、厚さ20μm)の一方の面に該正極活物質スラリーをダイコーターを用いて塗布、乾燥、圧延することによって、正極を作製した。
<Preparation of positive electrode>
90 parts by mass of lithium nickelate powder as a positive electrode active material, 5 parts by mass of carbon black as a conductive additive, 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone as a slurry viscosity modifier An appropriate amount of (NMP) was mixed to prepare a positive electrode active material slurry. The positive electrode active material slurry was applied to one surface of an aluminum current collector foil (size 3 cm × 3 cm, thickness 20 μm) using a die coater, dried, and rolled to produce a positive electrode.

<電池の作製>
電解液として、エチレンカーボネート(EC):ジエチレンカーボネート(DEC)=2:3(体積比)の混合溶媒に、リチウム塩であるLiPFが1.0モル/リットルの濃度で溶解した溶液を準備した。
<Production of battery>
As an electrolytic solution, a solution in which LiPF 6 as a lithium salt was dissolved at a concentration of 1.0 mol / liter in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC): diethylene carbonate (DEC) = 2: 3 (volume ratio) was prepared. .

上記で作製した正極および負極を、セパレータ(ポリエチレン多孔質膜)を介して積層し、積層体をアルミラミネートフィルムからなる袋に入れ、上記電解液を注入し、封止・成形することによって積層型のリチウムイオン二次電池を完成させた。   The above-prepared positive electrode and negative electrode are laminated via a separator (polyethylene porous membrane), the laminate is placed in a bag made of an aluminum laminate film, the electrolyte is injected, and the laminate is molded and sealed. The lithium ion secondary battery was completed.

<充放電特性試験>
上記で作製したリチウムイオン二次電池について充放電特性試験を行った。各電池を25℃の恒温槽中で、定電流定電圧方式(CCCV、電流0.5C、セル電圧4.2V)で充電して、10分間休止後、定電流方式(CC、電流0.5C)でセル電圧2.5Vまで放電した。これを1サイクルとして、1サイクル後の放電容量に対する30サイクル後の放電容量維持率(%)を求めた。なお、Cは時間率を示す。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。
<Charge / discharge characteristics test>
A charge / discharge characteristic test was performed on the lithium ion secondary battery produced above. Each battery is charged in a constant temperature bath at 25 ° C. with a constant current and constant voltage method (CCCV, current 0.5 C, cell voltage 4.2 V), and after 10 minutes of rest, a constant current method (CC, current 0.5 C) ) To a cell voltage of 2.5V. With this as one cycle, the discharge capacity retention rate (%) after 30 cycles with respect to the discharge capacity after 1 cycle was determined. C indicates a time rate. The time rate of 1 C 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).

結果を下記表1に示す。   The results are shown in Table 1 below.

Figure 2011060521
Figure 2011060521

表1の結果より、実施例1および2の多孔質部材を含む電極を用いた二次電池は、30サイクル後であっても放電容量維持率が著しく高く、優れたサイクル特性を示した。これは、活物質層の変形や、電極からの活物質の脱離が効果的に抑制されたことによるものと考えられた。   From the results of Table 1, the secondary battery using the electrode including the porous member of Examples 1 and 2 had a remarkably high discharge capacity retention rate even after 30 cycles, and exhibited excellent cycle characteristics. This was thought to be due to the effective suppression of deformation of the active material layer and desorption of the active material from the electrode.

一方、比較例1〜3は、30サイクル後の放電容量維持率が低かった。特に比較例2は、金属発泡体が集電体を突き破ることによって穴あきが発生した。   On the other hand, Comparative Examples 1 to 3 had a low discharge capacity retention rate after 30 cycles. In particular, in Comparative Example 2, perforation occurred due to the metal foam breaking through the current collector.

1A、1B 電極、
2、 集電体、
3、15 負極活物質層、
4 多孔質部材、
5a,5b ケイ素粉末、
10 リチウムイオン電池、
11 正極集電体、
11a 最外層正極集電体、
12 正極活物質層、
13 電解質層、
14 負極集電体、
16 単電池層、
17 発電要素、
18 正極集電板、
19 負極集電板、
20 正極端子リード、
21 負極端子リード、
22 ラミネートフィルム。
1A, 1B electrode,
2, current collector,
3, 15 negative electrode active material layer,
4 porous members,
5a, 5b silicon powder,
10 Lithium ion battery,
11 positive electrode current collector,
11a Outermost layer positive electrode current collector,
12 positive electrode active material layer,
13 electrolyte layer,
14 negative electrode current collector,
16 cell layer,
17 Power generation elements,
18 positive current collector,
19 Negative current collector,
20 positive terminal lead,
21 negative terminal lead,
22 Laminated film.

Claims (10)

活物質を含む活物質スラリーを多孔質部材の一方の面に塗布して活物質層を形成する工程と、
前記活物質層を集電体に接合する工程と、を含む、二次電池用電極の製造方法。
Applying an active material slurry containing the active material to one surface of the porous member to form an active material layer;
Joining the active material layer to a current collector, and a method for producing an electrode for a secondary battery.
前記多孔質部材の平均孔径が、前記活物質の累積粒度分布におけるd50よりも小さく、d10よりも大きい、請求項1に記載の二次電池用電極の製造方法。   The method for producing an electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein an average pore diameter of the porous member is smaller than d50 and larger than d10 in the cumulative particle size distribution of the active material. 集電体と、
活物質を含む活物質層と、
多孔質部材と、が順次配置されてなり、
前記活物質の少なくとも一部が、前記多孔質部材の孔内に存在し、
前記多孔質部材の孔外に存在する活物質の平均粒子径が、多孔質部材の孔内に存在する活物質の平均粒子径よりも大きい、二次電池用電極。
A current collector,
An active material layer containing the active material;
Porous members are sequentially arranged,
At least a portion of the active material is present in the pores of the porous member;
An electrode for a secondary battery, wherein an average particle size of an active material existing outside the pores of the porous member is larger than an average particle size of an active material existing within the pores of the porous member.
多孔質部材の一方の面に活物質を含む活物質スラリーを塗布して活物質層を形成した後、前記活物質層を集電体に接合することにより形成されてなる、二次電池用電極。   An electrode for a secondary battery formed by applying an active material slurry containing an active material on one surface of a porous member to form an active material layer, and then bonding the active material layer to a current collector . 前記多孔質部材が、前記集電体と対向する側の最外層に位置する、請求項3または4に記載の二次電池用電極。   The electrode for a secondary battery according to claim 3 or 4, wherein the porous member is located in an outermost layer on a side facing the current collector. 前記多孔質部材の平均孔径が、前記活物質の累積粒度分布におけるd50よりも小さく、d10よりも大きい、請求項3〜5のいずれか1項に記載の二次電池用電極。   The secondary battery electrode according to any one of claims 3 to 5, wherein an average pore diameter of the porous member is smaller than d50 and larger than d10 in the cumulative particle size distribution of the active material. 前記集電体が、導電性を有する樹脂層を含む、請求項3〜6のいずれか1項に記載の二次電池用電極。   The electrode for secondary batteries of any one of Claims 3-6 in which the said electrical power collector contains the resin layer which has electroconductivity. 前記活物質が、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質である、請求項3〜7のいずれか1項に記載の二次電池用電極。   The secondary battery electrode according to claim 3, wherein the active material is a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions. 前記3〜8のいずれか1項に記載の二次電池用電極を含む、二次電池。   The secondary battery containing the electrode for secondary batteries of any one of said 3-8. 前記二次電池用電極と、セパレータと、が積層されてなる、請求項9に記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 9, wherein the secondary battery electrode and a separator are laminated.
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