JP2011204458A - Positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method of positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method of positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery which has an electrode active material layer constituted without existence of a resin binder and has high output and input characteristics, and provide a manufacturing method of a current collector having the electrode active material layer in which the active material is adhered excellently on the surface of the current collector without using a resin binder and which is hardly separated, and to realize a nonaqueous electrolyte secondary battery having high output and input characteristics.SOLUTION: The electrode active material layer has an active material fixed on the surface of the current collector by jointing the active materials containing lithium, cobalt, nickel, and manganese without using a resin binder.

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池などの非水電解液二次電池に用いられる正極板、および上記正極板の製造方法並びに非水電解液二次電池に関するものである。   The present invention relates to a positive electrode plate used for a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery, a method for producing the positive electrode plate, and a non-aqueous electrolyte secondary battery.

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池は、高エネルギー密度、高電圧を有し、また充放電時におけるメモリ効果(完全に放電させる前に電池の充電を行なうと次第に電池容量が減少していく現象)が無いことから、携帯機器、及び大型機器など様々な分野で用いられている。また近年、電気自動車、ハイブリッド自動車そしてパワーツールなどの高出入力特性が必要とされる分野における二次電池の使用が注目されている。   A non-aqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion secondary battery has a high energy density and a high voltage, and has a memory effect during charging / discharging (when the battery is charged before it is completely discharged, Since there is no phenomenon in which the capacity decreases, it is used in various fields such as portable devices and large devices. In recent years, the use of secondary batteries has attracted attention in fields where high input / output characteristics are required, such as electric vehicles, hybrid vehicles, and power tools.

上記非水電解液二次電池は、正極板、負極板、セパレータ、及び有機電解液から構成される。そして上記正極板及び負極板としては、金属箔などの集電体表面に、電極活物質層形成用塗工組成物を塗布して形成された電極活物質層を備えるものが一般に用いられている。   The non-aqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, and an organic electrolyte. And as said positive electrode plate and negative electrode plate, what is equipped with the electrode active material layer formed by apply | coating the coating composition for electrode active material layer formation to collector surfaces, such as metal foil, is generally used. .

上記電極活物質層形成用塗工組成物は、リチウムイオン挿入脱離可能な活物質、樹脂製結着材、及び導電材(但し活物質が導電効果も発揮する場合には、導電材は省略される場合がある)、あるいはさらに、必要に応じてその他の材料を用い、有機溶媒中で混練及び/又は分散させて、スラリー状に調製される。そして電極活物質層形成用塗工組成物を集電体表面に塗布して塗膜を形成し、次いで乾燥し、プレスすることにより電極活物質層を備える電極板を製造する方法が一般的である(例えば特許文献1段落[0019]乃至[0026]、特許文献2[請求項1]、段落[0051]乃至[0055])。   The electrode active material layer-forming coating composition comprises an active material capable of inserting and releasing lithium ions, a resin binder, and a conductive material (provided that the conductive material is omitted when the active material also exhibits a conductive effect). Or, if necessary, other materials may be used and kneaded and / or dispersed in an organic solvent to prepare a slurry. A method of producing an electrode plate having an electrode active material layer by applying a coating composition for forming an electrode active material layer on the surface of a current collector to form a coating film, then drying and pressing is common. (For example, Patent Document 1 paragraphs [0019] to [0026], Patent Document 2 [Claim 1], paragraphs [0051] to [0055]).

このとき、電極活物質層形成用塗工組成物に含有される活物質は、該溶液中に分散する粒子状の化合物であって、集電体表面に塗布されただけでは該集電体表面に固着され難く、樹脂製結着材を含まない電極活物質層形成用塗工組成物を集電体に塗布して塗膜を形成し乾燥して膜を形成しても、該膜は集電体から容易に剥離してしまう。すなわち、樹脂製結着材を介して電極活物質が結着するとともに集電体表面に固着されて、電極活物質層が形成される。したがって樹脂製結着材は実質的には必須の成分であった。   At this time, the active material contained in the electrode active material layer-forming coating composition is a particulate compound dispersed in the solution, and the current collector surface is simply applied to the current collector surface. Even if the electrode active material layer forming coating composition that does not easily adhere to the resin and does not contain a resin binder is applied to a current collector to form a coating film and then dried to form a film, the film is not collected. It easily peels off from the electric body. That is, the electrode active material is bound via the resin binder and is fixed to the surface of the current collector to form an electrode active material layer. Therefore, the resin binder is essentially an essential component.

また電極活物質層における各活物質と集電体との間における電子導電性を良好に確保し、電極活物質層自体の体積抵抗率を下げるために上記導電材が用いられている。   Moreover, the said electrically conductive material is used in order to ensure the electronic conductivity between each active material and collector in an electrode active material layer favorable, and to reduce the volume resistivity of electrode active material layer itself.

特開2006−310010号公報JP 2006-310010 A 特開2006−107750号公報JP 2006-107750 A

上述のとおり、近年、特に電気自動車、ハイブリッド自動車そしてパワーツールなどの高出入力特性が必要とされる分野に向けて大容量の二次電池の開発が進められている。また携帯電話の比較的小型の装置に用いられる二次電池であっても、装置が多機能化される傾向にあるために、出入力特性の向上が期待されている。これに対し、二次電池において出入力特性の向上を実現するためには、電池のインピーダンスを下げる必要がある。インピーダンスが高い電池では、高速充電時にその容量を充分に生かすことができないなどの問題があるからである。   As described above, in recent years, development of large-capacity secondary batteries has been promoted particularly for fields that require high input / output characteristics such as electric vehicles, hybrid vehicles, and power tools. Even in the case of a secondary battery used in a relatively small device of a mobile phone, since the device tends to be multifunctional, improvement in input / output characteristics is expected. On the other hand, in order to improve the input / output characteristics of the secondary battery, it is necessary to reduce the impedance of the battery. This is because a battery with high impedance has a problem that its capacity cannot be fully utilized during high-speed charging.

二次電池のインピーダンスを下げるには、電極板のインピーダンスを下げることが効果的であり、これまでにも電極板に形成される電極活物質層を薄膜化し、電極面積を大きくする方法が知られている。また、リチウムイオン二次電池に用いられる非水電解液は、一般的に水系電解液に比べて抵抗が高いことから、開発当初から鉛蓄電池などの他の電池に比べて、薄く広い面積の電極を使用し、かつ正極と負極との極板間距離を短くする形態が開発されている。   In order to reduce the impedance of the secondary battery, it is effective to reduce the impedance of the electrode plate. To date, a method of increasing the electrode area by thinning the electrode active material layer formed on the electrode plate is known. ing. In addition, since non-aqueous electrolytes used for lithium ion secondary batteries generally have higher resistance than aqueous electrolytes, they are thin and wide-area electrodes compared to other batteries such as lead-acid batteries from the beginning of development. A form has been developed in which the distance between the positive electrode and the negative electrode is shortened.

しかしながら、電極活物質層における活物質以外の成分の存在も勘案すると、層の厚みを薄くするにも限界があり、実質的には電極活物質層の厚みの下限は数十μm程度までであった。   However, considering the presence of components other than the active material in the electrode active material layer, there is a limit in reducing the thickness of the layer, and the lower limit of the thickness of the electrode active material layer is substantially up to several tens of μm. It was.

本発明者らは、電極活物質層の薄膜化を物理的に困難にしている要因の1つとして、電極活物質層中における樹脂製結着材の存在に着目した。上述のとおり、これまで樹脂製結着材は、実質的に電極活物質層の必須成分として用いられていたが、樹脂製結着材の存在により電極活物質層の嵩が増し、物理的に電極活物質層の厚みが増加する結果となっていた。またさらに本発明者らは、活物質間に樹脂製結着材が存在することにより、リチウムイオン及び電子の移動距離が長くなってしまうという問題、および電極活物質層における電解液の浸透性が低くなり、且つ該電解液と活物質との接触面積が小さくなってしまうという問題があることを見出した。そしてこれらの問題を生じさせる樹脂製結着材が、電極板の高出入力化に対してマイナスの要因の1つとなっていることが推察された。   The present inventors paid attention to the presence of a resin binder in the electrode active material layer as one of the factors that make it difficult to reduce the thickness of the electrode active material layer. As described above, the resin binder has been used as an essential component of the electrode active material layer until now, but the presence of the resin binder increases the volume of the electrode active material layer and physically This resulted in an increase in the thickness of the electrode active material layer. Furthermore, the present inventors have a problem that the movement distance of lithium ions and electrons becomes longer due to the presence of the resin binder between the active materials, and the permeability of the electrolytic solution in the electrode active material layer. It has been found that there is a problem that the contact area between the electrolytic solution and the active material becomes small. And it was guessed that the resin binder which causes these problems is one of the negative factors for the high input / output of the electrode plate.

本発明は上記の実状に鑑み、特に電極板のうち正極板について成し遂げられたものであり、樹脂製結着材の存在に依らずに構成される電極活物質層を備える出入力特性の高い非水電解液二次電池用正極板を提供し、また樹脂製結着材を用いずとも、集電体表面に良好に活物質が固着し、剥離しがたい電極活物質層を集電体面上に備える非水電解液二次電池用正極板を製造する方法を提供し、これによって出入力特性の高い非水電解液二次電池の提供を実現することを目的とする。   In view of the above-described situation, the present invention has been achieved particularly for the positive electrode plate among the electrode plates, and has an electrode active material layer configured without depending on the presence of the resin binder, and has high input / output characteristics. A positive electrode plate for a water electrolyte secondary battery is provided, and an active material layer adheres well to the surface of the current collector without using a resin binder, and an electrode active material layer that is difficult to peel off is provided on the current collector surface. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery with high input / output characteristics.

本発明者らは、樹脂製結着材の存在に依らず、活物質が互いに直接に接合することにより集電体表面に固着されて構成される電極活物質層であれば、さらなる薄膜化が可能であって、且つ、非常に高い出入力特性を示すことが可能な非水電解液二次電池用正極板を実現できることを見出し、非水電解液二次電池用正極板及びこれを用いた非水電解液二次電池である本発明を完成させた。   The inventors of the present invention can further reduce the thickness of the electrode active material layer that is formed by adhering the active materials directly to each other by bonding directly to each other regardless of the presence of the resin binder. It has been found that a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of exhibiting very high input / output characteristics can be realized, and a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery and the same are used. The present invention which is a non-aqueous electrolyte secondary battery was completed.

また本発明者らは、樹脂製結着材を用いずに活物質同士を接合することにより該活物質を集電体表面に固着させる手段の1つとして、リチウム元素含有化合物と、コバルト、ニッケルおよびマンガンからなる群より選択される2以上の金属元素を含有する金属元素含有化合物とが溶解される溶液を集電体表面に塗布して加熱することによって、該集電体表面上でリチウムイオン挿入脱離反応を示すリチウム遷移金属複合化合物を活物質として生成することによれば、生成されたリチウム遷移金属複合化合物が互いに少なくとも部分的且つ直接に接合し集電体表面に固着され、剥離し難い塗膜を形成することができることを見出し、非水電解液二次電池用正極板の製造方法の発明を完成させた。   In addition, the present inventors have disclosed a lithium element-containing compound, cobalt, nickel as one of means for fixing the active material to the current collector surface by bonding the active materials without using a resin binder. And a solution in which a metal element-containing compound containing two or more metal elements selected from the group consisting of manganese is dissolved is applied to the surface of the current collector and heated, whereby lithium ions are formed on the surface of the current collector. According to the production of the lithium transition metal composite compound exhibiting the insertion / release reaction as the active material, the generated lithium transition metal composite compound is bonded at least partially and directly to each other and fixed to the current collector surface and peeled off. The present inventors have found that a difficult coating film can be formed, and have completed the invention of a method for producing a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

すなわち、本発明は、
(1)集電体と、上記集電体の表面の少なくとも一部上に、活物質から構成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用正極板であって、
上記電極活物質層は、少なくともリチウムと、コバルト、ニッケルおよびマンガンからなる群から選択される2以上の金属元素と、を含む活物質から構成されており、上記活物質同士が部分的に接合して該活物質が連続的に存在する構造を有する層であり、且つ、電解液が浸透可能な空隙を有する多孔質の層であり、
電極活物質層に含まれる活物質の少なくとも一部が集電体に接合している、ことを特徴とする非水電解液二次電池用正極板、
(2)上記電極活物質層は、上記金属元素として、リチウム、コバルト、ニッケルおよびマンガンを含む活物質より構成されていることを特徴とする上記(1)に記載の非水電解液二次電池用正極板、
(3)上記電極活物質層を構成する活物質が、リチウム遷移金属複合酸化物、またはリチウム遷移金属複合リン酸化合物であることを特徴とする、上記(1)に記載の非水電解液二次電池用正極板、
(4) 任意に選択された活物質粒子20点のそれぞれの粒子径を電極活物質層の電子顕微鏡観察に基づき測定し、粒子径の小さい順番に選択された5点についての算術平均値を活物質の平均最小粒径とし、粒子径の大きい順番に選択された5点についての算術平均値を活物質の平均最大粒径とした場合に、
上記活物質の平均最小粒径が、3nm以上20nm未満であり、且つ、平均最大粒径が20nm以上200nm未満であることを特徴とする、上記(1)から(3)のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極板、
(5)上記電極活物質層の膜厚みが、300nm以上10μm以下であることを特徴とする、上記(1)から(4)のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極板、
(6)1Cの放電レートで放電した際の放電容量維持率を100%としたときに、50C以上の放電レートにおいて放電容量維持率が50%以上であることを特徴とする、上記(1)から(5)のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極板、
(7)リチウムを含むとともにニッケル、コバルト、マンガンからなる群から選ばれた2種以上の金属元素を含む電極活物質層形成溶液を調製し、
上記電極活物質層形成溶液を集電体表面の少なくとも一部上に塗布して塗膜を形成し、次いで上記塗膜が形成された集電体に対して熱源を上記塗膜面側に設置した状態で150℃以上の温度で加熱する処理からなる加熱処理を行って、該集電体表面上にリチウムイオン挿入脱離反応を示すリチウム遷移金属複合酸化物を生成させることによって電極活物質層を形成する、ことを特徴とする非水電解液二次電池用正極板の製造方法、
(8)リチウムを含むとともにニッケル、コバルト、マンガンからなる群から選ばれた2種以上の金属元素とリン元素とを含む電極活物質層形成溶液を調製し、
上記電極活物質層形成溶液を集電体表面の少なくとも一部上に塗布して塗膜を形成し、
次いで上記塗膜が形成された集電体に対して熱源を上記塗膜面側に設置した状態で不活性ガスあるいは還元ガスの雰囲気下で200℃以上の温度で加熱する処理からなる加熱処理を行って、該集電体表面上にリチウムイオン挿入脱離反応を示すリチウム遷移金属複合リン酸化合物を生成させることによって電極活物質層を形成する、ことを特徴とする非水電解液二次電池用正極板の製造方法、
(9)加熱処理が、上記塗膜が形成された集電体に対して熱源を上記塗膜面側に設置して加熱した後、さらに、熱源を上記集電体の両面側に設置して、塗膜が形成された集電体を加熱する処理であることを特徴とする、上記(7)または(8)に記載の非水電解液二次電池用正極板の製造方法、
(10)正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板との間に設けられるセパレータと、非水溶媒を含む電解液とを少なくとも備えた非水電解液二次電池であって、
前記正極板が、上記(1)から(6)のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極板であることを特徴とする非水電解液二次電池、を要旨とするものである。
That is, the present invention
(1) A positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer composed of an active material on at least a part of the surface of the current collector,
The electrode active material layer is composed of an active material containing at least lithium and two or more metal elements selected from the group consisting of cobalt, nickel, and manganese, and the active materials are partially joined to each other. And a layer having a structure in which the active material is continuously present, and a porous layer having voids through which the electrolytic solution can penetrate,
A positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein at least a part of the active material contained in the electrode active material layer is bonded to the current collector,
(2) The non-aqueous electrolyte secondary battery according to (1), wherein the electrode active material layer is composed of an active material containing lithium, cobalt, nickel, and manganese as the metal element. Positive electrode plate,
(3) The non-aqueous electrolyte 2 according to (1) above, wherein the active material constituting the electrode active material layer is a lithium transition metal composite oxide or a lithium transition metal composite phosphate compound. Positive plate for secondary battery,
(4) The particle diameters of 20 arbitrarily selected active material particles are measured on the basis of the electron microscope observation of the electrode active material layer, and the arithmetic average value for the 5 points selected in ascending order of the particle diameter is activated. When the average minimum particle size of the material is used, and the arithmetic average value for the five points selected in order of increasing particle size is the average maximum particle size of the active material,
Any one of (1) to (3) above, wherein the average minimum particle size of the active material is 3 nm or more and less than 20 nm, and the average maximum particle size is 20 nm or more and less than 200 nm. The positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the description,
(5) The positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (4), wherein the electrode active material layer has a thickness of 300 nm to 10 μm. Board,
(6) The above-mentioned (1), wherein the discharge capacity retention rate is 50% or more at a discharge rate of 50C or more, assuming that the discharge capacity retention rate when discharged at a discharge rate of 1C is 100%. To the positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (5),
(7) An electrode active material layer forming solution containing lithium and containing two or more metal elements selected from the group consisting of nickel, cobalt, and manganese,
The electrode active material layer forming solution is applied onto at least a part of the current collector surface to form a coating film, and then a heat source is installed on the coating film surface side of the current collector on which the coating film is formed. In this state, an electrode active material layer is formed by performing a heat treatment including a heat treatment at a temperature of 150 ° C. or higher to generate a lithium transition metal composite oxide exhibiting a lithium ion insertion / release reaction on the current collector surface. Forming a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized in that
(8) preparing an electrode active material layer forming solution containing lithium and two or more metal elements selected from the group consisting of nickel, cobalt, and manganese and a phosphorus element;
Applying the electrode active material layer forming solution on at least a part of the current collector surface to form a coating film,
Next, a heating process comprising a heating process at a temperature of 200 ° C. or higher in an inert gas or reducing gas atmosphere in a state where a heat source is installed on the coating film side with respect to the current collector on which the coating film is formed. And forming an electrode active material layer by forming a lithium transition metal composite phosphate compound exhibiting a lithium ion insertion / release reaction on the surface of the current collector. Manufacturing method for positive electrode plate,
(9) After the heat treatment is performed by installing the heat source on the coating film surface side and heating the current collector on which the coating film is formed, the heat source is further installed on both surfaces of the current collector. The method for producing a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the above (7) or (8), characterized in that the current collector on which a coating film is formed is heated.
(10) A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising at least a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and an electrolyte solution containing a nonaqueous solvent,
The non-aqueous electrolyte secondary battery is characterized in that the positive electrode plate is the positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (6) above. Is.

本発明の非水電解液二次電池用正極板は、非常に高い出入力特性を示すことができる。本発明の非水電解液二次電池用正極板の高出入力化を可能とした要因の少なくとも1つは、以下の通りと推察される。即ち、本発明の正極板における電極活物質層は、樹脂製結着材の存在に依らず、リチウムを含むとともにコバルト、ニッケル、マンガンからなる群より選択された2以上の金属元素を含む活物質が互いに接合する構造を有する層をなすとともに、集電体表面に固着された層をなしている。そのため、樹脂製結着材を用いる従来の電極活物質層に比べてリチウムイオン及び電子の移動距離が短縮化され、出入力特性が向上するものと思われる。しかも、本発明の正極板は、従来の樹脂製結着材を用いた電極板と同様に、集電体に対する電極活物質層の膜密着性が良好であり、したがって該電極活物質層の膜形成性が良好である。   The positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can exhibit very high input / output characteristics. It is surmised that at least one of the factors enabling the high input / output of the positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is as follows. That is, the electrode active material layer in the positive electrode plate of the present invention includes an active material containing two or more metal elements selected from the group consisting of cobalt, nickel and manganese, regardless of the presence of the resin binder. Forms a layer having a structure in which the layers are bonded to each other and a layer fixed to the surface of the current collector. For this reason, it is considered that the movement distance of lithium ions and electrons is shortened and the input / output characteristics are improved as compared with the conventional electrode active material layer using a resin binder. Moreover, the positive electrode plate of the present invention has good film adhesion of the electrode active material layer to the current collector, as in the case of the electrode plate using the conventional resin binder, and thus the film of the electrode active material layer. Good formability.

さらに、本発明における電極活物質層は、適度な空隙が存在することにより、電解液が良好に浸透し、且つ、リチウムイオンの挙動の弊害になりうる樹脂製結着材が存在しない。したがってリチウムイオンがスムーズに移動可能であり、その結果、高い出入力特性を示すことを可能とするものと思われる。また集電体と活物質間の電子の導電もスムーズである。   Furthermore, the electrode active material layer in the present invention does not have a resin binder that allows the electrolytic solution to permeate well and adversely affect the behavior of lithium ions due to the presence of appropriate voids. Therefore, it is considered that lithium ions can move smoothly, and as a result, high input / output characteristics can be exhibited. In addition, the conduction of electrons between the current collector and the active material is smooth.

また、非水電解液二次電池用正極板の製造方法である本発明の製造方法は、従来のように活物質をあらかじめ電極活物質層形成用塗工組成物中に分散させ、これを集電体表面に塗布して乾燥させ、圧着させる方法とは異なり、リチウムを含むとともにニッケル、コバルト、マンガンからなる群より選ばれた2種以上の金属元素を含む電極活物質層形成溶液を集電体表面に塗布して加熱する方法が採用される。この方法によれば、リチウムイオン挿入脱離反応を示す活物質であるリチウム遷移金属複合化合物は集電体表面で生成される。しかもこのとき活物質同士は少なくとも部分的に互いに接合して集電体面上で生成して集電体面上に固着されて電極活物質層を形成するため、樹脂製結着材を使用することなく電極活物質層が形成される。   In addition, the production method of the present invention, which is a method for producing a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, disperses an active material in advance in an electrode active material layer-forming coating composition as in the prior art. Unlike the method of applying to the surface of an electric conductor, drying, and press-bonding, an electrode active material layer forming solution containing lithium and containing two or more metal elements selected from the group consisting of nickel, cobalt, and manganese is collected. A method of applying to the body surface and heating is employed. According to this method, a lithium transition metal composite compound that is an active material exhibiting a lithium ion insertion / release reaction is generated on the surface of the current collector. In addition, at this time, the active materials are at least partially joined to each other, are formed on the current collector surface, and are fixed on the current collector surface to form an electrode active material layer, so that a resin binder is not used. An electrode active material layer is formed.

そして、上記本発明の非水電解液二次電池用正極板を用いて構成される非水電解液二次電池であれば、正極板の出入力特性の向上により、電池としての出入力特性の向上に寄与することになり、結果として出入力特性の向上した非水電解液二次電池が提供される。   And if it is a nonaqueous electrolyte secondary battery comprised using the positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of the said invention, the improvement of the input / output characteristic of a positive electrode plate will improve the input / output characteristic as a battery. As a result, a non-aqueous electrolyte secondary battery with improved input / output characteristics is provided.

本発明の実施例1における電極活物質層のX線回折装置(XRD)の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the X-ray-diffraction apparatus (XRD) of the electrode active material layer in Example 1 of this invention.

[非水電解液二次電池用正極板]
本発明の非水電解液二次電池用正極板(以下、単に「本発明の正極板」という場合がある)は、集電体と、該集電体表面に活物質同士が少なくとも部分的且つ直接に接合することにより固着されて構成される電極活物質層を備える。以下に、本発明の非水電解液二次電池用正極板の形態について説明する。
[Positive electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery]
The positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “the positive electrode plate of the present invention”) includes a current collector and at least a part of the active material on the surface of the current collector. An electrode active material layer configured to be fixed by direct bonding is provided. Below, the form of the positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention is demonstrated.

(集電体)
本発明に用いられる集電体は、一般的に非水電解液二次電池用正極板の正極集電体として用いられるものであれば、特に限定されない。例えば、アルミニウム箔、あるいはニッケル箔などが好ましく用いられる。
(Current collector)
The current collector used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a positive electrode current collector of a positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery. For example, aluminum foil or nickel foil is preferably used.

上記集電体の厚みは、一般に非水電解液二次電池用正極板の集電体として使用可能な厚みであれば特に限定されないが、10〜100μmであることが好ましく、15〜50μmであることがより好ましい。   The thickness of the current collector is not particularly limited as long as it is a thickness that can generally be used as a current collector for a positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery, but is preferably 10 to 100 μm, and preferably 15 to 50 μm. It is more preferable.

(電極活物質層)
本発明における電極活物質層は、集電体の表面の少なくとも一部の上に、粒子状の活物質からなる層が製膜されており、活物質同士が部分的且つ直接に接合することにより、該活物質が連続的に存在してなる層構造を形成しており、且つ、電解液が浸透可能な空隙を有する多孔質の層として形成される。また、電極活物質層に含まれる活物質の少なくとも一部が集電体に接合している。これらの様子は、走査型電子顕微鏡(SEM)観察により、倍率1万倍から5万倍程度で確認することができる。すなわち本発明の電極活物質層を集電体面上に形成した非水電解液二次電池用正極板を集電体面に対して垂直方向に切断し、その切断面について走査型電子顕微鏡(SEM)により倍率50,000倍程度で拡大観察した際の写真をみることで、集電体の表面上に、電極活物質層をなす粒子状の活物質からなる層が観察される。また、写真から電極活物質層に含まれる活物質の少なくとも一部が集電体に直接付着して接合している状態が観察される
(Electrode active material layer)
In the electrode active material layer in the present invention, a layer made of a particulate active material is formed on at least a part of the surface of the current collector, and the active materials are partially and directly joined to each other. The porous layer is formed as a porous layer having a layer structure in which the active material is continuously present and having voids through which the electrolytic solution can permeate. Further, at least a part of the active material contained in the electrode active material layer is bonded to the current collector. These states can be confirmed by scanning electron microscope (SEM) observation at a magnification of about 10,000 to 50,000 times. That is, the positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which the electrode active material layer of the present invention is formed on the current collector surface is cut in a direction perpendicular to the current collector surface, and the cut surface is scanned with an electron microscope (SEM). Thus, a layer made of a particulate active material forming an electrode active material layer is observed on the surface of the current collector by observing a photograph at a magnification of about 50,000 times. In addition, it is observed from the photograph that at least a part of the active material contained in the electrode active material layer is directly attached to and bonded to the current collector.

電極活物質層に関し「電解液が浸透可能な空隙」とは、活物質同士が部分的且つ直接に接合することにより、その周囲に形成される空隙であって、電子顕微鏡において50,000倍の倍率で観察した際に、肉眼において観察される程度の空隙を意味する。   With respect to the electrode active material layer, “a void through which the electrolyte can permeate” is a void formed around the active material by partially and directly joining each other, and is 50,000 times larger in an electron microscope. When observed at a magnification, it means a void that is observable with the naked eye.

電極活物質層は、X線回折装置(XRD)を用いて分析することにより、含有されるリチウム遷移金属複合化合物の内容を分析することができる。   The electrode active material layer can be analyzed using an X-ray diffractometer (XRD) to analyze the content of the lithium transition metal composite compound contained therein.

後述の実施例1を例として、電極活物質層を、X線回折装置(XRD)を用いて分析した結果を図1に示す。図1から、電極活物質層が、LiNiO.33CoO.33MnO.33から構成されていることが確認された。 FIG. 1 shows the result of analyzing the electrode active material layer using an X-ray diffractometer (XRD) taking Example 1 described later as an example. From FIG. 1, the electrode active material layer is LiNi O 2. 33 Co O.I. 33 Mn O.D. It was confirmed to be composed of 33 O 2 .

本発明における電極活物質層を構成する活物質は、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属化合物であって、少なくともリチウムを含むとともにコバルト、ニッケル、マンガンからなる群(遷移金属群)より選ばれた2種類以上の金属元素を含むリチウム遷移金属複合化合物から構成される。上記リチウム遷移金属複合化合物とは、リチウム元素と、コバルト、ニッケルまたはマンガンから選択される2種の金属元素からなる、所謂二元系の化合物であってもよいし、リチウム元素と、コバルト、ニッケルおよびマンガンの3種の金属元素からなる、所謂三元系の化合物であってもよい。あるいは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、活物質中に、リチウムと、コバルト、ニッケルまたはマンガンから選択される2種以上の金属元素に加え、他の金属元素がさらに含まれていてもよい。中でも、理由は明らかではないが、金属元素として、実質的に、リチウム、コバルト、ニッケルおよびマンガンからなるリチウム遷移金属複合化合物が、本発明における活物質として特に好ましい。   The active material constituting the electrode active material layer in the present invention is a metal compound that exhibits a lithium ion insertion / release reaction, and at least contains lithium and is selected from the group consisting of cobalt, nickel, and manganese (transition metal group) It is comprised from the lithium transition metal complex compound containing 2 or more types of metal elements. The lithium transition metal composite compound may be a so-called binary compound composed of lithium element and two metal elements selected from cobalt, nickel, or manganese, or lithium element, cobalt, nickel Also, a so-called ternary compound composed of three kinds of metal elements of manganese and manganese may be used. Alternatively, in the range not departing from the gist of the present invention, the active material may further contain other metal elements in addition to lithium and two or more metal elements selected from cobalt, nickel or manganese. . Among them, although the reason is not clear, a lithium transition metal composite compound substantially composed of lithium, cobalt, nickel and manganese is particularly preferable as the active material in the present invention as the metal element.

上記リチウム遷移金属複合化合物としては、リチウム遷移金属複合酸化物、またはリチウム遷移金属複合リン酸化合物を挙げることができる。   Examples of the lithium transition metal composite compound include a lithium transition metal composite oxide and a lithium transition metal composite phosphate compound.

二元系のリチウム遷移金属複合酸化物の例としては、例えば、LiCoMnO、LiMnNiO、LiCoNiOを例示することができる。また、三元系のリチウム遷移金属複合酸化物は、例えば、Lix1Cox2Nix3Mnx4y1である。このとき、金属元素に結合する酸素のモル数は、酸化状態により異なるため、特に限定されず、また、含まれる金属元素のモル数も特に限定されない。すなわち、上記に例示された三元系のリチウム遷移金属複合酸化物において、x1からx4、およびy1の値は、0より大きい値を適宜選択されてよい。 Examples of binary lithium transition metal composite oxides include LiCoMnO 2 , LiMnNiO 2 , and LiCoNiO 2 . The ternary lithium transition metal composite oxide is, for example, Li x1 Co x2 Ni x3 Mn x4 O y1 . At this time, the number of moles of oxygen bonded to the metal element is not particularly limited because it varies depending on the oxidation state, and the number of moles of the metal element contained is not particularly limited. That is, in the ternary lithium transition metal composite oxide exemplified above, the values of x1 to x4 and y1 may be appropriately selected to be larger than 0.

二元系のリチウム遷移金属複合リン酸化合物の例としては、例えば、LiMn0.5Fe0.5PO、LiCo0.2Mn0.8POを例示することができる。また、三元系のリチウム遷移金属複合リン酸化合物は、例えば、Lix5Cox6Nix7Mnx8(POy2である。このとき、含まれる金属元素のモル数は特に限定されない。すなわち、上記に例示された三元系のリチウム遷移金属複合リン酸化合物において、x5からx8、およびy2の値は、0より大きい値を適宜選択されてよい。 Examples of binary lithium transition metal composite phosphate compounds include LiMn 0.5 Fe 0.5 PO 4 and LiCo 0.2 Mn 0.8 PO 4 . The ternary lithium transition metal composite phosphate compound is, for example, Li x5 Co x6 Ni x7 Mn x8 (PO 4 ) y2 . At this time, the number of moles of the contained metal element is not particularly limited. That is, in the ternary lithium transition metal composite phosphate compound exemplified above, the values of x5 to x8 and y2 may be appropriately selected as values larger than 0.

本発明において活物質というときは、リチウムイオン挿入脱離反応を示す化合物のことを意味する。電極活物質層を構成するリチウム遷移金属複合化合物がリチウムイオン挿入脱離反応を示すか否かの判断については、製造した正極板を用いて、後述する充放電レート特性評価を実施し、充放電反応を示す場合には、リチウムイオン挿入脱離反応を示すと判断することができる。   In the present invention, the active material means a compound that exhibits a lithium ion insertion / release reaction. Regarding the determination of whether or not the lithium transition metal composite compound constituting the electrode active material layer exhibits a lithium ion insertion / release reaction, a charge / discharge rate characteristic evaluation described below was performed using the manufactured positive electrode plate, and charge / discharge was performed. When showing a reaction, it can be judged that a lithium ion insertion / elimination reaction is shown.

本発明における電極活物質層は、樹脂製結着材を介さず、活物質同士が接合し集電体表面に固着することにより製膜されるため、従来の電極活物質層の厚みに比べて非常に薄く形成することができる。より具体的には、本発明における電極活物質層は、300nm以上、10μm以下の膜厚に形成することが可能である。ただし、上記記載は、本発明の正極板における電極活物質層を10μmを上回る厚みで形成することを除外する趣旨ではない。さらに容量を増大させたい場合には、適宜、電極活物質層の厚みを決定することができる。尚、本発明における電極活物質層を10μmを上回る厚みで形成する場合には、導電材を電極活物質層形成溶液に添加することが望ましい。尚、上記電極活物質層の厚みは、マイクロメーターを用いて、電極活物質層の厚みを、任意の箇所で10点測定し、平均値を算出することによって測定される。   Since the electrode active material layer in the present invention is formed by bonding the active materials to each other and adhering to the surface of the current collector without using a resin binder, the electrode active material layer is compared with the thickness of the conventional electrode active material layer. It can be formed very thin. More specifically, the electrode active material layer in the present invention can be formed to a thickness of 300 nm or more and 10 μm or less. However, the above description does not exclude the formation of the electrode active material layer in the positive electrode plate of the present invention with a thickness exceeding 10 μm. Further, when it is desired to increase the capacity, the thickness of the electrode active material layer can be appropriately determined. In addition, when forming the electrode active material layer in this invention in thickness exceeding 10 micrometers, it is desirable to add a electrically conductive material to an electrode active material layer formation solution. The thickness of the electrode active material layer is measured by measuring the thickness of the electrode active material layer at 10 points at any location using a micrometer and calculating the average value.

本発明の正極板では、上述のとおり、電極活物質層を薄膜化することが可能である。このように電極活物質層の膜厚が薄い場合には、電極活物質層中において、電極活物質粒子と集電体とを移動する電子の移動距離が短くなるので、電極板における電気抵抗を下げることができ、結果として出入力特性の向上に寄与することができるため望ましい。しかも本発明における電極活物質層では樹脂製結着材が存在しないことから、樹脂製結着材が使用されている従来の電極活物質層と比較して、電極活物質層の単位体積あたりの活物質の重量が増大している。したがって、電極活物質層を薄膜化した場合であっても、良好な電気容量を維持することが可能である。   In the positive electrode plate of the present invention, as described above, the electrode active material layer can be thinned. When the electrode active material layer is thin in this way, the movement distance of electrons moving between the electrode active material particles and the current collector in the electrode active material layer is shortened. This is desirable because it can contribute to the improvement of the input / output characteristics. Moreover, since there is no resin binder in the electrode active material layer in the present invention, compared with the conventional electrode active material layer in which the resin binder is used, the unit volume per unit volume of the electrode active material layer The weight of the active material is increasing. Therefore, even when the electrode active material layer is thinned, it is possible to maintain a good electric capacity.

また電極活物質層を構成する活物質の粒径は、電子顕微鏡観察の際に撮影された電子顕微鏡写真を用いて定められる。すなわち、上記電子顕微鏡観察により得られた電子顕微鏡写真により、画像解析式粒度分布測定ソフトウェア(株式会社マウンテック製、MAC VIEW)を用いて電極活物質層を構成する活物質粒子の粒径を求めることができる。活物質粒子の平均粒子径については、粒子20点について粒子径を測定しその算術平均値にて特定できる。このとき、20点の粒子は、任意に選択される。また、活物質粒子の平均最小粒径、平均最大粒系については、任意に選択された20点の粒子径の測定値に基づき、平均最小粒径として粒径の小さい順番に5点、平均最大粒径として粒径の大きい順番に5点、のそれぞれついて算術平均を求めることにより算出される。なお、活物質の粒径を算出する際に用いる電子顕微鏡写真には、5万倍の拡大写真を用いる。   The particle size of the active material constituting the electrode active material layer is determined by using an electron micrograph taken at the time of electron microscope observation. That is, the particle size of the active material particles constituting the electrode active material layer is determined from the electron micrograph obtained by the electron microscope observation using image analysis type particle size distribution measurement software (manufactured by Mount Tech Co., Ltd., MAC VIEW). Can do. About the average particle diameter of active material particle | grains, a particle diameter can be measured about 20 particle | grains and it can specify by the arithmetic average value. At this time, 20 particles are arbitrarily selected. In addition, for the average minimum particle size and average maximum particle size of the active material particles, the average maximum particle size is 5 points in order of decreasing particle size, based on the measured values of 20 particle sizes arbitrarily selected. The particle size is calculated by calculating the arithmetic average for each of 5 points in order of increasing particle size. In addition, a 50,000 times magnified photograph is used for the electron micrograph used when calculating the particle size of an active material.

本発明における電極活物質層を構成する活物質の粒子の大きさは、特に限定されるものではないが、従来の電極活物質層を構成する一般的な活物質の粒径よりも小さく形成することができる。正極板の高出入力化を図るためには、粒径が小さい方が好ましく、この観点から、活物質のサイズは、平均最小粒径が3nm以上20nm未満であり、平均最大粒径が20nm以上200nm未満であることが好ましい。尚、後述する本発明の非水電解液二次電池用正極板の製造方法によれば、容易に、上述に示される非常に小さい粒径で電極活物質層を構成することができる。上記平均最小粒径および上記平均最大粒径は、電子顕微鏡観察結果を画像解析式粒度分布測定ソフトウェア(株式会社マウンテック製、MAC VIEW)を用いて粒子20点を測定し、平均最小粒径として粒径の小さい順番に5点選択し、また平均最大粒径として粒径の大きい順番に5点選択し、それぞれついて算術平均を求めることによってえられる。上記画像解析式粒度分布測定ソフトウェアでは、電子顕微鏡観察写真の画像に基づき測定対象となる粒子を認識し、認識された粒子の最大径を測定し、上記20点の粒子それぞれについて粒子の最大径の値が測定される。さらに、そのうち、値の最も大きいものから順に5つ選択してそれらの値を算術平均して平均最大粒径が特定され、値の最も小さいものから順に5つ選択してそれらの値を算術平均して平均最小粒径が特定される。具体的に、後述の実施例1の例では、電極活物質層を構成する粒子の粒径は、平均最小粒径が6nm、平均最大粒径が29nmであった。   The size of the particles of the active material constituting the electrode active material layer in the present invention is not particularly limited, but it is smaller than the particle size of a general active material constituting the conventional electrode active material layer. be able to. In order to achieve high input / output of the positive electrode plate, it is preferable that the particle size is small. From this viewpoint, the active material has an average minimum particle size of 3 nm or more and less than 20 nm, and an average maximum particle size of 20 nm or more. It is preferable that it is less than 200 nm. In addition, according to the manufacturing method of the positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention mentioned later, an electrode active material layer can be easily comprised with the very small particle size shown above. The average minimum particle size and the average maximum particle size are obtained by measuring 20 particles using an image analysis type particle size distribution measurement software (manufactured by Mount Tech Co., Ltd., MAC VIEW). It is obtained by selecting 5 points in order of increasing diameter and selecting 5 points in order of increasing particle size as the average maximum particle size, and calculating the arithmetic average for each. In the image analysis type particle size distribution measurement software, the particle to be measured is recognized based on the image of the electron microscope observation photograph, the maximum diameter of the recognized particle is measured, and the maximum particle diameter of each of the 20 particles is measured. The value is measured. Furthermore, among these, the five largest values are selected in order and the average maximum particle size is specified by arithmetically averaging those values, and the five smallest values are selected in order and the arithmetic average is calculated. Thus, the average minimum particle size is specified. Specifically, in the example of Example 1 described later, the average particle size of the particles constituting the electrode active material layer was 6 nm and the average maximum particle size was 29 nm.

特に、本発明では、電極活物質層を構成する活物質の平均最小粒径が3nm以上20nm未満および活物質の平均最大粒径が20nm以上200nm未満とすることで、活物質粒子内のリチウムオンの移動抵抗を低減することができるため、出入力特性が非常に優れる正極板を提供することができる。   In particular, in the present invention, the average minimum particle size of the active material constituting the electrode active material layer is 3 nm or more and less than 20 nm and the average maximum particle size of the active material is 20 nm or more and less than 200 nm. Therefore, it is possible to provide a positive electrode plate having excellent input / output characteristics.

上述のとおり電極活物質層を構成する活物質の粒径を従来に比べて縮小化可能な本発明によれば、電極活物質層における単位体積あたりの活物質の総表面積を、従来に比べて増大することができる。上記総表面積は、活物質と電解液との接触面積と理解されるため、総表面積の増大は、正極板の高出入力化が促進されることを意味し、好ましい。   As described above, according to the present invention in which the particle size of the active material constituting the electrode active material layer can be reduced as compared with the conventional one, the total surface area of the active material per unit volume in the electrode active material layer is compared with the conventional one. Can be increased. Since the total surface area is understood as a contact area between the active material and the electrolytic solution, an increase in the total surface area means that high input / output of the positive electrode plate is promoted, which is preferable.

(その他の材料)
電極活物質層は、上述する活物質のみから構成することが可能であるが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、さらなる添加剤が含有されていてもよい。たとえば本発明の電極活物質層には、適宜、導電材を含有させてもよい。一般的に、導電材を電極活物質層中に含有させることにより、電極活物質層における各電極活物質と集電体との電子導電性をより良好に確保し、電極活物質層自体の体積抵抗率を効率よく下げることができる。導電材を添加した場合であっても、電極活物質層の厚みを10μm以下にすることができる。また導電材を添加するとともに、活物質の量も増やすことによって、電極活物質層の厚みを、10μmを上回る厚みに形成してもよく、この場合には、本発明の正極板において容易に高容量化を図ることができる。
(Other materials)
The electrode active material layer can be composed of only the active material described above, but may contain further additives within a range not departing from the gist of the present invention. For example, the electrode active material layer of the present invention may appropriately contain a conductive material. In general, by including a conductive material in the electrode active material layer, it is possible to ensure better electronic conductivity between each electrode active material and the current collector in the electrode active material layer, and the volume of the electrode active material layer itself. The resistivity can be lowered efficiently. Even when a conductive material is added, the thickness of the electrode active material layer can be 10 μm or less. Further, by adding the conductive material and increasing the amount of the active material, the thickness of the electrode active material layer may be formed to a thickness exceeding 10 μm. In this case, the thickness of the positive electrode plate of the present invention is easily increased. Capacity can be increased.

上記導電材としては、通常、非水電解液二次電池用正極板に用いられるものを使用することができ、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック等の炭素材料が例示される。導電材の平均粒径は20nm〜50nm程度であることが好ましい。上記平均粒子粒径は、活物質の粒径を測定する方法と同様に、電子顕微鏡による実測から求められる算術平均により求められる。また異なる導電材としては炭素繊維(VGCF)が公知である。上記炭素繊維は、長さ方向に非常に良好に電気を導くことができ、電気の流動性を向上させることができるもので、繊維長さは、1μmから20μm程度である。したがって、上述するアセチレンブラックなどの粒子状の導電材に加えて、炭素繊維も併せて用いることにより、導電材添加効果を向上させることができる。導電材を使用する場合には、特に電極活物質層における空隙が、電解液が浸透可能な程度に維持されることに留意する必要がある。   As the conductive material, those usually used for a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery can be used, and examples thereof include carbon materials such as carbon black such as acetylene black and ketjen black. The average particle size of the conductive material is preferably about 20 nm to 50 nm. The average particle size is obtained by an arithmetic average obtained from actual measurement using an electron microscope, as in the method of measuring the particle size of the active material. Carbon fiber (VGCF) is known as a different conductive material. The carbon fiber can conduct electricity very well in the length direction and can improve the fluidity of electricity. The fiber length is about 1 μm to 20 μm. Therefore, in addition to the particulate conductive material such as acetylene black described above, the effect of adding the conductive material can be improved by using carbon fiber together. When using a conductive material, it is necessary to keep in mind that the gap in the electrode active material layer is maintained to such an extent that the electrolytic solution can penetrate.

尚、本発明の電極活物質層は、樹脂製結着材を使用しないことにより、従来の電極活物質層に比べて、電子の導電性が向上している。したがって、本発明における電極活物質層では、従来よりも導電材の配合量を減らすことが可能であり、あるいは導電材を使用しない態様も可能である。このように導電材の配合量が少ないが、あるいは実施的に導電材が配合されない電極活物質層では、電極活物質層中における単位体積あたりの活物質の重量が増大する結果となる。   In addition, the electrode active material layer of this invention is improving the electroconductivity of an electron compared with the conventional electrode active material layer by not using a resin binder. Therefore, in the electrode active material layer according to the present invention, it is possible to reduce the blending amount of the conductive material as compared with the conventional case, or an embodiment in which no conductive material is used is possible. Thus, in the electrode active material layer in which the blending amount of the conductive material is small or the conductive material is not blended practically, the weight of the active material per unit volume in the electrode active material layer is increased.

また別の任意の添加剤として、集電体と活物質との密着性をさらに向上させるために、活物質として機能しない金属酸化物を電極活物質層に含有させてもよい。上記添加剤としての金属酸化物は、特に限定されるものではないが、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化マンガン等を挙げることができる。   As another optional additive, in order to further improve the adhesion between the current collector and the active material, a metal oxide that does not function as an active material may be included in the electrode active material layer. The metal oxide as the additive is not particularly limited, and examples thereof include cobalt oxide, nickel oxide, titanium oxide, zirconium oxide, tin oxide, and manganese oxide.

(電極の充放電レート特性評価方法)
本発明の正極板の出入力特性は、放電容量維持率(%)を求めることにより評価することができる。即ち、上記放電容量維持率は、放電レート特性を評価するものであり、放電レート特性が向上した正極板においては、一般的に、充電レート特性も同様に向上していると理解される。したがって、望ましい放電容量維持率が示される場合には、充放電レート特性が向上したと評価され、この結果、出入力特性が向上とした評価するものである。より具体的には、活物質の有する放電容量(mAh/g)の理論値を1時間で放電終了となるよう放電レート1Cを設定し、設定された1Cの放電レートにおいて実際に測定された放電容量(mAh/g)を放電容量維持率100%とする。そしてさらに放電レートを高くしていった場合の放電容量(mAh/g)を測定し、下記の数1より放電容量維持率(%)を求めることができる。
(Method for evaluating charge / discharge rate characteristics of electrode)
The input / output characteristics of the positive electrode plate of the present invention can be evaluated by determining the discharge capacity retention rate (%). That is, the discharge capacity retention rate is an evaluation of discharge rate characteristics, and it is generally understood that in a positive electrode plate with improved discharge rate characteristics, the charge rate characteristics are also improved. Therefore, when a desirable discharge capacity retention ratio is indicated, it is evaluated that the charge / discharge rate characteristics are improved, and as a result, the input / output characteristics are evaluated as improved. More specifically, the discharge rate 1C is set such that the theoretical value of the discharge capacity (mAh / g) of the active material is completed in 1 hour, and the discharge actually measured at the set discharge rate of 1C. The capacity (mAh / g) is set to a discharge capacity maintenance rate of 100%. The discharge capacity (mAh / g) when the discharge rate is further increased is measured, and the discharge capacity retention rate (%) can be obtained from the following equation (1).

Figure 2011204458
Figure 2011204458

本発明において、50%以上の放電容量維持率が50C以上の放電レートにおいて示されることが望ましい。さらに望ましくは、50%以上の放電容量維持率が100C以上の放電レートにおいて示されることが望ましい。ただし放電レートが2000C以上になると大電流に耐えうるシステムが必要となってしまうために望ましくない。   In the present invention, it is desirable that a discharge capacity maintenance rate of 50% or more is exhibited at a discharge rate of 50C or more. More preferably, it is desirable that a discharge capacity maintenance rate of 50% or more is exhibited at a discharge rate of 100C or more. However, if the discharge rate is 2000 C or higher, a system that can withstand a large current is required, which is not desirable.

また別の観点から評価すれば、放電容量維持率が高い方が望ましく、放電レートが50Cである場合に、放電容量維持率が50%以上、あるいは80%以上、さらには100%の放電容量維持率が示されることが望ましい。   From another point of view, it is desirable that the discharge capacity maintenance rate is high. When the discharge rate is 50 C, the discharge capacity maintenance rate is 50% or more, or 80% or more, and even 100%. It is desirable that the rate be indicated.

尚、上記放電容量は、三極式コインセルにより電極自体の放電容量を測定することにより求められる。   In addition, the said discharge capacity is calculated | required by measuring the discharge capacity of electrode itself with a tripolar coin cell.

[非水電解液二次電池用正極板の製造方法]
次に、本発明の非水電解液二次電池用正極板の製造方法(以下、単に「本発明の製造方法」ともいう)について説明する。本発明の製造方法は、活物質の前駆体となる化合物を溶媒に溶解することによって電極活物質層形成溶液を準備し、これを集電体表面の少なくとも一部の面上に塗布した後、加熱することによって、集電体表面においてリチウム遷移金属複合化合物である活物質を生成して電極活物質層を形成し、非水電解液二次電池用正極板を製造するものである。ここに、リチウム遷移金属複合化合物としては、具体的には、リチウム遷移金属複合酸化物またはリチウム遷移金属複合リン酸化合物を挙げることができる。いずれにおいても、生成された化合物が活物質として作用する必要があるため、リチウムイオン挿入脱離反応を示すものである。
[Method for producing positive electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery]
Next, a method for producing a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter also simply referred to as “the production method of the present invention”) will be described. In the production method of the present invention, an electrode active material layer forming solution is prepared by dissolving a compound serving as a precursor of an active material in a solvent, and this is applied onto at least a part of the current collector surface. By heating, the active material which is a lithium transition metal complex compound is produced | generated on the collector surface, an electrode active material layer is formed, and the positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries is manufactured. Specific examples of the lithium transition metal composite compound include a lithium transition metal composite oxide and a lithium transition metal composite phosphate compound. In any case, since the generated compound needs to act as an active material, it shows a lithium ion insertion / release reaction.

本発明の製造方法の1つの特徴は、電極活物質形成溶液に樹脂製結着材が実質的に添加されず、製造工程において、集電体表面上で活物質が生成される点にある。そしてこの際、生成される活物質の粒子同士が互いに部分的に直接に接合するとともに集電体表面に密着することを利用して、集電体表面に活物質が固着された膜を形成するのである。ここで、従来の製造方法に用いられる電極活物質層形成用塗工組成物には、活物質に加えて樹脂製結着材が配合されていたため、使用する活物質の粒径が小さくなると、電極活物質層形成用塗工組成物の粘度が増大し、塗布性が悪くなるという現象がみられ、電極活物質層の薄膜化の弊害となっていた。しかしながら、本発明の製造方法に用いられる電極活物質層形成溶液には、樹脂製結着材を配合する必要がないため、電極活物質層形成溶液の粘度が増大し、塗布性が低下する恐れがない。したがって、集電体への塗布量が設定し易く、電極活物質層を所望の厚みに形成することが可能である。したがって、電極活物質層の薄膜化が容易である。即ち、本発明において製造される正極板における電極活物質層の膜厚は、特に限定されないが、より薄い膜厚が望まれる場合には、300nm以上10μm以下の膜厚に形成することが可能である。 One feature of the production method of the present invention is that the resin binder is not substantially added to the electrode active material forming solution, and an active material is generated on the current collector surface in the production process. At this time, a film in which the active material is fixed to the surface of the current collector is formed by utilizing the fact that the particles of the generated active material are partially directly bonded to each other and are in close contact with the current collector surface. It is. Here, in the electrode active material layer forming coating composition used in the conventional manufacturing method, since the resin binder was blended in addition to the active material, when the particle size of the active material to be used becomes small, The phenomenon that the viscosity of the coating composition for forming an electrode active material layer increased and the coating property deteriorated was observed, which was an adverse effect of thinning the electrode active material layer. However, since it is not necessary to add a resin binder to the electrode active material layer forming solution used in the production method of the present invention, the viscosity of the electrode active material layer forming solution may increase and the applicability may decrease. There is no. Therefore, the amount of application to the current collector can be easily set, and the electrode active material layer can be formed in a desired thickness. Therefore, it is easy to reduce the thickness of the electrode active material layer. That is, the film thickness of the electrode active material layer in the positive electrode plate produced in the present invention is not particularly limited, but when a thinner film thickness is desired, it can be formed to a film thickness of 300 nm or more and 10 μm or less. is there.

また本発明の製造方法の別の特徴は、上述のとおり集電体表面上で生成される活物質の粒径が非常に小さく生成される点にある。より具体的には、活物質を、平均最小粒径を3nm以上20nm未満とし、平均最大粒径を20nm以上200nm未満とする程度に生成することができる。活物質の粒径を小さくすることは、正極板の高出入力特性を向上させるためのアプローチとして有効である。活物質の粒径が小さくなることにより、電極活物質層中に含有される活物質の表面積の総量が増大し、また活物質において挿入脱離するリチウムイオンの、当該活物質内の移動距離を小さくすることができる。このため、リチウムイオンの挙動がよりスムーズになり、結果として出入力特性の向上を実現することができるからである。ところで、従来の正極板の製造では、樹脂製結着材および活物質粒子が配合されたスラリー状の電極活物質層形成用塗工組成物を使用しており、用いる活物質粒子の粒径が小さくなるにつれて電極活物質層形成用塗工組成物の粘度が増大する傾向にあった。当該傾向は、特に平均粒径が11μm以下、あるいはさらに小さい粒径の活物質粒子を使用した場合に顕著に観察された。したがって、使用し得る活物質粒子の粒径の大きさが実質的に制限されていたため、上述する電極活物質層の薄膜化あるいはリチウムイオンの挙動の好適化に対し、不利に働いていた。また、粒径が1μm未満の三元系リチウム遷移金属複合化合物を製造すること自体も技術的に容易ではなかった。これに対し、本発明では、上記正極板で説明するとおり、最大平均粒径であっても、11μmよりはるかに小さく形成することができる。したがって、本発明に製造方法において製造される正極板では、電極活物質層における単位体積あたりの活物質の総表面積量を充分に大きくすることができ、出入力特性の向上が図られている。   Another feature of the production method of the present invention is that, as described above, the particle size of the active material generated on the surface of the current collector is very small. More specifically, the active material can be generated so that the average minimum particle size is 3 nm or more and less than 20 nm and the average maximum particle size is 20 nm or more and less than 200 nm. Reducing the particle size of the active material is effective as an approach for improving the high input / output characteristics of the positive electrode plate. By reducing the particle size of the active material, the total amount of the surface area of the active material contained in the electrode active material layer is increased, and the movement distance of lithium ions inserted and desorbed in the active material in the active material is reduced. Can be small. For this reason, the behavior of lithium ions becomes smoother, and as a result, improvement of the input / output characteristics can be realized. By the way, in the manufacture of a conventional positive electrode plate, a slurry-like coating composition for forming an electrode active material layer in which a resin binder and active material particles are blended is used. There was a tendency for the viscosity of the electrode active material layer forming coating composition to increase as it decreased. This tendency was particularly observed when active material particles having an average particle diameter of 11 μm or less or even smaller were used. Therefore, since the size of the active material particles that can be used is substantially limited, it has been disadvantageous for the above-described thinning of the electrode active material layer or optimization of the behavior of lithium ions. In addition, it has not been technically easy to produce a ternary lithium transition metal composite compound having a particle size of less than 1 μm. On the other hand, in the present invention, as described in the positive electrode plate, even the maximum average particle diameter can be formed much smaller than 11 μm. Therefore, in the positive electrode plate manufactured by the manufacturing method of the present invention, the total surface area of the active material per unit volume in the electrode active material layer can be sufficiently increased, and the input / output characteristics are improved.

本発明の製造方法において、活物質の平均最小粒径を3nm以上20nm未満、平均最大粒径を20nm以上200nm未満程度に非常に小さく生成できる理由は明らかではないが、下記のとおり推察される。即ち、本発明において活物質を構成する金属元素として、リチウムと組み合わされて選択されるコバルト、ニッケル、マンガンは、原料となる化合物についてみた場合に、いずれも熱分解温度が比較的近い温度を示す。例えば、大気雰囲気下において、コバルト元素含有化合物は約220℃、ニッケル元素含有化合物は約190℃、マンガン元素含有化合物は約200℃で熱分解が開始され、熱分解温度の差が比較的小さい温度差にとどまる。また、これらの温度差は、不活性ガスあるいは還元ガス雰囲気下でも、大きく異ならない。ここで塗膜中にはコバルト、ニッケル、マンガンからなる群より選ばれる2種以上の金属元素が混在しており、電極活物質層形成用塗膜を加熱する工程(以下、「加熱工程」ともいう)において、その塗膜に含まれる各種の金属元素のリチウム遷移金属複合酸化物が、上記熱分解温度の近似性により、個々に独立して成長せずに、互いに作用しながら1つの小さな塊(即ち、粒径の小さい活物質)となることが推察される。   In the production method of the present invention, the reason why the average minimum particle size of the active material can be generated so small as 3 nm or more and less than 20 nm and the average maximum particle size as 20 nm or more and less than 200 nm is not clear, but is presumed as follows. That is, cobalt, nickel, and manganese selected in combination with lithium as the metal elements constituting the active material in the present invention all show relatively close thermal decomposition temperatures when viewed as the raw material compound. . For example, in an air atmosphere, thermal decomposition starts at about 220 ° C. for a cobalt element-containing compound, about 190 ° C. for a nickel element-containing compound, and about 200 ° C. for a manganese element-containing compound. Stay in the difference. Moreover, these temperature differences are not greatly different even in an inert gas or reducing gas atmosphere. Here, in the coating film, two or more metal elements selected from the group consisting of cobalt, nickel and manganese are mixed, and the step of heating the electrode active material layer forming coating layer (hereinafter referred to as “heating step”) In other words, the lithium transition metal composite oxides of various metal elements contained in the coating film do not grow independently of each other due to the closeness of the thermal decomposition temperature, but act on each other as one small lump. (In other words, it is assumed that the active material has a small particle size).

(活物質前駆体)
上記電極活物質層形成溶液は、活物質を構成する金属元素を含む溶液である。この活物質を構成する金属元素は、コバルト、ニッケル、マンガンからなる群より選択される2種以上の金属元素およびリチウムである。電極活物質層形成溶液は、集電体表面に生成される活物質を構成する金属元素を含有する金属元素含有化合物を活物質の前駆体として用い、これを溶媒に溶解させることによって調製することができる。金属元素含有化合物として、リチウム元素含有化合物と、コバルト、ニッケルまたはマンガンからなる群より選択される2種以上の金属元素をそれぞれ1種ずつ含む2以上の金属元素含有化合物あるいはコバルト、ニッケルまたはマンガンから選択される2以上の金属元素を2種以上含む1の金属元素含有化合物と、が用いられる。より具体的には、リチウム元素含有化合物と、リチウム以外の金属元素を含む金属元素含有化合物として、コバルト元素含有化合物、ニッケル元素含有化合物、またはマンガン元素含有化合物からなる群から選択される2以上の金属元素含有化合物とを活物質前駆体として選択して活物質前駆体として使用してもよいし、あるいは、リチウム元素含有化合物と、コバルト、ニッケルまたはマンガンの中から選択される2種以上の金属元素を含有する金属元素含有化合物とを活物質前駆体として使用してもよいし、あるいは、コバルト元素含有化合物、ニッケル元素含有化合物、マンガン元素含有化合物、コバルト、ニッケルまたはマンガンの中から選択される2種以上の金属元素を含有する金属元素含有化合物、の4種類を適宜の組み合わせ、これとリチウム元素含有化合物とを活物質前駆体として使用してもよい。
(Active material precursor)
The electrode active material layer forming solution is a solution containing a metal element constituting the active material. The metal element constituting this active material is two or more metal elements selected from the group consisting of cobalt, nickel, and manganese, and lithium. The electrode active material layer forming solution is prepared by using a metal element-containing compound containing a metal element constituting the active material generated on the current collector surface as a precursor of the active material and dissolving it in a solvent. Can do. As a metal element-containing compound, a lithium element-containing compound and two or more metal element-containing compounds each containing one or more metal elements selected from the group consisting of cobalt, nickel or manganese, or cobalt, nickel or manganese And one metal element-containing compound containing two or more selected two or more metal elements. More specifically, the lithium element-containing compound and the metal element-containing compound containing a metal element other than lithium are two or more selected from the group consisting of a cobalt element-containing compound, a nickel element-containing compound, or a manganese element-containing compound. A metal element-containing compound may be selected as an active material precursor and used as an active material precursor, or two or more metals selected from a lithium element-containing compound and cobalt, nickel, or manganese An element-containing metal element-containing compound may be used as an active material precursor, or is selected from cobalt element-containing compounds, nickel element-containing compounds, manganese element-containing compounds, cobalt, nickel or manganese Combination of four types of metal element-containing compounds containing two or more types of metal elements as appropriate A lithium element-containing compound which may be used as an active material precursor.

上記金属元素含有化合物としては、特定の金属元素を含む、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩、臭素酸塩等を挙げることができる。中でも、本発明においては、塩化物、硝酸塩、酢酸塩は汎用品として入手が容易なので、使用することが好ましい。とりわけ、硝酸塩は広範囲の種類の集電体に対して製膜性がよいので、好ましく使用される。   Examples of the metal element-containing compound include chlorides, nitrates, sulfates, perchlorates, acetates, bromates and the like containing specific metal elements. Among them, in the present invention, chloride, nitrate, and acetate are preferably used because they are easily available as general-purpose products. In particular, nitrate is preferably used because it has good film forming properties for a wide variety of current collectors.

上記リチウム元素含有化合物としては、例えば、クエン酸リチウム四水和物、過塩素酸リチウム三水和物、酢酸リチウム二水和物、硝酸リチウム等が挙げられる。   Examples of the lithium element-containing compound include lithium citrate tetrahydrate, lithium perchlorate trihydrate, lithium acetate dihydrate, and lithium nitrate.

一方、コバルト元素含有化合物としては、例えば、塩化コバルト(II)六水和物、蟻酸コバルト(II)二水和物、コバルト(III)アセチルアセトナート、コバルト(II)アセチルアセトナート二水和物、酢酸コバルト(II)四水和物、しゅう酸コバルト(II)二水和物、硝酸コバルト(II)六水和物、塩化コバルト(II)アンモニウム六水和物、亜硝酸コバルト(III)ナトリウム、及び硫酸コバルト(II)七水和物等が挙げられる。   On the other hand, the cobalt element-containing compound includes, for example, cobalt (II) chloride hexahydrate, cobalt (II) formate dihydrate, cobalt (III) acetylacetonate, and cobalt (II) acetylacetonate dihydrate. , Cobalt acetate (II) tetrahydrate, cobalt oxalate (II) dihydrate, cobalt nitrate (II) hexahydrate, cobalt chloride (II) ammonium hexahydrate, cobalt nitrite sodium (III) And cobalt (II) sulfate heptahydrate.

また、ニッケル元素含有化合物としては、例えば、塩化ニッケル(II)六水和物、酢酸ニッケル(II)四水和物、過塩素酸ニッケル(II)六水和物、臭化ニッケル(II)三水和物、硝酸ニッケル(II)六水和物、ニッケル(II)アセチルアセトナート二水和物、及び硫酸ニッケル(II)六水和物等が挙げられる。   Examples of the nickel element-containing compound include nickel (II) chloride hexahydrate, nickel (II) acetate tetrahydrate, nickel perchlorate (II) hexahydrate, and nickel (II) bromide. Examples thereof include hydrates, nickel (II) nitrate hexahydrate, nickel (II) acetylacetonate dihydrate, and nickel (II) sulfate hexahydrate.

また、マンガン元素含有化合物としては、例えば、酢酸マンガン(III)二水和物、硝酸マンガン(II)六水和物、硫酸マンガン(II)五水和物、しゅう酸マンガン(II)二水和物、及びマンガン(III)アセチルアセトナート等が挙げられる。   Examples of the manganese element-containing compound include manganese acetate (III) dihydrate, manganese nitrate (II) hexahydrate, manganese sulfate (II) pentahydrate, and manganese (II) oxalate dihydrate. And manganese (III) acetylacetonate.

活物質として、リチウム遷移金属複合リン酸化合物を生成する場合には、上記電極活物質層形成溶液は、活物質を構成する金属元素およびリン元素を含む溶液である。ここにおいて、活物質を構成する金属元素は、コバルト、ニッケル、マンガンからなる群より選択される2種以上の金属元素およびリチウムである。   When producing a lithium transition metal composite phosphate compound as an active material, the electrode active material layer forming solution is a solution containing a metal element and a phosphorus element constituting the active material. Here, the metal element constituting the active material is two or more metal elements selected from the group consisting of cobalt, nickel, and manganese, and lithium.

また、電極活物質層形成溶液を調整するにあたり、リチウム元素含有化合物などの金属元素含有化合物としてリン元素が含まれないものを用いる場合には、電極活物質層形成溶液中に、さらにリン元素含有化合物を配合する必要がある。リン元素含有化合物は、少なくともリン元素を含む化合物である。したがってリン元素含有化合物は、リン元素以外の元素として揮発性元素を含むものであってもよい。ここに、揮発性元素は、所定温度以上加熱履歴を加えることで気化するような元素を示すものとし、水素、酸素、窒素などの非金属元素を好ましいものとして挙げることができる。リン元素含有化合物は、リン酸系化合物、亜リン酸系化合物などをあげることができ、リン酸系化合物は、リン酸およびその塩を挙げることができ、亜リン酸系化合物は、亜リン酸およびその塩を挙げることができる。リン元素含有化合物としては、例えばリン酸、亜リン酸、次亜リン酸、亜リン酸ジイソプロピル、リン酸アンモニウム、亜リン酸アンモニウム、次亜リン酸アンモニウムなどを用いることができるが、これらに限定されない。   In addition, in preparing the electrode active material layer forming solution, when using a metal element-containing compound such as a lithium element-containing compound that does not contain a phosphorus element, the electrode active material layer forming solution further contains a phosphorus element. It is necessary to add a compound. The phosphorus element-containing compound is a compound containing at least a phosphorus element. Therefore, the phosphorus element-containing compound may contain a volatile element as an element other than the phosphorus element. Here, the volatile element refers to an element that is vaporized by applying a heating history at a predetermined temperature or higher, and preferred examples include nonmetallic elements such as hydrogen, oxygen, and nitrogen. Phosphorous element-containing compounds can include phosphoric acid compounds, phosphorous acid compounds, etc., phosphoric acid compounds can include phosphoric acid and salts thereof, and phosphorous acid compounds include phosphorous acid. And salts thereof. As the phosphorus element-containing compound, for example, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, diisopropyl phosphite, ammonium phosphate, ammonium phosphite, ammonium hypophosphite and the like can be used. Not.

リチウム遷移金属複合リン酸化合物を生成する場合であって、電極活物質層形成溶液を調整するにあたり、リチウム元素含有化合物などの金属元素含有化合物にリン元素を含むものを用いる場合には、電極活物質層形成溶液中へのリン元素含有化合物の添加は任意である。   In the case of producing a lithium transition metal composite phosphate compound and preparing an electrode active material layer forming solution, when using a metal element-containing compound such as a lithium element-containing compound containing a phosphorus element, Addition of the phosphorus element-containing compound to the material layer forming solution is optional.

なお、ここにいうリン元素含有化合物には、リチウム遷移金属複合リン酸化合物を生成する場合に利用可能な金属元素含有化合物であってリン元素を含むものが除かれる。   The phosphorus element-containing compound mentioned here excludes those containing a phosphorus element, which are metal element-containing compounds that can be used when producing a lithium transition metal composite phosphate compound.

金属元素含有化合物であってリン元素を含むものについては、例えば、リチウム元素含有化合物については、リン酸リチウムなど、コバルト元素含有化合物としては、リン酸コバルトなど、ニッケル元素含有化合物については、リン酸ニッケル、次亜リン酸ニッケル(II)六水和物など、マンガン元素含有化合物については、リン酸マンガンなどを挙げることができる。   For metal element-containing compounds containing phosphorus elements, for example, lithium element-containing compounds such as lithium phosphate, cobalt element-containing compounds such as cobalt phosphate, nickel element-containing compounds such as phosphoric acid Examples of manganese element-containing compounds such as nickel and nickel (II) hypophosphite hexahydrate include manganese phosphate.

集電体上で活物質としてLiCoNiMnO(ただしa、bは、0より大きな実数)を生成する場合において、主原料としてリチウム元素含有化合物、並びにコバルト元素含有化合物、ニッケル元素含有化合物およびマンガン元素含有化合物を用いる場合にあっては、リチウム元素含有化合物、並びにコバルト元素含有化合物、ニッケル元素含有化合物およびマンガン元素含有化合物の組み合わせの割合(Li:Co:Ni:Mn=X:1:1:1)は、特に限定されないが、含まれる金属元素のモル比において、2.5≦X<3.5であることが好ましく、2.8≦X≦3.2であることが、より確実にリチウムイオン挿入脱離性を確保する点でより好ましい。 When producing Li a CoNiMnO b (where a and b are real numbers greater than 0) as the active material on the current collector, a lithium element-containing compound, a cobalt element-containing compound, a nickel element-containing compound, and manganese as main raw materials In the case of using an element-containing compound, a ratio of a lithium element-containing compound and a combination of a cobalt element-containing compound, a nickel element-containing compound, and a manganese element-containing compound (Li: Co: Ni: Mn = X: 1: 1: 1) is not particularly limited, but the molar ratio of the metal elements contained is preferably 2.5 ≦ X <3.5, more preferably 2.8 ≦ X ≦ 3.2. It is more preferable in terms of ensuring lithium ion insertion / extraction.

上記リチウム元素含有化合物と、それ以外の金属元素含有化合物とを含む溶液中の、リチウム元素及びそれ以外の金属元素の濃度の合計は、0.01〜5mol/L、特に0.1〜2mol/Lが好ましい。上記濃度を0.01mol/L以上とすることにより、集電体と該集電体表面で生成される活物質とを良好に密着性させることができ、活物質の固着が図られる。また、上記濃度を、5mol/L以下とすることにより、上記電極活物質層形成溶液を集電体表面へ良好に塗布できる程度の良好な粘度を維持することができ、均一な塗膜を形成することができる。なお、上記溶液中のリチウム元素含有化合物以外の金属元素含有化合物は、コバルト元素含有化合物、ニッケル元素含有化合物、マンガン元素含有化合物などが挙げられる。   The total concentration of the lithium element and the other metal element in the solution containing the lithium element-containing compound and the other metal element-containing compound is 0.01 to 5 mol / L, particularly 0.1 to 2 mol / L. L is preferred. By setting the concentration to 0.01 mol / L or more, the current collector and the active material generated on the surface of the current collector can be satisfactorily adhered, and the active material can be fixed. In addition, by setting the concentration to 5 mol / L or less, it is possible to maintain a viscosity sufficient to allow the electrode active material layer forming solution to be applied to the current collector surface, and to form a uniform coating film. can do. In addition, examples of the metal element-containing compound other than the lithium element-containing compound in the solution include a cobalt element-containing compound, a nickel element-containing compound, and a manganese element-containing compound.

(その他の添加剤)
また上記電極活物質層形成溶液には、上述する金属元素化合物以外にも、導電材あるいは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、その他の添加剤を添加してもよい。上記導電材は、本発明の電極活物質層の説明において記載した内容と同様のものを用いることができる。
(Other additives)
In addition to the metal element compounds described above, other additives may be added to the electrode active material layer forming solution without departing from the spirit of the present invention. The said electrically conductive material can use the thing similar to the content described in description of the electrode active material layer of this invention.

導電材を電極活物質層形成溶液に添加する場合には、集電体表面上において生成される活物質100重量部に対して、導電材の添加量を5重量部〜20重量部にすることが望ましい。尚、上述は、20重量を超えて導電材を添加することを除外する趣旨ではないが、本発明における電極活物質層は、20重量部以下の導電材の使用で充分に導電性を発揮させることができるという趣旨である。   When the conductive material is added to the electrode active material layer forming solution, the added amount of the conductive material is 5 parts by weight to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the active material generated on the current collector surface. Is desirable. In addition, although the above is not the meaning which excludes adding a conductive material exceeding 20 weight, the electrode active material layer in this invention exhibits electroconductivity fully by use of a 20 weight part or less conductive material. The idea is that you can.

(溶媒)
上記リチウム元素含有化合物及びその他の金属を含有する金属元素化合物を溶解するために用いられる溶媒としては、上記リチウム元素含有化合物を含む金属元素含有化合物を溶解することができるものであれば、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、プロパノール、ブタノール等の総炭素数が5以下の低級アルコール、アセチルアセトン、ジアセチル、ベンゾイルアセトン等のジケトン類、アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、ベンゾイル酢酸エチル、ベンゾイル蟻酸エチル等のケトエステル類、トルエン、およびこれらの混合溶媒、あるいはこれらを水で希釈したもの等を挙げることができる。
(solvent)
The solvent used for dissolving the lithium element-containing compound and other metal-containing metal element compounds is not particularly limited as long as it can dissolve the metal element-containing compound including the lithium element-containing compound. Although, for example, lower alcohols having a total carbon number of 5 or less such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, propanol, butanol, diketones such as acetylacetone, diacetyl, benzoylacetone, ethyl acetoacetate, ethyl pyruvate, ethyl benzoylacetate, Examples thereof include ketoesters such as ethyl benzoylformate, toluene, and mixed solvents thereof, or those diluted with water.

次に、上述のとおり調製された電極活物質層形成溶液を、従来公知の塗布方法、例えば、印刷法、スピンコート、ディップコート、バーコート、スプレーコート等によって、集電体表面の任意の領域に塗布して塗膜を形成する。また、集電体表面が多孔質であったり、凹凸が多数設けられていたり、三次元立体構造を有したりする場合には、上記方法以外に手動で塗布することも可能である。尚、本発明において使用する集電体は、必要に応じて、予めコロナ処理や酸素プラズマ処理等を行うことで、電極活物質層の製膜性をさらに改善することができるため好ましい。   Next, the electrode active material layer forming solution prepared as described above is applied to any region of the current collector surface by a conventionally known coating method such as printing, spin coating, dip coating, bar coating, spray coating, etc. To form a coating film. In addition, when the current collector surface is porous, has a large number of irregularities, or has a three-dimensional structure, it can be manually applied in addition to the above method. Note that the current collector used in the present invention is preferable because corona treatment, oxygen plasma treatment, and the like can be performed in advance as necessary to further improve the film forming property of the electrode active material layer.

上記電極活物層形成溶液の集電体への塗布量は、製造される正極板の用途等に応じて任意に決めることができるが、本発明における電極活物質層は、上述のとおり非常に薄く形成することが可能であるため、薄膜化を図りたい場合には、加熱後の電極活物質層が300nm〜10μm程度となるように薄く塗布してよい。以上の通り、集電体に電極層形成用溶液を塗布することにより、活物質の前駆体である金属元素化合物が含有される電極活物質層形成用塗膜が形成される。   The amount of the electrode active material layer forming solution applied to the current collector can be arbitrarily determined according to the use of the positive plate to be produced, etc., but the electrode active material layer in the present invention is very Since it can be formed thinly, when it is desired to reduce the thickness, the electrode active material layer after heating may be thinly applied so as to have a thickness of about 300 nm to 10 μm. As described above, the electrode active material layer-forming coating film containing the metal element compound that is the precursor of the active material is formed by applying the electrode layer forming solution to the current collector.

次いで、上記電極活物質層形成用塗膜が表面に形成された集電体を加熱する。このとき溶液中に溶解している金属元素化合物の分解温度以上の温度で加熱する加熱工程を実施することにより、集電体表面に活物質であるリチウム遷移金属複合化合物が生成される。電極活物質層形成用塗膜に上記したリン元素含有化合物のようなリン供給源となる物質が存在しない場合、リチウム遷移金属複合化合物としてリチウム遷移金属複合酸化物を生成することができる。電極活物質層形成用塗膜にリン酸基を構成するリン元素の供給源となる上記のようなリン元素含有化合物が存在する場合、リチウム遷移金属複合化合物としてリチウム遷移金属複合リン酸化合物を生成することができる。上記生成した活物質は、樹脂製結着材は実質的に使用されないが、互いに接合し集電体表面に固着されるため、集電体に対し密着性の良好な電極活物質層が得られる。本製造方法では、上記電極活物質層が適切に形成されるために、上記電極活物質層形成用の塗膜表面側に熱源を設置することを特徴とする。上記熱源の設置方法は特に限定されないが、熱源装置を電極活物質層形成用塗膜表面側に設置してもよいし、あるいは適切な温度に加温されたホットプレート上において、該ホットプレートの表面と電極活物質層形成用塗膜表面とが接する位置に設置することによって加熱してもよい。なお、加熱方法としては、特に限定されず、ホットプレートを熱源装置とする場合のほか、熱源装置として、例えば、オーブン、加熱炉、赤外線ヒーター、ハロゲンヒーター、熱風送風機等のいずれかを使用するか、あるいは2以上を組み合わせて使用する方法を挙げることができる。用いられる集電体が平面状である場合には、加熱炉やホットプレート等を使用することが好ましい。   Next, the current collector on which the electrode active material layer-forming coating film is formed is heated. At this time, a lithium transition metal composite compound which is an active material is generated on the surface of the current collector by performing a heating step of heating at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the metal element compound dissolved in the solution. When there is no phosphorus source material such as the above-described phosphorus element-containing compound in the electrode active material layer forming coating film, a lithium transition metal composite oxide can be produced as the lithium transition metal composite compound. When the coating film for forming the electrode active material layer contains a phosphorus element-containing compound as described above that serves as a source of the phosphorus element constituting the phosphate group, a lithium transition metal composite phosphate compound is produced as the lithium transition metal composite compound. can do. The generated active material is substantially free of resin binder, but is bonded to each other and fixed to the current collector surface, so that an electrode active material layer having good adhesion to the current collector can be obtained. . In this manufacturing method, in order to form the said electrode active material layer appropriately, a heat source is installed in the coating-film surface side for the said electrode active material layer formation, It is characterized by the above-mentioned. The method for installing the heat source is not particularly limited, but the heat source device may be installed on the surface side of the electrode active material layer forming coating film, or on a hot plate heated to an appropriate temperature. You may heat by installing in the position which the surface and the coating film surface for electrode active material layer formation contact | connect. The heating method is not particularly limited. In addition to the case where a hot plate is used as a heat source device, for example, whether an oven, a heating furnace, an infrared heater, a halogen heater, a hot air blower, or the like is used as the heat source device. Or a method of using two or more in combination. When the current collector used is planar, it is preferable to use a heating furnace, a hot plate, or the like.

本製造方法では、上述のとおり、集電体の塗膜表面側を加熱した後に、さらに集電体の両面側を150℃〜800℃の温度範囲で加熱してもよい。上記両面側を加熱する場合には、熱源の設置される位置は、例えば、当該両面側に熱源装置を設置する態様、あるいは加熱炉などに電極活物質層形成用塗膜が積層形成された集電体を設置して、両面側を同様の環境で加熱する態様を含む。   In this manufacturing method, as described above, after heating the coating film surface side of the current collector, the both surface sides of the current collector may be further heated in a temperature range of 150 ° C to 800 ° C. When heating the both sides, the position where the heat source is installed is, for example, a mode in which a heat source device is installed on the both sides, or a collection in which a coating film for forming an electrode active material layer is laminated in a heating furnace or the like. It includes a mode in which an electric body is installed and both sides are heated in the same environment.

尚、上記加熱工程における雰囲気は、特に限定されない。ただし、生成される活物質が、リチウム遷移金属複合酸化物である場合には、本発明の加熱工程を大気雰囲気中で実施することにより、活物質前駆体中に含有される金属元素を熱融解させ、酸化させることが容易であるため好ましい。活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物を生成する場合には、水素雰囲気や窒素雰囲気など、酸素濃度の低い、あるいは酸素のない雰囲気下で加熱工程を実施することもありうるが、このようにリチウム遷移金属複合酸化物を生成させる場合には、電極活物質層形成溶液中に配合される化合物中に、金属酸化物形成に利用可能な酸素元素の供給源が含まれていることが必要である。   In addition, the atmosphere in the said heating process is not specifically limited. However, when the generated active material is a lithium transition metal composite oxide, the metal element contained in the active material precursor is thermally melted by carrying out the heating process of the present invention in the air atmosphere. It is preferable because it is easy to oxidize. When producing a lithium transition metal composite oxide as an active material, the heating step may be performed in an atmosphere having a low oxygen concentration or no oxygen, such as a hydrogen atmosphere or a nitrogen atmosphere. When producing a transition metal composite oxide, it is necessary that the compound blended in the electrode active material layer forming solution contains a source of oxygen element that can be used for forming the metal oxide. .

一方、活物質として、リチウム遷移金属複合リン酸化合物を生成させる場合には、不活性ガス雰囲気下あるいは還元ガスの雰囲気下で加熱工程を実施することが望ましい。不活性ガス雰囲気下あるいは還元ガスの雰囲気下では電極活物質層形成溶液からなる塗膜と酸素との接触がより一層規制され、リチウム遷移金属複合リン酸化合物の形成がより確実になる。この場合、電極活物質層形成溶液中に酸素元素の供給源となりうる物質(酸素元素含有化合物)をさらに配合することで、電極活物質層形成溶液に含まれるリン元素含有化合物由来のリンと、金属元素含有化合物由来の金属元素と、酸素元素含有化合物の酸素で、リチウム遷移金属複合リン酸化合物をより容易に生成することができる。なお、不活性ガスとしては、アルゴンや窒素を用いることができる。還元ガスとしては、水素、一酸化炭素を用いることができる。   On the other hand, when producing a lithium transition metal composite phosphate compound as an active material, it is desirable to carry out the heating step in an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere. In an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere, the contact between the coating film made of the electrode active material layer forming solution and oxygen is further regulated, and the formation of the lithium transition metal composite phosphate compound is further ensured. In this case, phosphorus derived from the phosphorus element-containing compound contained in the electrode active material layer forming solution by further blending a substance (oxygen element-containing compound) that can be a source of oxygen element in the electrode active material layer forming solution; A lithium transition metal composite phosphate compound can be more easily generated with a metal element derived from a metal element-containing compound and oxygen of the oxygen element-containing compound. Note that argon or nitrogen can be used as the inert gas. As the reducing gas, hydrogen or carbon monoxide can be used.

上記加熱工程を実施する際の加熱温度は、用いられる金属元素化合物の種類によって異なるが、活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物を生成する場合、通常、大気雰囲気下(酸素存在雰囲気下)で、150℃〜800℃の温度範囲に加熱することにより良好に金属元素含有化合物の分解が行われ、活物質が生成される。また活物質としてリチウム遷移金属複合リン酸化合物を生成する場合、不活性ガスあるいは還元ガスの雰囲気下で、200℃以上〜800℃の温度範囲に加熱することにより良好に金属元素含有化合物の分解が行われ、活物質が生成される。   Although the heating temperature at the time of carrying out the heating step varies depending on the type of metal element compound used, when producing a lithium transition metal composite oxide as an active material, usually in an air atmosphere (in an oxygen-existing atmosphere), By heating to a temperature range of 150 ° C. to 800 ° C., the metal element-containing compound is favorably decomposed to generate an active material. When a lithium transition metal composite phosphate compound is produced as an active material, the metal element-containing compound can be decomposed satisfactorily by heating in an inert gas or reducing gas atmosphere to a temperature range of 200 ° C. to 800 ° C. To produce an active material.

[非水電解液二次電池]
非水電解液二次電池は、一般的には、正極板及び負極板と、これらの間にポリエチレンなどのポリオレフィン製多孔質フィルムのようなセパレータとが設けられて構成されており、これらが容器内に収納され、且つ容器内に非水電解液が充填された状態で密封されて製造される。
[Nonaqueous electrolyte secondary battery]
A nonaqueous electrolyte secondary battery is generally configured by providing a positive electrode plate and a negative electrode plate, and a separator such as a porous film made of polyolefin such as polyethylene between them. The container is sealed and manufactured in a state where the container is filled with a non-aqueous electrolyte.

(電極板)
本発明の非水電解液二次電池は、特に、正極板として上述する本発明の非水電解液二次電池用正極板を用いることを特徴とする。従来、負極板が炭素質材料より構成される場合には、これにあわせて正極板の導電性を上げるために正極板に導電材料を多量に添加することが一般的であったが、このために正極板の空隙率が低下し、電解液の浸透性が低下することにより電池の出入力特性を増大させることが困難であった。しかしながら本発明の正極板は出入力特性に優れているので、これを正極板として用いた本発明の非水電解液二次電池では、従来のように導電材を多量に用いることなく、あるいは導電材を全く用いることなく、良好な導電性及び高出入力特性を示すことが可能である。
(Electrode plate)
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is particularly characterized in that the positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention described above is used as the positive electrode plate. Conventionally, when the negative electrode plate is made of a carbonaceous material, it has been common to add a large amount of conductive material to the positive electrode plate in order to increase the conductivity of the positive electrode plate accordingly. In addition, since the porosity of the positive electrode plate is reduced and the permeability of the electrolyte solution is reduced, it is difficult to increase the input / output characteristics of the battery. However, since the positive electrode plate of the present invention has excellent input / output characteristics, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention using the positive electrode plate as a positive electrode plate does not use a large amount of conductive material as in the prior art, or is conductive. Good conductivity and high input / output characteristics can be exhibited without using any material.

一方、本発明の非水電解液二次電池に用いられる負極板としては、従来公知の非水電解液二次電池に用いられる公知の負極板を適宜選択して使用することができる。例えば、集電体として厚み5〜50μm程度の電解銅箔や圧延銅箔等の銅箔を用い、上記集電体表面の少なくとも一部に、負極板における電極活物質層形成用塗工組成物を塗布して、乾燥し、必要に応じてプレスすることにより形成されたものが使用される。上記負極板における電極活物質層形成用塗工組成物には、一般的に、天然グラファイト、人造グラファイト、アモルファス炭素、カーボンブラック、またはこれらの成分に異種元素を添加したもののような炭素質材料からなる活物質、あるいは、金属リチウム及びその合金、スズ、シリコン、及びそれらの合金等、リチウムイオンを挿入脱離可能な材料などの活物質、および樹脂製結着材、必要に応じて導電材などの他の添加剤が分散混合されることが一般的である。   On the other hand, as a negative electrode plate used for the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a known negative electrode plate used for a conventionally known nonaqueous electrolyte secondary battery can be appropriately selected and used. For example, a copper foil such as an electrolytic copper foil or a rolled copper foil having a thickness of about 5 to 50 μm is used as the current collector, and the electrode active material layer forming coating composition in the negative electrode plate is formed on at least a part of the current collector surface. Is formed by coating, drying, and pressing as necessary. The coating composition for forming an electrode active material layer in the negative electrode plate is generally made of natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon, carbon black, or a carbonaceous material obtained by adding a different element to these components. Active materials, or active materials such as lithium metal and its alloys, tin, silicon, and alloys thereof, materials that can insert and desorb lithium ions, resin binders, conductive materials as necessary, etc. It is common for other additives to be dispersed and mixed.

(非水電解液)
本発明に用いられる非水電解液は、一般的に、非水電解液二次電池用の非水電解液として用いられるものであれば、特に限定されないが、リチウム塩を有機溶媒に溶解させた非水電解液が好ましく用いられる。
(Non-aqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a non-aqueous electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery, but a lithium salt is dissolved in an organic solvent. A non-aqueous electrolyte is preferably used.

上記リチウム塩の例としては、LiClO、LiBF、LiPF、LiAsF、LiCl、及びLiBr等の無機リチウム塩;LiB(C、LiN(SOCF、LiC(SOCF、LiOSOCF、LiOSO、LiOSO、LiOSO11、LiOSO13、及びLiOSO15等の有機リチウム塩;等が代表的に挙げられる。 Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCl, and LiBr; LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC ( Organic compounds such as SO 2 CF 3 ) 3 , LiOSO 2 CF 3 , LiOSO 2 C 2 F 5 , LiOSO 2 C 4 F 9 , LiOSO 2 C 5 F 11 , LiOSO 2 C 6 F 13 , and LiOSO 2 C 7 F 15 Typical examples include lithium salts.

リチウム塩の溶解に用いられる有機溶媒としては、環状エステル類、鎖状エステル類、環状エーテル類、及び鎖状エーテル類等が挙げられる。   Examples of the organic solvent used for dissolving the lithium salt include cyclic esters, chain esters, cyclic ethers, and chain ethers.

上記環状エステル類としては、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ビニレンカーボネート、2−メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、及びγ−バレロラクトン等が挙げられる。   Examples of the cyclic esters include propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, vinylene carbonate, 2-methyl-γ-butyrolactone, acetyl-γ-butyrolactone, and γ-valerolactone.

上記鎖状エステル類としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルブチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチルプロピルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、及び酢酸アルキルエステル等が挙げられる。   Examples of the chain esters include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl butyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl butyl carbonate, ethyl propyl carbonate, butyl propyl carbonate, propionic acid alkyl ester, Examples include malonic acid dialkyl esters and acetic acid alkyl esters.

上記環状エーテル類としては、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、ジアルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、アルキル−1,3−ジオキソラン、及び1,4−ジオキソラン等が挙げられる。   Examples of the cyclic ethers include tetrahydrofuran, alkyltetrahydrofuran, dialkyltetrahydrofuran, alkoxytetrahydrofuran, dialkoxytetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, alkyl-1,3-dioxolane, and 1,4-dioxolane.

上記鎖状エーテル類としては、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、及びテトラエチレングリコールジアルキルエーテル等が挙げられる。   Examples of the chain ethers include 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, diethylene glycol dialkyl ether, triethylene glycol dialkyl ether, and tetraethylene glycol dialkyl ether. It is done.

上記正極板、負極板、セパレータ、非水電解液を用いて製造される非水電解液二次電池の構造としては、従来公知の構造を適宜選択して用いることができる。例えば、正極板及び負極板を、ポリエチレン製多孔質フィルムのようなセパレータを介して渦巻状に巻き回して、電池容器内に収納する構造が挙げられる。また別の態様としては、所定の形状に切り出した正極板及び負極板をセパレータを介して積層して固定し、これを電池容器内に収納する構造を採用してもよい。いずれの構造においても、正極板及び負極板を電池容器内に収納後、正極板に取り付けられたリード線を外装容器に設けられた正極端子に接続し、一方、負極板に取り付けられたリード線を外装容器内に設けられた負極端子に接続し、さらに電池容器内に非水電化液を充填した後、密閉することによって非水電解液二次電池が製造される。   As a structure of the non-aqueous electrolyte secondary battery manufactured using the positive electrode plate, the negative electrode plate, the separator, and the non-aqueous electrolyte solution, a conventionally known structure can be appropriately selected and used. For example, the structure which winds a positive electrode plate and a negative electrode plate in the shape of a spiral via the separator like a polyethylene porous film, and accommodates in a battery container is mentioned. As another aspect, a structure in which a positive electrode plate and a negative electrode plate cut into a predetermined shape are stacked and fixed via a separator, and this is housed in a battery container may be employed. In any structure, after the positive electrode plate and the negative electrode plate are stored in the battery container, the lead wire attached to the positive electrode plate is connected to the positive electrode terminal provided in the outer container, while the lead wire attached to the negative electrode plate Is connected to a negative electrode terminal provided in the outer container, and the battery container is further filled with a nonaqueous electrification solution and then sealed to produce a nonaqueous electrolyte secondary battery.

(実施例1)
集電体として厚さ15μmのアルミ板を準備し、最終的に得られる電極活物質層の厚みが4μmとなる量で、当該集電体の一面側に下記のように調製した電極活物質層形成溶液をミヤバーで塗布して電極活物質層形成用塗膜を形成した。
Example 1
An aluminum plate having a thickness of 15 μm was prepared as a current collector, and an electrode active material layer prepared as follows on one side of the current collector in an amount such that the thickness of the finally obtained electrode active material layer was 4 μm The forming solution was applied with a Miya bar to form a coating film for forming an electrode active material layer.

<電極活物質層形成溶液の調整>
活物質を生成する原料(溶質)としてLi(CHCOO)・2HO[分子量:102.02]を10.2g、及びNi(NO・6HO[分子量:290.8]を9.7g、Mn(NO・6HO[分子量:287.0]を9.6g、Co(NO・6HO[分子量:287.0]を9.7g、アクリル樹脂(オリコックスKC210、共栄社化学株式会社製)3gを用い、これらの原料を重量比が水:イソプロピルアルコール(IPA)=2:1となるように水とIPAを混合してなる溶液(溶媒)70gに加えて溶解させ、バイオシェーカーで温度70℃、回転数200rpmにて5時間かけて攪拌し、その後24時間室温で保持することによって電極活物質層形成溶液を調製した。
<Preparation of electrode active material layer forming solution>
10.2 g of Li (CH 3 COO) · 2H 2 O [molecular weight: 102.02] as a raw material (solute) for generating an active material, and Ni (NO 3 ) 2 · 6H 2 O [molecular weight: 290.8] 9.7 g, Mn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O [molecular weight: 287.0] 9.6 g, Co (NO 3 ) 2 · 6H 2 O [molecular weight: 287.0] 9.7 g, acrylic A solution (solvent) obtained by mixing 3 g of resin (Oricox KC210, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) and mixing these materials with water and IPA so that the weight ratio is water: isopropyl alcohol (IPA) = 2: 1. In addition to 70g, it was made to melt | dissolve, it stirred over 5 hours at the temperature of 70 degreeC and the rotation speed of 200 rpm with the bioshaker, and the electrode active material layer forming solution was prepared by hold | maintaining at room temperature after that for 24 hours.

<加熱工程>
次に、表面に電極活物質層形成用塗膜が形成された集電体を、300℃に加熱したホットプレートに、電極活物質形成用塗膜が形成された側からゆっくり近づけて接触させ、10分間保持した。室温に戻した後、続けて、大気雰囲気で600℃まで5時間かけて加熱し、600℃に維持したまま5時間保ち、その後室温まで冷却し、それから大気に開放してサンプルを取り出し、集電体上に正極活物質層として適切な電極活物質層が積層された本発明の非水電解液二次電池用電極板(正極板)を得た。そして上記正極板を所定の大きさ(直径15mmの円盤)に繰り抜き(裁断し)、これにより得られた正極体を実施例1とした。尚、上記加熱にあたっては、電極活物質層形成用塗膜が形成された側を加熱するためにホットプレート(アズワン社製)と、その後に集電体の両面側から加熱するために電気炉としてマッフル炉(デンケン社製、P90)を使用した。
<Heating process>
Next, the current collector with the electrode active material layer-forming coating film formed on the surface is brought into close contact with a hot plate heated to 300 ° C. from the side on which the electrode active material-forming coating film is formed, Hold for 10 minutes. After returning to room temperature, it was continuously heated to 600 ° C. in an air atmosphere over 5 hours, kept at 600 ° C. for 5 hours, then cooled to room temperature, then opened to the atmosphere, and the sample was taken out and collected An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery (positive electrode plate) of the present invention in which an appropriate electrode active material layer was laminated as a positive electrode active material layer on the body was obtained. Then, the positive electrode plate was drawn out (cut) into a predetermined size (a disk having a diameter of 15 mm), and the positive electrode body thus obtained was used as Example 1. In the above heating, a hot plate (manufactured by AS ONE) is used to heat the side on which the electrode active material layer-forming coating film is formed, and then an electric furnace is used to heat from both sides of the current collector. A muffle furnace (D90, P90) was used.

<膜形成性評価>
実施例1を作成するにあたり、上述で得られた非水電解液二次電池用正極板を所定の大きさに繰り抜く加工を行ったが、当該加工作業において、電極活物質層が剥離するなどの不具合なく、後述する充放電試験に用いる作用極を形成することができた。このことから、電極活物質層の膜形成性が良好であることを確認した。その結果については、表1に示す。以下に示す実施例および比較例においても、膜形成性が良好であるとは、上述するように、不具合なく正極板を繰り抜く加工ができた場合を意味する。一方、上記繰り抜き加工において電極活物質層の一部が剥がれたり、あるいは電極活物質が集電体上から落下して三極式コインセルの作用極として使用に耐える円板が形成されなかった場合には、電極活物質層の膜形成性が不良であると評価するものとする。なお、表1中、膜形成性の評価を示す欄において、「○」が「膜形成性が良好である」ことを示し、「×」が「膜形成性が不良である」ことを示す。
<Evaluation of film formability>
In preparing Example 1, the positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery obtained above was processed to a predetermined size. In this processing operation, the electrode active material layer was peeled off, etc. Thus, the working electrode used in the charge / discharge test described later could be formed. From this, it was confirmed that the film forming property of the electrode active material layer was good. The results are shown in Table 1. Also in the examples and comparative examples described below, the favorable film forming property means that the positive electrode plate can be pulled out without any trouble as described above. On the other hand, when a part of the electrode active material layer is peeled off in the above-mentioned punching process, or the electrode active material falls from the current collector and a disc that can be used as a working electrode of a tripolar coin cell is not formed. It is assumed that the film forming property of the electrode active material layer is poor. In Table 1, in the column showing the evaluation of film forming property, “◯” indicates “film forming property is good” and “x” indicates “film forming property is bad”.

<電子顕微鏡観察、電極活物質層の膜厚、粒径測定、X線回折>
実施例1を用いて、走査型電子顕微鏡(SEM)、及びX線回折装置(XRD)を用いて50,000倍の倍率で、集電体面に対し垂直方向に切断した断面を観察したところ、集電体表面上に、電極活物質層として4μmの膜厚であってリチウムを含有された粒子状の3元系酸化物(LiNi0.33Co0.33Mn0.33)からなる層が製膜されていた。そしてLiNi0.33Co0.33Mn0.33からなる粒子が互いに部分的且つ直接的に接合するとともにその周囲に空隙が形成されていることが確認された。また上記電子顕微鏡観察により得られた電子顕微鏡写真により、電極活物質層を構成する粒子の粒径を、画像解析式粒度分布測定ソフトウェア(株式会社マウンテック製、MAC VIEW)を用いて粒子20点を測定し、平均最小粒径として粒径の小さい順番に5点、平均最大粒径として粒径の大きい順番に5点、のそれぞれついて算術平均を求めたところ、平均最小粒径が6nm、平均最大粒径が29nmであった(表1)。なお、XRDの分析結果については図1に示す。
<Electron microscope observation, electrode active material layer thickness, particle size measurement, X-ray diffraction>
Using Example 1, using a scanning electron microscope (SEM) and an X-ray diffractometer (XRD) to observe a cross section cut in a direction perpendicular to the current collector surface at a magnification of 50,000 times, On the surface of the current collector, the electrode active material layer is made of a particulate ternary oxide (LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 ) having a thickness of 4 μm and containing lithium. The layer was deposited. Then, it was confirmed that particles of LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 were partially and directly joined to each other and voids were formed around the particles. In addition, from the electron micrograph obtained by the electron microscope observation, the particle size of the particles constituting the electrode active material layer was determined using 20 image analysis particle size distribution measurement software (manufactured by Mount Tech Co., Ltd., MAC VIEW). Measured and calculated the arithmetic average of 5 points in ascending order of particle size as the average minimum particle size and 5 points in order of increasing particle size as the average maximum particle size. The particle size was 29 nm (Table 1). The results of XRD analysis are shown in FIG.

三極式コインセルの作製:
エチレンカーボネート(EC)/ジメチルカーボネート(DMC)混合溶媒(体積比=1:1)に、溶質として六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を加えて、当該溶質であるLiPFの濃度が、1mol/Lとなるように濃度調整して、非水電解液を調製した。そして、正極板として上述のとおり作製した実施例1(直径15mmの円板、含有される正極活物質の重量:1.3mg/1.77cm)を作用極として用い、対極板及び参照極板として金属リチウム板、電解液として上記にて作製した非水電解液を用い、セパレータとして多孔質性ポリエチレンシートを用いて三極式コインセルを組み立て、これを実施例試験セル1とした。そして実施例試験セル1を下記充放電試験に供した。
Tripolar coin cell production:
Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is added as a solute to a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) (volume ratio = 1: 1), and the concentration of LiPF 6 as the solute is 1 mol. The non-aqueous electrolyte was prepared by adjusting the concentration to be / L. Then, Example 1 (15 mm diameter disc, weight of positive electrode active material contained: 1.3 mg / 1.77 cm 2 ) prepared as described above as a positive electrode plate was used as a working electrode, and a counter electrode plate and a reference electrode plate A tripolar coin cell was assembled using a metal lithium plate as the electrolyte, the non-aqueous electrolyte prepared above as the electrolyte, and a porous polyethylene sheet as the separator. The example test cell 1 was subjected to the following charge / discharge test.

<充放電試験>
上述のとおり作成した三極式コインセルである実施例試験セル1において、作用極の充放電レート特性を評価するために、まず実施例試験セル1を下記充電試験のとおり満充電させた。
<Charge / discharge test>
In the example test cell 1, which is a tripolar coin cell prepared as described above, in order to evaluate the charge / discharge rate characteristics of the working electrode, the example test cell 1 was first fully charged as in the following charging test.

充電試験:
実施例試験セル1を、25℃の環境下で、電圧が4.3Vに達するまで定電流(72μA)で定電流充電し、当該電圧が4.3Vに達した後は、電圧が4.3Vを上回らないように、当該電流(放電レート:1C)が5%以下となるまで減らしていき、定電圧で充電を行ない、満充電させた後、10分間休止させた。尚、ここで、上記「1C」とは、上記三極式コインセルを用いて定電流放電して、1時間で放電終了となる電流値(放電終止電圧に達する電流値)のことを意味する。また上記定電流は、実施例試験セル1における作用極において、活物質であるLiNi0.33Co0.33Mn0.33の理論放電量160mAh/gが1時間で放電されるよう設定された。
Charging test:
Example Test cell 1 was charged at a constant current (72 μA) under a 25 ° C. environment until the voltage reached 4.3 V. After the voltage reached 4.3 V, the voltage was 4.3 V. The current (discharge rate: 1C) was decreased until the current became 5% or less, and the battery was charged at a constant voltage, fully charged, and then suspended for 10 minutes. Here, the “1C” means a current value (current value reaching the discharge end voltage) at which constant current discharge is performed using the tripolar coin cell and discharge is completed in one hour. The constant current is set so that the theoretical discharge amount of 160 mAh / g of LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 as the active material is discharged in one hour at the working electrode in the example test cell 1. It was done.

放電試験:
その後、満充電された実施例試験セル1を、25℃の環境下で、電圧が4.3V(満充電電圧)から3.0V(放電終止電圧)になるまで、定電流(72μA)(放電レート:1C)で定電流放電し、縦軸にセル電圧(V)、横軸に放電時間(h)をとり、放電曲線を作成し、作用極(実施例1である正極用電極板)の放電容量(mAh)を求め、当該作用極の単位重量当たりの放電容量(mAh/g)に換算した。
Discharge test:
Thereafter, the fully charged example test cell 1 was subjected to a constant current (72 μA) (discharge) in an environment of 25 ° C. until the voltage changed from 4.3 V (full charge voltage) to 3.0 V (discharge end voltage). A constant current discharge at a rate of 1 C), the cell voltage (V) on the vertical axis, the discharge time (h) on the horizontal axis, a discharge curve is created, and the working electrode (electrode plate for positive electrode of Example 1) The discharge capacity (mAh) was determined and converted to the discharge capacity (mAh / g) per unit weight of the working electrode.

続いて、上述のとおり実施した定電流(72μA)(放電レート:1C、放電終了時間:1時間)での定電流放電試験を基準として、5倍の定電流(0.36mA)(放電レート:5C、放電終了時間:12分)、10倍の定電流(0.72mA)(放電レート:10C、放電終了時間:6分)、50倍の定電流(3.6mA)(放電レート:50C、放電終了時間:1.2分)においても、同様にして各々定電流放電試験を行ない、各放電レートにおける作用極の放電容量(mAh)を求め、これより単位重量当たりの放電容量(mAh/g)を換算した。   Subsequently, with a constant current discharge test at a constant current (72 μA) (discharge rate: 1 C, discharge end time: 1 hour) carried out as described above as a reference, a five times constant current (0.36 mA) (discharge rate: 5C, discharge end time: 12 minutes), 10 times constant current (0.72 mA) (discharge rate: 10 C, discharge end time: 6 minutes), 50 times constant current (3.6 mA) (discharge rate: 50 C, At the end of discharge: 1.2 minutes), a constant current discharge test was conducted in the same manner to determine the discharge capacity (mAh) of the working electrode at each discharge rate. From this, the discharge capacity per unit weight (mAh / g) ) Was converted.

<放電容量維持率(%)の算出>
作用極の出力特性(放電レート特性)を評価するため、上述のとおり得られた各放電レートにおける単位重量当たりの各放電容量(mAh/g)を用い、上述で示した数1に示す数式により放電容量維持率(%)を求めた。尚、上記放電試験により得られた単位重量当たりの放電容量(mAh/g)及び放電容量維持率(%)は、いずれも表2にまとめて示す。
<Calculation of discharge capacity maintenance rate (%)>
In order to evaluate the output characteristics (discharge rate characteristics) of the working electrode, each discharge capacity (mAh / g) per unit weight at each discharge rate obtained as described above is used, and the mathematical formula shown in the above equation 1 is used. The discharge capacity retention rate (%) was determined. The discharge capacity (mAh / g) and discharge capacity retention rate (%) per unit weight obtained by the above discharge test are all shown in Table 2.

(実施例2および実施例3)
集電体上に形成される電極活物質層の膜厚が表1に示す値となるよう集電体上への電極活物質層形成溶液の塗布量を変更したこと以外は、実施例1と同様に正極体を作成し、実施例2および実施例3とした。
(Example 2 and Example 3)
Example 1 with the exception that the coating amount of the electrode active material layer forming solution on the current collector was changed so that the film thickness of the electrode active material layer formed on the current collector became the value shown in Table 1. Similarly, a positive electrode body was prepared and used as Example 2 and Example 3.

実施例2および実施例3について、実施例1と同様に、膜形成性評価、電子顕微鏡観察、電極活物質層の膜厚測定、粒径測定、X線回折を行った。電子顕微鏡観察において、実施例1と同様に電極活物質層が集電体上に形成されていることを確認した。また、X線回折により、電極活物質層を構成している化合物が、LiNi0.33Co0.33Mn0.33であることを確認した。その他の結果は、表1に示す。 About Example 2 and Example 3, film-forming evaluation, electron microscope observation, the film thickness measurement of an electrode active material layer, a particle size measurement, and X-ray diffraction were performed similarly to Example 1. FIG. In the electron microscope observation, it was confirmed that the electrode active material layer was formed on the current collector as in Example 1. Further, by X-ray diffraction, the compound constituting the electrode active material layer was confirmed to be LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 . Other results are shown in Table 1.

実施例試験セル1と同様に、実施例2,3を用いて、それぞれ実施例試験セル2および実施例試験セル3を作成した。そして上記実施例試験セル2および実施例試験セル3を用い、各放電レートにおける定電流を、表2に示す値に変更した以外は、実施例試験セル1と同様に充電試験および放電試験を実施し、各放電レートにおける作用極の放電容量(mAh)を求め、これより単位重量当たりの放電容量(mAh/g)を換算した。また実施例試験セル2および実施例試験セル3について、実施例試験セル1と同様に、計算式(数1)を用いて、放電容量維持率(%)を求めた。結果については、表2にまとめて示す。   Similar to Example Test Cell 1, Example Test Cell 2 and Example Test Cell 3 were prepared using Examples 2 and 3, respectively. Then, the charge test and the discharge test were performed in the same manner as in the example test cell 1 except that the constant current at each discharge rate was changed to the values shown in Table 2 using the example test cell 2 and the example test cell 3. Then, the discharge capacity (mAh) of the working electrode at each discharge rate was determined, and the discharge capacity per unit weight (mAh / g) was converted from this. For Example Test Cell 2 and Example Test Cell 3, the discharge capacity retention rate (%) was determined using the calculation formula (Equation 1) in the same manner as Example Test Cell 1. The results are summarized in Table 2.

(比較例1)
正極活物質の原料として平均粒径5μmのLiNi0.33Co0.33Mn0.33粉末80重量部、導電剤としてアセチレンブラック(電気化学工業社製、デンカブラック)10重量部、及び樹脂製結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)(クレハ社製、KF#1100)10重量部に、有機溶媒であるN−メチルピロリドン(NMP)(三菱化学社製)を加えて、分散させ、固形分濃度が55重量%となるようにエクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で5000rpmの回転数で15分間攪拌して、スラリー状の正極活物質層形成用塗工組成物を調製した。そして上記にて調製した正極活物質層形成用塗工組成物を、正極集電体として用いる厚さ15μmのアルミ板上に、乾燥後の正極活物質層形成用塗工組成物の塗布量が68g/mとなるように塗布し、オーブンを用いて、120℃の大気雰囲気下で20分乾燥させて、集電体表面上に正極用の電極活物質層を形成した。さらに、形成された電極活物質層の塗布密度が2.0g/cm(正極活物質層の厚さ:24μm)となるように、ロールプレス機を用いてプレスした後、所定の大きさ(直径15mmの円板)に裁断し、120℃にて12時間、真空乾燥させて、非水電解液二次電池正極用の電極板を作製し、これを比較例1とした。比較例1について、実施例1と同様に膜形成性を評価した。結果は表1に示す。
(Comparative Example 1)
80 parts by weight of LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 powder having an average particle diameter of 5 μm as a raw material for the positive electrode active material, 10 parts by weight of acetylene black (Denka Black, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive agent, and N-methylpyrrolidone (NMP) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), which is an organic solvent, is added to 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) (manufactured by Kureha, KF # 1100) as a resin binder, and dispersed. A slurry-like coating composition for forming a positive electrode active material layer was prepared by stirring with an Excel auto homogenizer (Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.) at a rotational speed of 5000 rpm for 15 minutes so that the solid content concentration became 55% by weight. And the application amount of the coating composition for positive electrode active material layer formation after drying on the aluminum plate of thickness 15 micrometers used for the positive electrode active material layer formation coating composition prepared above as a positive electrode collector. It apply | coated so that it might become 68 g / m < 2 >, It was made to dry in 120 degreeC atmospheric condition using an oven for 20 minutes, and the electrode active material layer for positive electrodes was formed on the collector surface. Furthermore, after pressing using a roll press machine so that the applied density of the formed electrode active material layer is 2.0 g / cm 3 (thickness of the positive electrode active material layer: 24 μm), a predetermined size ( And was vacuum-dried at 120 ° C. for 12 hours to produce an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode, which was referred to as Comparative Example 1. For Comparative Example 1, film forming properties were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<三極式コインセルの作製>
上述のとおり作製された比較例1を作用極に用いた以外は、実施例試験セル1と同様に三極式コインセルを組み立て、これを比較例試験セル1とした。
<Production of tripolar coin cell>
A tripolar coin cell was assembled in the same manner as Example Test Cell 1 except that Comparative Example 1 produced as described above was used as the working electrode, and this was designated as Comparative Example Test Cell 1.

<充電試験及び放電試験>
比較例試験セル1について、各放電レートにおける定電流を、表2に示す値に変更した以外は、実施例試験セル1と同様に充電試験及び放電試験を実施し、各放電レートにおける作用極の放電容量(mAh)を求め、これより単位重量当たりの放電容量(mAh/g)を換算した。また実施例試験セル1と同様に、計算式(数1)を用いて、放電容量維持率(%)を求めた。結果については、表2にまとめて示す。
<Charge test and discharge test>
About the comparative example test cell 1, except having changed the constant current in each discharge rate into the value shown in Table 2, a charge test and a discharge test are implemented like the example test cell 1, and the working electrode in each discharge rate is carried out. The discharge capacity (mAh) was determined, and the discharge capacity (mAh / g) per unit weight was converted from this. Similarly to the example test cell 1, the discharge capacity retention rate (%) was obtained using the calculation formula (Equation 1). The results are summarized in Table 2.

(比較例2)
樹脂製結着材であるPVDFの配合量を、全固形成分に対する比率で7重量%に変更したこと以外には、比較例1と同様に正極板を作成し、比較例2とした。比較例2について、実施例1と同様に膜形成性を評価した。結果は表1に示すとおりである。
(Comparative Example 2)
A positive electrode plate was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the compounding amount of PVDF, which is a resin binder, was changed to 7% by weight with respect to the total solid components, and Comparative Example 2 was obtained. In Comparative Example 2, the film forming property was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are as shown in Table 1.

<三極式コインセルの作製>
上述のとおり作製された比較例2を作用極に用いた以外は、実施例試験セル1と同様に三極式コインセルを組み立て、これを比較例試験セル2とした。
<Production of tripolar coin cell>
A tripolar coin cell was assembled in the same manner as Example Test Cell 1 except that Comparative Example 2 produced as described above was used as the working electrode, and this was designated as Comparative Example Test Cell 2.

<充電試験及び放電試験>
比較例試験セル2について、各放電レートにおける定電流を、表2に示す値に変更した以外は、実施例試験セル1と同様に充電試験及び放電試験を実施し、各放電レートにおける作用極の放電容量(mAh)を求め、これより単位重量当たりの放電容量(mAh/g)を換算した。また実施例試験セル1と同様に、計算式(数1)を用いて、放電容量維持率(%)を求めた。結果については、表2にまとめて示す。
<Charge test and discharge test>
About the comparative example test cell 2, except having changed the constant current in each discharge rate into the value shown in Table 2, a charge test and a discharge test are implemented like the example test cell 1, and the working electrode in each discharge rate is carried out. The discharge capacity (mAh) was determined, and the discharge capacity (mAh / g) per unit weight was converted from this. Similarly to the example test cell 1, the discharge capacity retention rate (%) was obtained using the calculation formula (Equation 1). The results are summarized in Table 2.

(比較例3)
樹脂製結着材を用いなかったこと以外は、比較例2と同様に正極板を作成し、これを比較例3とした。しかしながら、比較例3は、所定の大きさの円板に繰り抜く際に電極活物質層の一部が剥がれ、膜形成性が不良であった(表1)。その結果、充放電試験を実施することができなかった。
(Comparative Example 3)
A positive electrode plate was prepared in the same manner as in Comparative Example 2 except that no resin binder was used, and this was used as Comparative Example 3. However, in Comparative Example 3, a part of the electrode active material layer was peeled off when drawn out into a disk having a predetermined size, and the film forming property was poor (Table 1). As a result, the charge / discharge test could not be carried out.

実施例1と比較例1を比べるに、実施例1のほうが放電容量維持率も著しく高い点で相違している。この違いは、比較例1,2のように樹脂製結着材の添加量差に伴う相違よりも大きい。また、比較例3に示すように、単に樹脂製結着材の添加量を添加せずに比較例1と同じ方法を用いた場合には、もはや電極活物質層を形成すること自体ができなくなってしまう。すなわち、単に従来の製造方法を用いて、ただ樹脂製結着材を減じるあるいは不添加とした程度では、実施例1と同程度の入出力特性に優れた電極活物質層を形成することができない。この点、実施例1では、樹脂製結着材を必須とすることなく、入出力特性に優れた(すなわち放電容量維持率に優れた)電極活物質層を形成できている。   Comparing Example 1 and Comparative Example 1, Example 1 is different in that the discharge capacity retention rate is also significantly higher. This difference is larger than the difference due to the difference in the amount of resin binder added as in Comparative Examples 1 and 2. Further, as shown in Comparative Example 3, when the same method as in Comparative Example 1 is used without simply adding the addition amount of the resin binder, the electrode active material layer itself can no longer be formed. End up. That is, an electrode active material layer having excellent input / output characteristics similar to that of Example 1 cannot be formed by simply reducing the resin binder or adding no resin binder using a conventional manufacturing method. . In this regard, in Example 1, an electrode active material layer having excellent input / output characteristics (that is, excellent discharge capacity retention ratio) can be formed without requiring a resin binder.

実施例1から3のいずれにおいても、電極活物質層の粒子径を小さくすることができており、実施例1,2では粒子径の平均最小粒径の値を10μm以下の値という非常に小さな値とすることが実現できていた。   In any of Examples 1 to 3, the particle diameter of the electrode active material layer can be reduced, and in Examples 1 and 2, the value of the average minimum particle diameter is very small, ie, a value of 10 μm or less. Value could be realized.

Figure 2011204458
Figure 2011204458

Figure 2011204458
Figure 2011204458

Claims (10)

集電体と、上記集電体の表面の少なくとも一部上に、活物質から構成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用正極板であって、
上記電極活物質層は、少なくともリチウムと、コバルト、ニッケルおよびマンガンからなる群から選択される2以上の金属元素と、を含む活物質から構成されており、上記活物質同士が部分的に接合して該活物質が連続的に存在する構造を有する層であり、且つ、電解液が浸透可能な空隙を有する多孔質の層であり、
電極活物質層に含まれる活物質の少なくとも一部が集電体に接合している、ことを特徴とする非水電解液二次電池用正極板。
A positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer composed of an active material on at least a part of the surface of the current collector,
The electrode active material layer is composed of an active material containing at least lithium and two or more metal elements selected from the group consisting of cobalt, nickel, and manganese, and the active materials are partially joined to each other. And a layer having a structure in which the active material is continuously present, and a porous layer having voids through which the electrolytic solution can penetrate,
A positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein at least part of the active material contained in the electrode active material layer is bonded to a current collector.
上記電極活物質層は、上記金属元素として、リチウム、コバルト、ニッケルおよびマンガンを含む活物質から構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の非水電解液二次電池用正極板。
2. The positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the electrode active material layer is composed of an active material containing lithium, cobalt, nickel, and manganese as the metal element. .
上記電極活物質層を構成する活物質が、リチウム遷移金属複合酸化物、またはリチウム遷移金属複合リン酸化合物であることを特徴とする、請求項1に記載の非水電解液二次電池用正極板。
2. The positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the active material constituting the electrode active material layer is a lithium transition metal composite oxide or a lithium transition metal composite phosphate compound. Board.
任意に選択された活物質粒子20点のそれぞれの粒子径を電極活物質層の電子顕微鏡観察に基づき測定し、粒子径の小さい順番に選択された5点についての算術平均値を活物質の平均最小粒径とし、粒子径の大きい順番に選択された5点についての算術平均値を活物質の平均最大粒径とした場合に、
上記活物質の平均最小粒径が、3nm以上20nm未満であり、且つ、平均最大粒径が20nm以上200nm未満である、ことを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極板。
The particle diameters of 20 arbitrarily selected active material particles are measured based on observation of an electrode active material layer by an electron microscope, and the arithmetic average value of 5 points selected in order of decreasing particle diameter is the average of the active material. When the average maximum particle size of the active material is set to the minimum particle size, and the arithmetic average value for 5 points selected in order of increasing particle size,
The average minimum particle size of the active material is 3 nm or more and less than 20 nm, and the average maximum particle size is 20 nm or more and less than 200 nm, according to any one of claims 1 to 3, Positive electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery.
上記電極活物質層の膜厚みが、300nm以上10μm以下であることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極板。
5. The positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the electrode active material layer has a thickness of 300 nm to 10 μm.
1Cの放電レートで放電した際の放電容量維持率を100%としたときに、50C以上の放電レートにおいて放電容量維持率が50%以上であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極板。
6. The discharge capacity maintenance ratio is 50% or more at a discharge rate of 50C or more, assuming that the discharge capacity maintenance ratio when discharging at a discharge rate of 1C is 100%. A positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1.
リチウムを含むとともにニッケル、コバルト、マンガンからなる群から選ばれた2種以上の金属元素を含む電極活物質層形成溶液を調製し、
上記電極活物質層形成溶液を集電体表面の少なくとも一部上に塗布して塗膜を形成し、
次いで上記塗膜が形成された集電体に対して熱源を上記塗膜面側に設置した状態で150℃以上の温度で加熱する処理からなる加熱処理を行って、該集電体表面上にリチウムイオン挿入脱離反応を示すリチウム遷移金属複合酸化物を生成させることによって電極活物質層を形成する、ことを特徴とする非水電解液二次電池用正極板の製造方法。
An electrode active material layer forming solution containing lithium and containing two or more metal elements selected from the group consisting of nickel, cobalt, and manganese,
Applying the electrode active material layer forming solution on at least a part of the current collector surface to form a coating film,
Next, the current collector on which the coating film is formed is subjected to a heat treatment including a process of heating at a temperature of 150 ° C. or higher with a heat source placed on the coating film side, A method for producing a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein an electrode active material layer is formed by generating a lithium transition metal composite oxide exhibiting a lithium ion insertion / release reaction.
リチウムを含むとともにニッケル、コバルト、マンガンからなる群から選ばれた2種以上の金属元素とリン元素とを含む電極活物質層形成溶液を調製し、
上記電極活物質層形成溶液を集電体表面の少なくとも一部上に塗布して塗膜を形成し、
次いで上記塗膜が形成された集電体に対して熱源を上記塗膜面側に設置した状態で不活性ガスあるいは還元ガスの雰囲気下で200℃以上の温度で加熱する処理からなる加熱処理を行って、該集電体表面上にリチウムイオン挿入脱離反応を示すリチウム遷移金属複合リン酸化合物を生成させることによって電極活物質層を形成する、ことを特徴とする非水電解液二次電池用正極板の製造方法。
Preparing an electrode active material layer forming solution containing lithium and two or more metal elements selected from the group consisting of nickel, cobalt, and manganese and a phosphorus element;
Applying the electrode active material layer forming solution on at least a part of the current collector surface to form a coating film,
Next, a heating process comprising a heating process at a temperature of 200 ° C. or higher in an inert gas or reducing gas atmosphere in a state where a heat source is installed on the coating film side with respect to the current collector on which the coating film is formed. And forming an electrode active material layer by forming a lithium transition metal composite phosphate compound exhibiting a lithium ion insertion / release reaction on the surface of the current collector. For producing a positive electrode plate for use.
加熱処理が、上記塗膜が形成された集電体に対して熱源を上記塗膜面側に設置して加熱した後、さらに、熱源を上記集電体の両面側に設置して、塗膜が形成された集電体を加熱する処理であることを特徴とする、請求項7または8に記載の非水電解液二次電池用正極板の製造方法。
After the heat treatment is performed by heating the current collector on which the coating film is formed on the coating film side, the heat source is further installed on both sides of the current collector, The method of manufacturing a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 7 or 8, wherein the current collector is heated.
正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板との間に設けられるセパレータと、非水溶媒を含む電解液とを少なくとも備えた非水電解液二次電池であって、
前記正極板が、請求項1から6のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用正極板であることを特徴とする非水電解液二次電池。
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising at least a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and an electrolyte containing a non-aqueous solvent,
The said positive electrode plate is a positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of any one of Claim 1 to 6, The nonaqueous electrolyte secondary battery characterized by the above-mentioned.
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