JP2011096575A - 二次電池用電極、その製造方法及び非水電解液二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の二次電池用電極は、電極板1の端部に水溶性ポリマー8を配している。この水溶性ポリマーは、電極板の切断時に発生する板からの滑落物や集電板金属のバリ、または電池製造上に発生する金属粉などの異物が移動することを阻害する。このため、二次電池(非水電解液二次電池)を形成したときに、異物が正負両極間に介在することによる短絡、不良を抑制することができる。
【選択図】図1
Description
本発明の二次電池用電極及び二次電池は、電極板の端部に水溶性ポリマーを配していることを特徴としている。正極と負極の少なくとも一つの電極板の端部に水溶性ポリマーを保持することで、上記の効果を得ることができる。
(正極の作製)
正極活物質としてのLiNi0.8Co0.17Al0.03O2を85質量部と、導電材としてのアセチレンブラックを12質量部と、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩(CMC)を1質量部と、ポリエチレンオキシド(PEO)を1重量部とを、水80質量部に分散させ、さらに結着材としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を1質量部追加し分散させて、スラリーを調製した。
負極活物質としての黒鉛炭素粉末を98質量部と、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩(CMC)を1質量部とを、水98質量部に分散させ、さらに結着材としてスチレンブタジエンゴム(SBR)を1質量部追加し分散させて、スラリーを調製した。
エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを3:7の質量比で混合した有機溶媒に、LiPF6を1.0mol/Lの濃度で添加し電解液とした。
上記で得られた正極板1及び負極板2を、セパレータとしての厚さ25μmの微孔ポリエチレン製のフィルム4を介した状態で捲回させて、捲回型電極体を形成した。得られた捲回型電極体をケース7の内部に挿入し、ケース7内に保持した。このときシート状正極1及びシート状負極2のリードタブ溶接部に集電リード13及び23の一端を溶接し、その集電リード13及び23の他端のそれぞれをケースの正極端子部5及び負極端子部6に接合した。
本実施例は、正極板の端部のみにポリアクリル酸ナトリウムを塗布し、負極板の端部には塗布しないこと以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。
本実施例は、負極板の端部のみにポリアクリル酸ナトリウムを塗布し、正極板の端部には塗布しないこと以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。
本比較例は、正極板の端部と負極板の端部にポリアクリル酸ナトリウムを塗布しないこと以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。
本比較例は、正極板と負極板の全面にポリアクリル酸ナトリウムを塗布したこと以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。
本比較例は、ポリアクリル酸ナトリウムに替えて、有機溶剤に可溶なポリマーであるPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を塗布したこと以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。
本比較例は、ポリアクリル酸ナトリウムに替えて、有機溶剤に可溶なポリマーであるPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を塗布したこと以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。
本比較例は、ポリアクリル酸ナトリウムに替えて、有機溶剤に可溶なポリマーであるPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を塗布したこと以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。
作製したリチウムイオン二次電池の評価として、初期放電容量の測定、自己放電試験、60℃保存試験を行った。
まず、充電電流0.25mA/cm2(1/4C相当の電流値)で4.1Vまで定電流定電圧充電し、放電電流0.33mA/cm2(1/3C相当の電流値)で3.0Vまで定電流放電を行った。次に、充電電流1.1mA/cm2(1C相当の電流値)で4.1Vまで定電流定電圧充電し、放電電流1.1mA/cm2(1C相当の電流値)で3.0Vまで定電流放電する操作を4回行った。その後、充電電流1.1mA/cm2(1C相当の電流値)で4.1Vまで定電流定電圧充電し、放電電流0.33mA/cm2(1/3C相当の電流値)で3.0Vまで定電流放電し、この時の放電容量を電池初期容量とした。なお、測定は20℃の雰囲気で行った。
充電電流0.33mA/cm2(1/3C相当の電流値)で3.76Vまで定電流電圧充電し、充電を停止した。その後、20℃雰囲気で168H保存後、電圧値を測定した。ここで、3.72V未満に低下したものを不良品とし、全試験数に対する不良品の割合を試験結果として表1に合わせて示した。
満充電したリチウムイオン二次電池を、雰囲気温度60℃の恒温槽内に入れて2400H保存した。その後、サイクル特性試験法のところで示した条件と同様に雰囲気温度を20℃(室温)に戻して、放電容量と内部抵抗をそれぞれ測定した。これらの測定結果から下記式により放電容量回復率(%)及び内部抵抗比を求めた。
なお、放電容量回復率が80%未満に低下したものを不良品とし、全試験数に対する不良品の割合を試験結果として表1に合わせて示した。
上記の各実施例においては、図1に構成を示したように、正極板1を所定の大きさに切断したときの切断面(正極板1の端面)及び、正極板1の両面の端部の周縁部を被覆するようにポリアクリル酸ナトリウム8が塗布されているが、図3に示したように、正極板1の端面のみにポリアクリル酸ナトリウム8を塗布する形態としてもよい。
1:正極 11:正極集電体
12:正極合剤層 13:集電リード
2:負極 21:負極集電体
22:負極合剤層 23:集電リード
3:電解液
4:セパレータ
5:正極端子部
6:負極端子部
7:ケース
8:水溶性ポリマー
Claims (9)
- 非水電解液二次電池の正極及び/又は負極に用いられる電極板よりなる二次電池用電極であって、
該電極板の端部に水溶性ポリマーを配していることを特徴とする二次電池用電極。 - 前記水溶性ポリマーは、前記集電体と前記電極合剤層の両端面を被覆している請求項1記載の二次電池用電極。
- 前記水溶性ポリマーは、前記集電体と前記電極合剤層の端部の周縁部を被覆している請求項2記載の二次電池用電極。
- 集電体の表面上に電極合剤層を備えた電極板を形成する工程と、
該電極板を所定の大きさに切断する工程と、
該電極板の端面に水溶性ポリマーを塗布する工程と、
該電極板が少なくとも一方を構成する正極板と負極板を、セパレータを介して組み立てる工程と、
を有することを特徴とする非水電解液二次電池に用いられる二次電池用電極の製造方法。 - 前記電極板の前記端面は、該電極板の切断された切断面である請求項4記載の二次電池用電極の製造方法。
- 集電体の表面上に電極合剤層を備えた正極板及び負極板を形成する工程と、
該正極板及び該負極板を所定の大きさに切断する工程と、
該正極板及び該負極板をセパレータを介して組み立てる工程と、
該組み立て体の端面に水溶性ポリマーを塗布する工程と、
を有することを特徴とする非水電解液二次電池に用いられる二次電池用電極板の製造方法。 - 前記電極板の前記端面は、該電極板の切断された切断面である請求項6記載の二次電池用電極の製造方法。
- 請求項1〜3に記載の二次電池用電極を用いてなることを特徴とする非水電解液二次電池。
- 前記二次電池は、正極と負極を有し、
前記二次電池用電極が、該正極と該負極の少なくとも一方である請求項8記載の非水電解液二次電池。
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