JP2011204576A - Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery including the same, and method of manufacturing the negative electrode - Google Patents

Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery including the same, and method of manufacturing the negative electrode Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To compatibly improve the electrode plate strength of a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery and improve the lithium ion-receiving performance of the negative electrode.SOLUTION: In the negative electrode for the nonaqueous electrolyte secondary battery, a negative electrode mixture layer includes graphite particles, a water-soluble polymer, and rubber particles. The amount of the water-soluble polymer is 0.6-3 pts.wt per 100 pts.wt. of the graphite particles, and the amount of the rubber particles is 0.4-1.5 pts.wt. per 100 pts.wt. of the graphite particles. The water-soluble polymer includes a first water-soluble polymer having a molecular weight of 200,000 or greater and an etherification degree of 0.8 or lower and a second water-soluble polymer having a molecular weight of 150,000 or smaller and an etherification degree of 0.8 or lower. The first water-soluble polymer covers the surfaces of the graphite particles, and the second water-soluble polymer and the rubber particles adhere the graphite particles covered with the first water-soluble polymer, to one another.

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関し、詳しくは黒鉛粒子を含む非水電解質二次電池用負極の改良に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to improvement of a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing graphite particles.

リチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池は、高い作動電圧と高エネルギー密度とを有することから、電子機器の駆動用電源として広く用いられている。最近では、非水電解質二次電池を、電気自動車などの高出力用途に用いる開発が急速に進められ、一部実用化されつつある。   A nonaqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion battery has a high operating voltage and a high energy density, and is therefore widely used as a power source for driving electronic devices. Recently, the development of using non-aqueous electrolyte secondary batteries for high-power applications such as electric vehicles has been rapidly advanced, and some of them are being put into practical use.

一般的な非水電解質二次電池の負極は、シート状の負極芯材およびこれに付着した負極合剤層を具備する。負極合剤層は、負極活物質の他に、例えば水溶性高分子やゴム粒子を含む(特許文献1)。   A negative electrode of a general nonaqueous electrolyte secondary battery includes a sheet-like negative electrode core material and a negative electrode mixture layer attached thereto. The negative electrode mixture layer contains, for example, a water-soluble polymer and rubber particles in addition to the negative electrode active material (Patent Document 1).

負極活物質には、リチウムイオンを吸蔵および放出できる黒鉛粒子が多く用いられている。黒鉛は、充放電により体積変化を起こし、充電時の体積が放電時の体積より10%程度大きくなる。よって、合剤層と芯材との接着強度や、黒鉛粒子同士の結着強度が低いと、黒鉛の体積膨張により、合剤層が芯材から剥離し易くなる。一方、極板強度を高める観点から、水溶性高分子やゴム粒子の量を増やすと、黒鉛粒子に対するリチウムイオンの挿入が妨げられる。よって、負極によるリチウムイオンの受け入れ性が低下する。   As the negative electrode active material, many graphite particles capable of inserting and extracting lithium ions are used. Graphite undergoes a volume change due to charging and discharging, and the volume during charging becomes approximately 10% larger than the volume during discharging. Therefore, when the adhesive strength between the mixture layer and the core material and the binding strength between the graphite particles are low, the mixture layer is easily peeled from the core material due to the volume expansion of graphite. On the other hand, from the viewpoint of increasing the electrode plate strength, if the amount of the water-soluble polymer or rubber particles is increased, the insertion of lithium ions into the graphite particles is hindered. Therefore, the acceptability of lithium ions by the negative electrode is reduced.

そこで、極板強度を向上させる観点から、2種以上の水溶性高分子を負極合剤層に含ませることが提案されている(特許文献2)。具体的には、黒鉛粒子の細孔内には非水電解質に対して溶解しやすい水溶性高分子(例えばカルボキシメチルセルロース)を付着させ、黒鉛粒子の外面には非水電解質に対して溶解しにくい水溶性高分子(例えばポリビニルアルコール)を付着させることが提案されている。   Therefore, from the viewpoint of improving the electrode plate strength, it has been proposed to include two or more water-soluble polymers in the negative electrode mixture layer (Patent Document 2). Specifically, a water-soluble polymer (for example, carboxymethylcellulose) that easily dissolves in the non-aqueous electrolyte is attached in the pores of the graphite particles, and the outer surface of the graphite particles is difficult to dissolve in the non-aqueous electrolyte. It has been proposed to attach a water-soluble polymer (eg polyvinyl alcohol).

特許文献2の場合、非水電解質に対して溶解しにくい水溶性高分子が黒鉛粒子の細孔内に入り込むことが抑制される。これにより、リチウムイオンの比較的スムーズな移動が確保できると考えられている。また、非水電解質に対して溶解しにくい水溶性高分子が粒子間の結着に有効活用されるため、極板強度が向上すると考えられている。   In the case of Patent Document 2, the water-soluble polymer that is difficult to dissolve in the nonaqueous electrolyte is prevented from entering the pores of the graphite particles. Thereby, it is considered that a relatively smooth movement of lithium ions can be secured. In addition, it is considered that the strength of the electrode plate is improved because a water-soluble polymer that is difficult to dissolve in the non-aqueous electrolyte is effectively used for binding between particles.

特開2003−168432号公報JP 2003-168432 A 特開2007−42285号公報JP 2007-42285 A

しかし、非水電解質に対する水溶性高分子の溶解性の程度にかかわらず、水溶性高分子が黒鉛粒子の細孔内にまで入り込むと、黒鉛粒子に対するリチウムイオンの挿入が妨げられると考えられる。また、非水電解質に対して溶解しやすい水溶性高分子は、非水電解質で膨潤しやすいため、粒子間の結着性が低下しやすく、負極が膨張しやすくなる。すなわち、極板強度の向上と、負極によるリチウムイオンの受け入れ性の向上とを、高いレベルで両立させることは困難である。   However, regardless of the degree of solubility of the water-soluble polymer in the non-aqueous electrolyte, it is considered that the insertion of lithium ions into the graphite particles is hindered when the water-soluble polymer enters the pores of the graphite particles. In addition, since a water-soluble polymer that is easily dissolved in a non-aqueous electrolyte is easily swelled by the non-aqueous electrolyte, the binding property between particles is likely to be lowered, and the negative electrode is easily expanded. That is, it is difficult to achieve a high level of improvement in electrode plate strength and improvement in lithium ion acceptability by the negative electrode.

本発明は、負極芯材および前記負極芯材に付着した負極合剤層を含み、前記負極合剤層が、黒鉛粒子と、水溶性高分子と、ゴム粒子と、を含み、前記水溶性高分子の量が、前記黒鉛粒子100重量部あたり、0.6〜3重量部であり、前記ゴム粒子の量が、前記黒鉛粒子100重量部あたり、0.4〜1.5重量部であり、前記水溶性高分子が、分子量20万以上かつエーテル化度0.8以下の第1水溶性高分子および分子量15万以下かつエーテル化度0.8以下の第2水溶性高分子を含み、前記第1水溶性高分子は、前記黒鉛粒子の表面を被覆しており、前記第2水溶性高分子と前記ゴム粒子は、前記第1水溶性高分子で被覆された黒鉛粒子間を接着している、非水電解質二次電池用負極に関する。   The present invention includes a negative electrode core material and a negative electrode mixture layer attached to the negative electrode core material, wherein the negative electrode mixture layer includes graphite particles, a water-soluble polymer, and rubber particles, The amount of molecules is 0.6-3 parts by weight per 100 parts by weight of the graphite particles, and the amount of rubber particles is 0.4-1.5 parts by weight per 100 parts by weight of the graphite particles, The water-soluble polymer includes a first water-soluble polymer having a molecular weight of 200,000 or more and an etherification degree of 0.8 or less, and a second water-soluble polymer having a molecular weight of 150,000 or less and an etherification degree of 0.8 or less, The first water-soluble polymer coats the surface of the graphite particles, and the second water-soluble polymer and the rubber particles adhere between the graphite particles coated with the first water-soluble polymer. The present invention relates to a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明は、また、(i)黒鉛粒子と、分子量20万以上かつエーテル化度0.8以下の第1水溶性高分子と、水と、を混合し、第1スラリーを調製する工程、(ii)前記第1スラリーに、分子量15万以下かつエーテル化度0.8以下の第2水溶性高分子と、ゴム粒子と、水と、を混合し、第2スラリーを調製する工程と、(iii)前記第2スラリーを、負極芯材に塗布し、乾燥させて、塗膜を形成する工程と、(iv)前記塗膜を、圧延して、負極合剤層を形成する、工程を含み、前記第1水溶性高分子の量が、前記黒鉛粒子100重量部あたり、0.3〜1.5重量部であり、前記第2水溶性高分子の量が、前記黒鉛粒子100重量部あたり、0.3〜1.5重量部であり、前記ゴム粒子の量が、前記黒鉛粒子100重量部あたり、0.4〜1.5重量部である、非水電解質二次電池用負極の製造方法に関する。   The present invention also comprises (i) a step of preparing a first slurry by mixing graphite particles, a first water-soluble polymer having a molecular weight of 200,000 or more and an etherification degree of 0.8 or less, and water, ii) mixing a second water-soluble polymer having a molecular weight of 150,000 or less and a degree of etherification of 0.8 or less, rubber particles, and water into the first slurry to prepare a second slurry; iii) applying the second slurry to a negative electrode core material and drying to form a coating film; and (iv) rolling the coating film to form a negative electrode mixture layer. The amount of the first water-soluble polymer is 0.3 to 1.5 parts by weight per 100 parts by weight of the graphite particles, and the amount of the second water-soluble polymer is 100 parts by weight of the graphite particles. 0.3 to 1.5 parts by weight, and the amount of the rubber particles is 0.4 to 1 per 100 parts by weight of the graphite particles. 5 parts by weight, a method of manufacturing a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery.

本発明によれば、非水電解質二次電池用負極の極板強度の向上と、負極によるリチウムイオンの受け入れ性の向上とを、両立させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the improvement of the electrode plate strength of the negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries and the improvement of the acceptability of lithium ion by a negative electrode can be made compatible.

負極合剤スラリーを調製するための装置の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of the apparatus for preparing a negative mix slurry. 第1スラリーを調製するためのインライン混合機の概略を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of the in-line mixer for preparing a 1st slurry. 非水電解質二次電池の一例を示す一部を切り欠いた斜視図である。It is the perspective view which notched a part which shows an example of a nonaqueous electrolyte secondary battery.

本発明の非水電解質二次電池用負極は、負極芯材および負極芯材に付着した負極合剤層を含む。負極芯材はシート状であり、負極合剤層は負極芯材の一方の面または両方の面に形成されている。負極合剤層は、黒鉛粒子と、水溶性高分子と、ゴム粒子と、を含む。このような負極合剤層は、黒鉛粒子と、水溶性高分子と、ゴム粒子と、液状成分(分散媒)と、を含む負極合剤スラリーを、負極芯材に塗布し、乾燥させ、その後、塗膜を圧延することにより得られる。   The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a negative electrode core material and a negative electrode mixture layer attached to the negative electrode core material. The negative electrode core material has a sheet shape, and the negative electrode mixture layer is formed on one surface or both surfaces of the negative electrode core material. The negative electrode mixture layer includes graphite particles, a water-soluble polymer, and rubber particles. Such a negative electrode mixture layer is obtained by applying a negative electrode mixture slurry containing graphite particles, a water-soluble polymer, rubber particles, and a liquid component (dispersion medium) to a negative electrode core material, and drying it. It is obtained by rolling the coating film.

水溶性高分子は、それぞれエーテル結合を含む第1水溶性高分子と第2水溶性高分子とを含む。複数種の水溶性高分子を併用することで、より精密な材料設計が可能となる。具体的には、第1水溶性高分子の多くの部分は、黒鉛粒子の表面に直接付着しており、黒鉛粒子の表面を適度に被覆している。一方、第2水溶性高分子およびゴム粒子の多くの部分は、第1水溶性高分子の外側から黒鉛粒子に付着している。すなわち、第2水溶性高分子とゴム粒子は、第1水溶性高分子で被覆された黒鉛粒子間を接着している。第1水溶性高分子が黒鉛粒子の表面を適度に被覆することにより、負極合剤層への非水電解質の浸透性が阻害されることがなく、かつ負極の膨張の抑制や極板強度の維持が容易となる。また、第2水溶性高分子は、主に、負極の膨張の抑制や、極板強度の維持に寄与する。   The water-soluble polymer includes a first water-soluble polymer and a second water-soluble polymer each containing an ether bond. By using multiple types of water-soluble polymers in combination, more precise material design becomes possible. Specifically, many portions of the first water-soluble polymer are directly attached to the surface of the graphite particles, and appropriately coat the surface of the graphite particles. On the other hand, many parts of the second water-soluble polymer and the rubber particles are attached to the graphite particles from the outside of the first water-soluble polymer. That is, the second water-soluble polymer and the rubber particles are bonded between the graphite particles coated with the first water-soluble polymer. By appropriately covering the surface of the graphite particles with the first water-soluble polymer, the permeability of the non-aqueous electrolyte to the negative electrode mixture layer is not hindered, and the expansion of the negative electrode and the electrode plate strength are suppressed. Easy to maintain. The second water-soluble polymer mainly contributes to suppression of negative electrode expansion and maintenance of electrode plate strength.

水溶性高分子に含まれるエーテル結合は、水溶性高分子の網目構造に影響を与える。エーテル化度を0.8以下とすることにより、水溶性高分子は網目構造を形成しやすくなる。網目構造が発達した水溶性高分子は、黒鉛粒子の表面に密着することなく、表面を適度に被覆することができると考えられる。よって、負極によるリチウムイオンの受け入れ性を確保しやすくなる。また、水溶性高分子の網目構造が発達することにより、黒鉛粒子間の結着性が強固となり、極板強度が向上しやすくなる。   The ether bond contained in the water-soluble polymer affects the network structure of the water-soluble polymer. By setting the degree of etherification to 0.8 or less, the water-soluble polymer can easily form a network structure. It is considered that the water-soluble polymer having a developed network structure can appropriately cover the surface without adhering to the surface of the graphite particles. Therefore, it becomes easy to ensure the acceptability of lithium ions by the negative electrode. Further, the development of the network structure of the water-soluble polymer enhances the binding property between the graphite particles, and the electrode plate strength is easily improved.

ただし、網目構造を形成しやすいエーテル化度0.8以下の第1水溶性高分子を黒鉛粒子の表面に適度に被覆させるためには、高いせん断力を付与しながら、黒鉛粒子と第1水溶性高分子とを混合する必要がある。また、黒鉛粒子に被覆した第1水溶性高分子は、容易に黒鉛粒子から脱離しないようにしなければならない。そのためには、第1水溶性高分子の粘性を高くする必要がある。   However, in order to appropriately coat the surface of the graphite particles with the first water-soluble polymer having a degree of etherification of 0.8 or less that easily forms a network structure, the graphite particles and the first water-soluble polymer are applied with high shearing force. It is necessary to mix the functional polymer. In addition, the first water-soluble polymer coated on the graphite particles should not be easily detached from the graphite particles. For that purpose, it is necessary to increase the viscosity of the first water-soluble polymer.

一方、第2水溶性高分子は、負極合剤スラリー中で、不溶性のゲル粒子を生成しないことが望ましい。第2水溶性高分子は、一旦、分散媒に溶解した後、負極合剤スラリーの塗膜が乾燥される過程で析出し、ゴム粒子とともに網目構造を形成することが望ましい。そのためには、第2水溶性高分子の分子量を小さくして、その粘性を低くする必要がある。   On the other hand, it is desirable that the second water-soluble polymer does not generate insoluble gel particles in the negative electrode mixture slurry. It is desirable that the second water-soluble polymer is once dissolved in the dispersion medium and then precipitated in the process of drying the coating film of the negative electrode mixture slurry to form a network structure with the rubber particles. For this purpose, it is necessary to reduce the viscosity of the second water-soluble polymer by reducing the molecular weight.

以上より、黒鉛粒子の表面を第1水溶性高分子で被覆する際に、第1水溶性高分子の分子量は、20万以上であることが好ましく、30万以下もしくは25万以下であることが好ましい。一方、第2水溶性高分子の分子量は、負極合剤スラリーに適度な粘性を付与し、スラリー固形分の分散性を高める観点から、15万以下であることが好ましく、5万以上、10万以下が更に好ましい。ここで、分子量とは、重量平均分子量を意味する。   From the above, when the surface of the graphite particles is coated with the first water-soluble polymer, the molecular weight of the first water-soluble polymer is preferably 200,000 or more, and preferably 300,000 or less or 250,000 or less. preferable. On the other hand, the molecular weight of the second water-soluble polymer is preferably 150,000 or less from the viewpoint of imparting an appropriate viscosity to the negative electrode mixture slurry and improving the dispersibility of the slurry solid content. The following is more preferable. Here, the molecular weight means a weight average molecular weight.

また、第1水溶性高分子を1重量%含む水溶液の25℃における第1粘度ν1と、第2水溶性高分子を1重量%含む水溶液の25℃における第2粘度ν2は、ν1>ν2を満たす必要がある。ただし、第1水溶性高分子の粘性を過度に高くする必要はない。例えば10ν2>ν1を満たすことが好ましい。   The first viscosity ν1 at 25 ° C. of an aqueous solution containing 1% by weight of the first water-soluble polymer and the second viscosity ν2 at 25 ° C. of an aqueous solution containing 1% by weight of the second water-soluble polymer satisfy ν1> ν2. It is necessary to satisfy. However, it is not necessary to excessively increase the viscosity of the first water-soluble polymer. For example, it is preferable that 10ν2> ν1.

25℃における水溶液の粘度は、ブルックフィールド型の回転型粘度計と、スピンドル(14.6mm径)を用いて、回転数20rpmで測定する。   The viscosity of the aqueous solution at 25 ° C. is measured at a rotational speed of 20 rpm using a Brookfield type rotational viscometer and a spindle (14.6 mm diameter).

第1粘度ν1は、10〜40Pa・sであることが好ましく、10〜20Pa・sであることが更に好ましい。また、第2粘度ν2は、0.5〜8Pa・sであることが好ましく、2〜8Pa・sであることが更に好ましい。このような好ましい範囲の粘性を有する水溶性高分子を用いることにより、負極の極板強度の向上と、リチウムイオン受け入れ性の向上とを、バランスよく達成することができる。   The first viscosity ν1 is preferably 10 to 40 Pa · s, more preferably 10 to 20 Pa · s. Further, the second viscosity ν2 is preferably 0.5 to 8 Pa · s, and more preferably 2 to 8 Pa · s. By using a water-soluble polymer having a viscosity in such a preferable range, improvement in the electrode plate strength of the negative electrode and improvement in lithium ion acceptability can be achieved in a balanced manner.

エーテル結合を有する第1水溶性高分子および第2水溶性高分子としては、多糖類化合物が好ましい。水溶性高分子としては、天然由来のデンプン、ゼラチン、半合成カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース(MC)等のセルロース誘導体、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリアクリル酸系ポリマー、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリエチレンオキシド(PEO)等の合成水溶性高分子などを挙げることができるが、耐熱性、価格、化学的安定性などの点から、多糖類化合物が好適である。   A polysaccharide compound is preferable as the first water-soluble polymer and the second water-soluble polymer having an ether bond. Examples of water-soluble polymers include naturally occurring starch, gelatin, semi-synthetic carboxymethylcellulose (CMC), cellulose derivatives such as methylcellulose (MC), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyacrylic acid polymers, poly Although synthetic water-soluble polymers such as acrylamide (PAM) and polyethylene oxide (PEO) can be mentioned, polysaccharide compounds are preferred from the viewpoint of heat resistance, cost, chemical stability, and the like.

多糖類化合物とは、複数個の単糖分子がグリコシド結合によって重合した糖をいう。例えば、デンプン、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン、セルロース、これらの誘導体などが挙げられる。これらのうちでは、耐熱性、価格、化学的安定性などの点から、セルロース誘導体が好ましく、カルボキシメチルセルロースが最も好ましい。カルボキシメチルセルロースは、ナトリウム塩の状態で使用してもよい。   The polysaccharide compound refers to a saccharide in which a plurality of monosaccharide molecules are polymerized by glycosidic bonds. Examples thereof include starch, amylose, amylopectin, glycogen, cellulose, and derivatives thereof. Among these, a cellulose derivative is preferable and carboxymethyl cellulose is most preferable from the viewpoints of heat resistance, cost, chemical stability, and the like. Carboxymethylcellulose may be used in the form of a sodium salt.

エーテル化度は、エーテル結合の量を示す指標である。例えば、水溶性高分子がセルロース誘導体の場合、全てのセルロース単位において水酸基の1つがエーテル化されている誘導体のエーテル化度は、1.0である。この場合、エーテル結合は、グルコピラノースモノマーのヒドロキシル基の一部に置換されたカルボキシメチル基(−CH2COOH)、ナトリウムカルボキシメチル基(−CH2COONa)またはアンモニウムカルボキシメチル基(−CH2COONH4)に含まれている。 The degree of etherification is an index indicating the amount of ether bonds. For example, when the water-soluble polymer is a cellulose derivative, the degree of etherification of a derivative in which one of hydroxyl groups is etherified in all cellulose units is 1.0. In this case, the ether bond is a carboxymethyl group (—CH 2 COOH), a sodium carboxymethyl group (—CH 2 COONa) or an ammonium carboxymethyl group (—CH 2 COONH) substituted with a part of the hydroxyl group of the glucopyranose monomer. 4 ) included.

エーテル化度は、様々な方法で求めることができる。例えば、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩(CMC−Na)の場合、灰化したサンプルを硫酸にて煮沸し、フェノールフタレイン指示薬を加え、過剰の酸を水酸化カリウムで逆滴定することにより求めることができる。具体的には、下記の通りである。   The degree of etherification can be determined by various methods. For example, in the case of sodium salt of carboxymethyl cellulose (CMC-Na), it can be obtained by boiling an incinerated sample with sulfuric acid, adding a phenolphthalein indicator, and back titrating excess acid with potassium hydroxide. . Specifically, it is as follows.

[エーテル化度の測定方法]
まず、以下の手順でCMC−Naのアルカリ度Aを測定する。
CMC−Na粉末を1g秤量し、フラスコ中で水200mlを加えて溶解させる。これに0.05mol/mLの硫酸を5mL加え、10分間煮沸した後、室温まで冷却する。得られた溶液を0.1mol/mLの水酸化カリウム水溶液で滴定する。一方、同様の手順で、CMC-Na粉末を加えずに空試験を行う。滴定および空試験の結果と、下記式(1)を用いて、アルカリ度Aを算出する。
A=(e―d)f/M ・・・(1)
e:空試験の滴定の際に要した水酸化カリウム水溶液の体積(mL)
d:CMC−Naと硫酸の溶液の滴定に要した水酸化カリウム水溶液の体積(mL)
f:水酸化カリウム水溶液の力価(g/mL)
M:CMC−Na粉末の重量
[Method for measuring degree of etherification]
First, the alkalinity A of CMC-Na is measured by the following procedure.
1 g of CMC-Na powder is weighed, and 200 ml of water is added and dissolved in the flask. To this is added 5 mL of 0.05 mol / mL sulfuric acid, boiled for 10 minutes, and then cooled to room temperature. The resulting solution is titrated with a 0.1 mol / mL aqueous potassium hydroxide solution. On the other hand, in the same procedure, a blank test is performed without adding CMC-Na powder. The alkalinity A is calculated using the results of titration and blank test and the following formula (1).
A = (ed) f / M (1)
e: Volume of aqueous potassium hydroxide solution required for titration of blank test (mL)
d: Volume of aqueous potassium hydroxide solution (mL) required for titration of CMC-Na and sulfuric acid solution
f: Potency of potassium hydroxide aqueous solution (g / mL)
M: Weight of CMC-Na powder

次に、以下の手順でエーテル化度DSを測定する。
CMC−Na粉末を0.5g秤量し、ろ紙に包んでるつぼ中で灰化する。これを冷却し、ビーカーに移し、水250mLと0.05mol/mLの硫酸35mLを加え、30分間煮沸した後、室温まで冷却する。得られた溶液を0.1mol/mLの水酸化カリウム水溶液で滴定する。滴定の結果と、式(2)および式(3)を用いて、エーテル化度DSを算出する。
DS=162W/(10000−80W) ・・・(2)
W=(af'-bf)/M−A ・・・(3)
a:硫酸の体積(mL)
f’:硫酸の力価(g/mL)
b:水酸化カリウムの体積(mL)
Next, the degree of etherification DS is measured by the following procedure.
0.5 g of CMC-Na powder is weighed, wrapped in filter paper and incinerated in a crucible. This is cooled, transferred to a beaker, 250 mL of water and 35 mL of 0.05 mol / mL sulfuric acid are added, boiled for 30 minutes, and then cooled to room temperature. The resulting solution is titrated with a 0.1 mol / mL aqueous potassium hydroxide solution. The degree of etherification DS is calculated using the results of titration and the equations (2) and (3).
DS = 162W / (10000-80W) (2)
W = (af′−bf) / MA (3)
a: Volume of sulfuric acid (mL)
f ′: sulfuric acid titer (g / mL)
b: Volume of potassium hydroxide (mL)

水溶性高分子の総量は、黒鉛粒子100重量部あたり、0.6〜3重量部であり、0.8〜1.5重量部が好ましい。水溶性高分子の総量が0.6重量部未満では、スラリー粘度が不十分になったり、極板強度が低下したりする。水溶性高分子の総量が3重量部を超えると、負極容量が低下したり、負極合剤層の膨潤が大きくなったりする。   The total amount of the water-soluble polymer is 0.6 to 3 parts by weight, preferably 0.8 to 1.5 parts by weight, per 100 parts by weight of the graphite particles. When the total amount of the water-soluble polymer is less than 0.6 parts by weight, the slurry viscosity becomes insufficient or the electrode plate strength decreases. When the total amount of the water-soluble polymer exceeds 3 parts by weight, the negative electrode capacity decreases and the negative electrode mixture layer swells greatly.

第1水溶性高分子の量は、黒鉛粒子100重量部あたり、0.3〜1.5重量部であることが好ましく、0.4〜0.7重量部が更に好ましい。第1水溶性高分子の量が0.3重量部未満では、黒鉛粒子の表面に十分量の第1水溶性高分子を付着させることが困難になる場合がある。第1水溶性高分子の量が1.5重量部を超えると、負極容量が低下したり、負極合剤層の膨潤が大きくなったりする場合がある。   The amount of the first water-soluble polymer is preferably 0.3 to 1.5 parts by weight, more preferably 0.4 to 0.7 parts by weight, per 100 parts by weight of the graphite particles. If the amount of the first water-soluble polymer is less than 0.3 parts by weight, it may be difficult to attach a sufficient amount of the first water-soluble polymer to the surface of the graphite particles. When the amount of the first water-soluble polymer exceeds 1.5 parts by weight, the negative electrode capacity may decrease or the negative electrode mixture layer may swell greatly.

第2水溶性高分子の量は、黒鉛粒子100重量部あたり、0.3〜1.5重量部であることが好ましく、0.4〜0.8重量部が更に好ましい。第2水溶性高分子の量が0.3重量部未満では、粒子間の結着性が不十分となり、極板強度が低下する場合がある。第2水溶性高分子の量が1.5重量部を超えると、負極容量が低下したり、負極合剤層の膨潤が大きくなったりする場合がある。   The amount of the second water-soluble polymer is preferably 0.3 to 1.5 parts by weight, more preferably 0.4 to 0.8 parts by weight per 100 parts by weight of the graphite particles. When the amount of the second water-soluble polymer is less than 0.3 part by weight, the binding property between the particles becomes insufficient, and the electrode plate strength may be lowered. When the amount of the second water-soluble polymer exceeds 1.5 parts by weight, the negative electrode capacity may decrease or the negative electrode mixture layer may swell greatly.

ゴム粒子としては、スチレン単位およびブタジエン単位を含むゴム弾性を有する高分子が好ましく、例えばスチレンブタジエンゴム(SBR)を用いることができる。スチレン単位およびブタジエン単位の他に、アクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、2−エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレートなどの単位を含むゴム弾性を有する高分子も好ましく用いることができる。このような高分子は、−30〜+40℃のガラス転移点を有し、電池の使用温度域で黒鉛粒子の結着性に優れ、かつ負極電位で安定である。スチレン単位およびブタジエン単位以外の単位の含有量は0.1〜5モル%が好適である。   As the rubber particles, a polymer having rubber elasticity including a styrene unit and a butadiene unit is preferable. For example, styrene butadiene rubber (SBR) can be used. In addition to the styrene unit and the butadiene unit, a polymer having rubber elasticity containing units such as acrylonitrile, acrylic acid, methacrylic acid, 2-ethylhexyl acrylate, and butyl acrylate can also be preferably used. Such a polymer has a glass transition point of −30 to + 40 ° C., is excellent in the binding property of graphite particles in the operating temperature range of the battery, and is stable at the negative electrode potential. The content of units other than styrene units and butadiene units is preferably 0.1 to 5 mol%.

ゴム粒子の平均粒径は、50nm〜200nmであることが好ましく、50〜150nmであることが特に好ましく、100〜120nmであることが最も好ましい。このように粒径の小さなゴム粒子を用いることで、第2水溶性高分子の網目構造とゴム粒子との協働作用が得やすくなり、黒鉛粒子間の結着性がより強固となり、極板強度が向上しやすくなる。   The average particle size of the rubber particles is preferably 50 nm to 200 nm, particularly preferably 50 to 150 nm, and most preferably 100 to 120 nm. By using rubber particles having such a small particle size, it becomes easier to obtain a cooperative action between the network structure of the second water-soluble polymer and the rubber particles, and the binding property between the graphite particles becomes stronger. Strength becomes easy to improve.

なお、ゴム粒子の平均粒径は、例えば、レーザー回折・散乱式の粒度分布測定装置(例えば日機装株式会社製のマイクロトラック)により測定する。具体的には、累積体積分布を求め、大粒径側からの累積体積が50%になる粒径D50Vを体積基準の平均粒径として求める。 The average particle size of the rubber particles is measured by, for example, a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (for example, Microtrack manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). Specifically, the cumulative volume distribution is obtained, and the particle size D 50V at which the cumulative volume from the large particle size side becomes 50% is obtained as the volume-based average particle size.

ゴム粒子の量は、黒鉛粒子100重量部あたり、0.4〜1.5重量部であり、0.6〜1.2重量部が好ましい。ゴム粒子の量が0.4重量部未満では、黒鉛粒子間の結着性が不十分となり、極板強度が低下する。第2水溶性高分子の量が1.5重量部を超えると、負極容量が低下する。   The amount of rubber particles is 0.4 to 1.5 parts by weight, preferably 0.6 to 1.2 parts by weight, per 100 parts by weight of graphite particles. When the amount of the rubber particles is less than 0.4 parts by weight, the binding property between the graphite particles becomes insufficient, and the electrode plate strength decreases. When the amount of the second water-soluble polymer exceeds 1.5 parts by weight, the negative electrode capacity decreases.

なお、第1水溶性高分子が黒鉛粒子の表面を被覆している場合、黒鉛粒子間の滑り性が良好であるため、負極合剤層の圧延時に、ゴム粒子が十分なせん断力を受け、黒鉛粒子表面に有効に作用する。また、粒径の小さなゴム粒子は、黒鉛粒子の表面と接触する確率が高くなるため、少量でも十分な結着性が発揮される。   In addition, when the first water-soluble polymer coats the surface of the graphite particles, because the slipping between the graphite particles is good, the rubber particles receive a sufficient shear force during rolling of the negative electrode mixture layer, It works effectively on the surface of graphite particles. Further, since the rubber particles having a small particle size have a high probability of coming into contact with the surface of the graphite particles, a sufficient binding property is exhibited even with a small amount.

黒鉛粒子とは、黒鉛構造を有する領域を含む粒子の総称である。よって、黒鉛粒子には、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボン粒子などが含まれる。広角X線回折法で測定される黒鉛粒子の回折像は、(101)面に帰属されるピークと、(100)面に帰属されるピークとを有する。ここで、(101)面に帰属されるピークの強度I(101)と、(100)面に帰属されるピークの強度I(100)との比は、0.01<I(101)/I(100)<0.25を満たすことが好ましく、0.08<I(101)/I(100)<0.20を満たすことが更に好ましい。なお、ピークの強度とは、ピークの高さを意味する。   A graphite particle is a general term for particles including a region having a graphite structure. Thus, the graphite particles include natural graphite, artificial graphite, graphitized mesophase carbon particles, and the like. The diffraction image of the graphite particles measured by the wide angle X-ray diffraction method has a peak attributed to the (101) plane and a peak attributed to the (100) plane. Here, the ratio of the peak intensity I (101) attributed to the (101) plane and the peak intensity I (100) attributed to the (100) plane is 0.01 <I (101) / I. It is preferable to satisfy (100) <0.25, and it is more preferable to satisfy 0.08 <I (101) / I (100) <0.20. The peak intensity means the peak height.

黒鉛粒子の平均粒径は、14〜25μmが好ましく、16〜23μmが更に好ましい。平均粒径が上記範囲に含まれる場合、負極合剤層における黒鉛粒子の滑り性が向上し、黒鉛粒子の充填状態が良好となり、黒鉛粒子間の接着強度の向上に有利である。なお、平均粒径とは、黒鉛粒子の累積体積分布におけるD50Vを意味する。黒鉛粒子の累積体積分布も、市販のレーザー回折・散乱式の粒度分布測定装置により測定することができる。 The average particle size of the graphite particles is preferably 14 to 25 μm, and more preferably 16 to 23 μm. When the average particle diameter is within the above range, the slipping property of the graphite particles in the negative electrode mixture layer is improved, the filling state of the graphite particles is improved, and it is advantageous for improving the adhesive strength between the graphite particles. The average particle diameter means D 50V in the cumulative volume distribution of graphite particles. The cumulative volume distribution of the graphite particles can also be measured by a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus.

黒鉛粒子の平均円形度は、0.90〜0.95が好ましく、0.91〜0.94が更に好ましい。平均円形度が上記範囲に含まれる場合、負極合剤層における黒鉛粒子の滑り性が向上し、黒鉛粒子の充填性の向上や、黒鉛粒子間の接着強度の向上に有利である。なお、平均円形度は、4πS/L2(ただし、Sは黒鉛粒子の正投影像の面積、Lは正投影像
の周囲長)で表される。例えば、任意の100個の黒鉛粒子の平均円形度が上記範囲であることが好ましい。
The average circularity of the graphite particles is preferably 0.90 to 0.95, and more preferably 0.91 to 0.94. When the average circularity is included in the above range, the slipping property of the graphite particles in the negative electrode mixture layer is improved, which is advantageous in improving the filling properties of the graphite particles and the adhesion strength between the graphite particles. The average circularity is represented by 4πS / L 2 (where S is the area of the orthographic image of graphite particles, and L is the perimeter of the orthographic image). For example, the average circularity of 100 arbitrary graphite particles is preferably in the above range.

黒鉛粒子の比表面積Sは、3〜7m2/gが好ましく、3.5〜6.5m2/gが更に好ましい。比表面積が上記範囲に含まれる場合、負極合剤層における黒鉛粒子の滑り性が向上し、黒鉛粒子間の接着強度の向上に有利である。また、黒鉛粒子の表面を被覆する第1水溶性高分子の好適量を少なくすることができる。なお、比表面積はBET法により測定する。 The specific surface area S of the graphite particles is preferably 3~7m 2 / g, more preferably 3.5~6.5m 2 / g. When the specific surface area is included in the above range, the slipperiness of the graphite particles in the negative electrode mixture layer is improved, which is advantageous for improving the adhesive strength between the graphite particles. Moreover, the suitable quantity of the 1st water-soluble polymer which coat | covers the surface of a graphite particle can be decreased. The specific surface area is measured by the BET method.

負極芯材には、金属箔が好ましく用いられる。金属箔としては、銅箔、銅合金箔などが好ましい。なかでも銅箔(0.2モル%以下の銅以外の成分が含まれていてもよい)が好ましく、特に電解銅箔が好ましい。   A metal foil is preferably used for the negative electrode core material. As the metal foil, a copper foil, a copper alloy foil or the like is preferable. Of these, copper foil (which may contain components other than copper of 0.2 mol% or less) is preferable, and electrolytic copper foil is particularly preferable.

次に、上記負極の製造方法の好ましい形態について説明する。図1は、負極合剤スラリーを調製するための装置の概略を示す構成図である。
この装置は、予備混合スラリーを調製する予備混合機(第1混合機)11と、予備混合機で得られた予備混合スラリーの本混合を行って第1スラリーを調製するインライン混合機12と、第2スラリーを調製する第2混合機13と、を具備する。
図2は、インライン混合機の概略を示す縦断面図である。
Next, the preferable form of the manufacturing method of the said negative electrode is demonstrated. FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of an apparatus for preparing a negative electrode mixture slurry.
This apparatus includes a premixer (first mixer) 11 for preparing a premixed slurry, an in-line mixer 12 for preparing a first slurry by performing main mixing of the premixed slurry obtained by the premixer, And a second mixer 13 for preparing a second slurry.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an outline of the in-line mixer.

第1混合機には、例えば、攪拌翼11aとして、インペラー式、ノコギリ歯ブレード式またはロータ式の回転翼を具備するミキサーを用いることができる。第1混合機11では、第1原料である黒鉛粒子と、エーテル結合を含む第1水溶性高分子と、水と、を混合し、予備混合スラリーを調製する。その際、最終的に予備混合スラリーに含まれる第1水溶性高分子の量が、黒鉛粒子100重量部あたり、0.3〜1.5重量部となるように制御することが好ましい。第1混合機11による混合は、黒鉛粒子、第1水溶性高分子および水からなる混合物を、例えば500(1/s)以下のせん断速度で混合する。   For the first mixer, for example, a mixer equipped with impeller type, sawtooth blade type or rotor type rotary blades can be used as the stirring blade 11a. In the first mixer 11, the first raw material graphite particles, the first water-soluble polymer containing an ether bond, and water are mixed to prepare a premixed slurry. In that case, it is preferable to finally control the amount of the first water-soluble polymer contained in the premixed slurry to be 0.3 to 1.5 parts by weight per 100 parts by weight of the graphite particles. In the mixing by the first mixer 11, a mixture composed of graphite particles, the first water-soluble polymer and water is mixed at a shear rate of 500 (1 / s) or less, for example.

予備混合スラリーの25℃における粘度は、インライン混合機12への移送が容易に行えるように、100Pa・s以下、好ましくは50Pa・s以下に制御することが好ましい。   The viscosity of the premixed slurry at 25 ° C. is preferably controlled to 100 Pa · s or less, preferably 50 Pa · s or less so that the premixed slurry can be easily transferred to the in-line mixer 12.

図1の装置の場合、予備混合スラリーは、送り出しポンプ14により、高せん断力を付与できるインライン混合機12に移送される。第1スラリーの調製から第2スラリーの調製までを連続的に行う場合には、インライン混合機が好適である。送り出しポンプ14としては、スクリューポンプが好ましい。   In the case of the apparatus shown in FIG. 1, the premixed slurry is transferred by the feed pump 14 to the in-line mixer 12 to which a high shear force can be applied. In the case where the preparation from the first slurry to the second slurry is continuously performed, an in-line mixer is suitable. As the delivery pump 14, a screw pump is preferable.

インライン混合機12には、インラインロータ/ステータミキサーが好ましく用いられる。このミキサーは、固定されたステータ12aと、その内部で、ステータ内壁との間に小さなクリアランスをもって、高速回転するロータ12bとを具備する。なかでもプライミクス株式会社(Primix社)製のフィルミックスをインラインロータ/ステータミキサーとして用いることが好ましい。
ただし、必ずしもこれらの装置を用いて一連の工程を連続的に行う必要はない。一連の工程を連続的に行わずに所望のスラリーを得ることもできる。また、高せん断力を内容物に付与できる他の混合機を用いてもよい。例えば、IKA製ローターステーターミキサーなどを用いてもよい。
An inline rotor / stator mixer is preferably used for the inline mixer 12. This mixer includes a fixed stator 12a and a rotor 12b that rotates at high speed with a small clearance between the stator 12a and the inner wall of the stator. Among these, it is preferable to use a fill mix manufactured by Primix Co., Ltd. (Primix) as an inline rotor / stator mixer.
However, it is not always necessary to continuously perform a series of steps using these apparatuses. A desired slurry can be obtained without continuously performing a series of steps. Moreover, you may use the other mixer which can provide a high shearing force to the contents. For example, an IKA rotor stator mixer may be used.

予備混合スラリー中で、十分に分散していない黒鉛粒子や、十分に溶解していない第1水溶性高分子は、インライン混合機12で十分に分散および溶解させることができる。インライン混合機では、予備混合スラリーに十分なせん断力を付与し、黒鉛粒子の表面に第1水溶性高分子の網目構造の被膜を適度に形成する必要がある。具体的には、予備混合で得られた予備混合スラリーを、10000(1/s)〜100000(1/s)のせん断速度で本混合することが好ましく、10000(1/s)〜40000(1/s)のせん断速度で本混合することが更に好ましい。   In the premixed slurry, the graphite particles that are not sufficiently dispersed and the first water-soluble polymer that is not sufficiently dissolved can be sufficiently dispersed and dissolved by the in-line mixer 12. In the in-line mixer, it is necessary to apply a sufficient shearing force to the premixed slurry and to appropriately form a network coating film of the first water-soluble polymer on the surface of the graphite particles. Specifically, the premixed slurry obtained by premixing is preferably main-mixed at a shear rate of 10,000 (1 / s) to 100,000 (1 / s), preferably 10,000 (1 / s) to 40000 (1 More preferably, the main mixing is performed at a shear rate of / s).

本混合では、第1スラリーの25℃における粘度が5〜50Pa・sになるように混合条件を制御することが好ましい。粘度がこの範囲であれば、黒鉛粒子と第1水溶性高分子とが十分に均一に分散しており、水溶性高分子による黒鉛粒子の好適な被覆状態が得られていると考えられる。   In this mixing, it is preferable to control the mixing conditions so that the viscosity of the first slurry at 25 ° C. is 5 to 50 Pa · s. If the viscosity is within this range, it is considered that the graphite particles and the first water-soluble polymer are sufficiently uniformly dispersed, and a suitable covering state of the graphite particles by the water-soluble polymer is obtained.

図2に示すように、インライン混合機は、回転するシャフト21と一体化したロータ12bを具備する。ロータ12bが高速回転することにより、遠心力を発生する。この遠心力により、予備混合スラリーが注入口22からロータ12b内に連続的に引き込まれる。スラリーは遠心力によりロータ12bに設けられている複数の窓穴23から振り出され、ステータ12aとロータ12bとのクリアランスを通過する。その際、スラリーは強力なせん断力を受ける。窓穴23から噴出したスラリーはインライン混合機内を回転しながら暫く滞留する。その後、スラリーは、せき板24を通過してオーバーフロー容器25に移動し、吐出口26に導かれる。なお、ステータ12aの周囲には、図2に示すように、冷却水を循環させる冷却水流路27bを設けるために、周囲を外容器27で覆うことが好ましい。   As shown in FIG. 2, the inline mixer includes a rotor 12 b integrated with a rotating shaft 21. Centrifugal force is generated when the rotor 12b rotates at a high speed. Due to this centrifugal force, the premixed slurry is continuously drawn into the rotor 12b from the inlet 22. The slurry is spouted from the plurality of window holes 23 provided in the rotor 12b by centrifugal force, and passes through the clearance between the stator 12a and the rotor 12b. At that time, the slurry receives a strong shearing force. The slurry ejected from the window hole 23 stays for a while while rotating in the in-line mixer. Thereafter, the slurry passes through the dam plate 24, moves to the overflow container 25, and is guided to the discharge port 26. As shown in FIG. 2, it is preferable that the periphery of the stator 12 a be covered with an outer container 27 in order to provide a cooling water passage 27 b for circulating the cooling water.

混合条件(特にせん断効率)は、インライン混合機12が備えるステータ12aおよびロータ12bの形状、ステータ12aとロータ12bとのクリアランス、ロータ12bの回転速度(周速)、滞留時間(予備混合スラリーが混合機に引き込まれてから外部に導かれるまでの時間)などのパラメータを変化させることにより制御する。   The mixing conditions (especially shear efficiency) are the shape of the stator 12a and the rotor 12b included in the in-line mixer 12, the clearance between the stator 12a and the rotor 12b, the rotational speed (peripheral speed) of the rotor 12b, the residence time (the premixed slurry is mixed) It is controlled by changing parameters such as the time from when it is drawn into the machine until it is guided outside.

第2混合機13には、第1混合機と同様の、攪拌翼13aとして、インペラー式、ノコギリ歯ブレード式またはロータ式の回転翼を具備するミキサーを用いることができる。第2混合機では、インライン混合機12から導出された第1スラリーに、第2原料であるエーテル結合を含む第2水溶性高分子と、ゴム粒子と、水と、を混合し、第2スラリーを調製する。混合効率を高める観点から、第2水溶性高分子の水溶液の濃度は、1.5〜2重量%とすることが好ましい。また、ゴム粒子は、水に均一に分散させた状態やエマルジョンの状態で用いることが好ましい。その際、最終的に第2スラリー(負極合剤スラリー)に含まれる第1水溶性高分子の量が、黒鉛粒子100重量部あたり、0.3〜1.5重量部となるように制御することが好ましい。また、負極合剤スラリーに含まれるゴム粒子の量は、黒鉛粒子100重量部あたり、0.4〜1.5重量部となるように制御することが好ましい。第2混合機による混合は、第1スラリーと、第2水溶性高分子と、ゴム粒子と、水と、の混合物を、例えば500(1/s)以下のせん断速度で混合する。   For the second mixer 13, a mixer having impeller-type, sawtooth blade-type, or rotor-type rotary blades can be used as the stirring blade 13a, similar to the first mixer. In the second mixer, the first slurry derived from the in-line mixer 12 is mixed with the second water-soluble polymer containing an ether bond as the second raw material, rubber particles, and water, and the second slurry. To prepare. From the viewpoint of increasing the mixing efficiency, the concentration of the aqueous solution of the second water-soluble polymer is preferably 1.5 to 2% by weight. The rubber particles are preferably used in a state of being uniformly dispersed in water or an emulsion. At that time, the amount of the first water-soluble polymer finally contained in the second slurry (negative electrode mixture slurry) is controlled to be 0.3 to 1.5 parts by weight per 100 parts by weight of the graphite particles. It is preferable. The amount of the rubber particles contained in the negative electrode mixture slurry is preferably controlled so as to be 0.4 to 1.5 parts by weight per 100 parts by weight of the graphite particles. In the mixing by the second mixer, a mixture of the first slurry, the second water-soluble polymer, the rubber particles, and water is mixed at a shear rate of 500 (1 / s) or less, for example.

負極合剤スラリーの25℃における粘度は、他の装置への移送ならびに塗工が容易に行えるように、3〜10Pa・sに制御することが好ましい。   The viscosity of the negative electrode mixture slurry at 25 ° C. is preferably controlled to 3 to 10 Pa · s so that transfer to another apparatus and coating can be easily performed.

なお、25℃における予備混合スラリー、第1スラリーおよび負極合剤スラリーの粘度は、ブルックフィールド型の回転型粘度計と、スピンドル(14.6mm)を用いて測定する。   The viscosity of the premixed slurry, the first slurry, and the negative electrode mixture slurry at 25 ° C. is measured using a Brookfield rotary viscometer and a spindle (14.6 mm).

第1水溶性高分子により適度に被覆された黒鉛粒子の乾燥状態のBET比表面積は、被覆される前の比表面積(初期比表面積)に比べて10〜50%程度減少する。また、第1水溶性高分子に加え、更に第2水溶性高分子およびゴム粒子で適度に被覆された黒鉛粒子の乾燥状態のBET比表面積は、初期比表面積に比べて20〜70%程度減少する。よって、第1スラリーおよび第2スラリーを乾燥させて、固形分の比表面積を測定することにより、ある程度、被覆の程度を知ることができる。   The BET specific surface area of the graphite particles appropriately coated with the first water-soluble polymer is reduced by about 10 to 50% compared to the specific surface area (initial specific surface area) before being coated. Further, in addition to the first water-soluble polymer, the BET specific surface area in the dry state of the graphite particles appropriately coated with the second water-soluble polymer and the rubber particles is reduced by about 20 to 70% compared to the initial specific surface area. To do. Therefore, the degree of coating can be known to some extent by drying the first slurry and the second slurry and measuring the specific surface area of the solid content.

得られた負極合剤スラリーを、負極芯材に塗布し、乾燥させて、塗膜を形成する。負極合剤スラリーを負極芯材に塗布する方法は、特に限定されない。例えば、ダイコートを用いて、負極芯材の原反に負極合剤スラリーを所定パターンで塗布する。塗膜の乾燥温度も特に限定されない。   The obtained negative electrode mixture slurry is applied to a negative electrode core material and dried to form a coating film. The method for applying the negative electrode mixture slurry to the negative electrode core material is not particularly limited. For example, the negative electrode mixture slurry is applied in a predetermined pattern on the raw material of the negative electrode core material using a die coat. The drying temperature of the coating film is not particularly limited.

乾燥後の塗膜は、圧延ロールで圧延し、所定厚さに制御される。圧延により、負極合剤層と負極芯材との接着強度や、黒鉛粒子間の接着強度が高められる。こうして得られた負極合剤層を負極芯材とともに所定形状に裁断することにより、負極が完成する。   The coated film after drying is rolled with a rolling roll and controlled to a predetermined thickness. By rolling, the adhesive strength between the negative electrode mixture layer and the negative electrode core material and the adhesive strength between the graphite particles are increased. The negative electrode mixture layer thus obtained is cut into a predetermined shape together with the negative electrode core material, whereby the negative electrode is completed.

本発明では、網目構造が発達した第1水溶性高分子で黒鉛粒子を被覆しているため、また、網目構造が発達した第2水溶性高分子とゴム粒子との協働作用が得られるため、黒鉛粒子同士の結着性が強固であり、極板強度が向上している。具体的には、負極合剤層における黒鉛粒子間の結着強度として、98N/cm2以上、更には150〜250N/cm2を達成することができる。また、負極芯材と負極合剤層との結着強度として、15N/m以上、更には20〜30N/mを達成することができる。極板強度が向上することで、電池の充放電サイクル回数が増加しても、負極合剤層の膨潤が抑制され、負極合剤層の負極芯材からの剥離も顕著に抑制される。 In the present invention, the graphite particles are coated with the first water-soluble polymer having a network structure, and the cooperative action between the second water-soluble polymer having a network structure and the rubber particles is obtained. In addition, the binding property between the graphite particles is strong, and the electrode plate strength is improved. Specifically, as the binder strength between the graphite particles in the negative electrode mixture layer, 98 N / cm 2 or more, more can be achieved 150~250N / cm 2. Further, the binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer can be 15 N / m or more, and further 20 to 30 N / m can be achieved. By improving the electrode plate strength, even when the number of charge / discharge cycles of the battery is increased, swelling of the negative electrode mixture layer is suppressed, and peeling of the negative electrode mixture layer from the negative electrode core material is significantly suppressed.

黒鉛粒子間の結着強度は、次のようにして測定される。
[黒鉛粒子間の結着強度の測定方法]
両面に負極合剤層が形成された負極から、2cm×3cmの負極片を切り出す。負極片の一方の面から負極合剤層を剥がし、他方の面の負極合剤層をそのまま残す。この負極片の他方の面を、ガラス板上に貼り付けた両面テープ(品番:No.515、日東電工(株)製)の接着剤層に貼り付ける。次いで、負極片から負極芯材を剥離して負極合剤層を露出させる。これにより、両面テープの片面に負極合剤層が付着した測定用試料を作製する。
The binding strength between the graphite particles is measured as follows.
[Measurement method of binding strength between graphite particles]
A 2 cm × 3 cm negative electrode piece is cut out from the negative electrode having the negative electrode mixture layer formed on both sides. The negative electrode mixture layer is peeled off from one surface of the negative electrode piece, and the negative electrode mixture layer on the other surface is left as it is. The other surface of the negative electrode piece is attached to an adhesive layer of a double-sided tape (product number: No. 515, manufactured by Nitto Denko Corporation) attached on a glass plate. Next, the negative electrode core material is peeled from the negative electrode piece to expose the negative electrode mixture layer. Thereby, the sample for a measurement which the negative mix layer adhered to the single side | surface of a double-sided tape is produced.

この測定用試料の両面テープの側を、タッキング試験機(商品名:TAC−II、株式会社レスカ製)の測定子(先端直径0.2cm)の先端に取り付ける。次に、下記条件で測定プローブを負極合剤層に押し付け、引き離して剥離試験を行う。この剥離試験において、黒鉛粒子間で剥離が起る最大荷重を測定する。得られる最大荷重を測定子の断面積(0.031cm2)で除した値が、黒鉛粒子間の結着強度(N/cm2)である。 The double-sided tape side of this measurement sample is attached to the tip of a probe (tip diameter: 0.2 cm) of a tacking tester (trade name: TAC-II, manufactured by Resuka Co., Ltd.). Next, the measurement probe is pressed against the negative electrode mixture layer under the following conditions, and separated to perform a peel test. In this peeling test, the maximum load at which peeling occurs between graphite particles is measured. The value obtained by dividing the maximum load obtained by the cross-sectional area (0.031 cm 2 ) of the probe is the binding strength (N / cm 2 ) between the graphite particles.

<試験条件>
測定プローブの押し込み速度30mm/分
測定プローブの押し込み時間10秒
測定プローブの押し込み荷重3.9N
測定プローブの引き離し速度600mm/分
<Test conditions>
Measurement probe indentation speed 30 mm / min Measurement probe indentation time 10 seconds Measurement probe indentation load 3.9 N
Measuring probe pulling speed 600mm / min

また、負極芯材と負極合剤層との結着強度は、次のようにして測定される。
[負極芯材と負極合剤層との結着強度の測定方法]
負極を裁断して幅15mm、長さ80mmの試験片を作製した。両面テープ(日東電工(株)製のNo.151)を試験片の一方の面の負極合剤層に貼り付け、平滑なステンレス鋼(SUS)基板に固定した。試験片が固定されたSUS基板は、水平になるように設置した。次に、基板面に対して90°の方向に負極芯材を剥離できるように、試験片の長手方向における負極芯材の一端を、引張り試験機(商品名:テンシロン万能試験機RTC1210、(株)エー・アンド・デイ製)の可動冶具に固定した。そして、試験片の負極合剤層と芯材とが20mm/分の速度で剥離するように、可動冶具を移動させた。その際、引張方向は常に試験片を固定しているSUS基板に対して90°に維持した。試験片の30mm以上が剥離した時の安定した引張り強度の数値を読み取り、負極芯材と負極合剤層との結着強度とした。
Further, the binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer is measured as follows.
[Measurement method of binding strength between negative electrode core material and negative electrode mixture layer]
The negative electrode was cut to prepare a test piece having a width of 15 mm and a length of 80 mm. A double-sided tape (No. 151 manufactured by Nitto Denko Corporation) was attached to the negative electrode mixture layer on one side of the test piece and fixed to a smooth stainless steel (SUS) substrate. The SUS board | substrate with which the test piece was fixed was installed so that it might become horizontal. Next, one end of the negative electrode core material in the longitudinal direction of the test piece is attached to a tensile tester (trade name: Tensilon Universal Tester RTC1210, It was fixed to a movable jig of A & D). And the movable jig was moved so that the negative mix layer and core material of a test piece may peel at a speed | rate of 20 mm / min. At that time, the tensile direction was always maintained at 90 ° with respect to the SUS substrate on which the test piece was fixed. The numerical value of the stable tensile strength when 30 mm or more of the test piece was peeled was read and used as the binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer.

本発明の非水電解質二次電池は、上記の負極と、正極とを、これらの間に介在するセパレータと、非水電解質とを具備する。電池の形状は特に限定されないが、円筒型、角型、扁平型、コイン型などである。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes the above-described negative electrode and positive electrode, a separator interposed therebetween, and a non-aqueous electrolyte. The shape of the battery is not particularly limited, but may be a cylindrical shape, a square shape, a flat shape, a coin shape, or the like.

図3は、本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池1の構成を模式的に示す斜視図である。図3では、電池30の要部の構成を示すために、その一部を切り欠いて示している。電池30は、角型電池ケース31内に扁平状電極群32および非水電解質が収容された角型電池である。   FIG. 3 is a perspective view schematically showing the configuration of the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 according to one embodiment of the present invention. In FIG. 3, in order to show the structure of the principal part of the battery 30, the part is notched and shown. The battery 30 is a rectangular battery in which a flat electrode group 32 and a nonaqueous electrolyte are accommodated in a rectangular battery case 31.

電極群32は、正極、負極およびセパレータ(いずれも図示せず)を含む。正極リード33は、正極芯材と正極端子としての機能を有する封口板34とを接続する。負極リード35は、負極芯材と負極端子36とを接続する。ガスケット37は、封口板34と負極端子36とを絶縁する。封口板34は、角型電池ケース31の開口端に接合され、角型電池ケース31を封口する。封口板34には、図示しない注液孔が形成されている。注液孔は、非水電解質を角型電池ケース31内に注液した後に、封栓38により塞がれる。電極群32は、正極と負極との間にセパレータを介在させ、これらを捲回し、この捲回体を扁平状にプレス成形することにより作製できる。   The electrode group 32 includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator (all not shown). The positive electrode lead 33 connects the positive electrode core material and a sealing plate 34 having a function as a positive electrode terminal. The negative electrode lead 35 connects the negative electrode core material and the negative electrode terminal 36. The gasket 37 insulates the sealing plate 34 and the negative electrode terminal 36. The sealing plate 34 is joined to the open end of the rectangular battery case 31 and seals the rectangular battery case 31. A liquid injection hole (not shown) is formed in the sealing plate 34. The liquid injection hole is closed by a sealing plug 38 after the nonaqueous electrolyte is injected into the rectangular battery case 31. The electrode group 32 can be produced by interposing a separator between the positive electrode and the negative electrode, winding them, and press-molding the wound body into a flat shape.

正極は、例えば、正極活物質と、カーボンブラックなどの導電剤と、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤とを含む正極合剤スラリーを、アルミニウム箔などの正極芯材に塗布し、乾燥し、圧延することにより得られる。正極活物質としては、リチウム含有遷移金属複合酸化物が好ましい。その代表的な例としては、LiCoO2、LiNiO2、LiMn24、LiMnO2、LixNiyzMe1-(y+z)2+dなどを挙げることができる。なかでも、高容量を確保できる点から、リチウムニッケル含有複合酸化物が好ましい。 For the positive electrode, for example, a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a conductive agent such as carbon black, and a binder such as polyvinylidene fluoride is applied to a positive electrode core material such as an aluminum foil, dried, and rolled. Can be obtained. As the positive electrode active material, a lithium-containing transition metal composite oxide is preferable. Typical examples thereof include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiMnO 2 , Li x Ni y M z Me 1- (y + z) O 2 + d, and the like. Among these, lithium nickel-containing composite oxides are preferable because high capacity can be secured.

具体的なリチウムニッケル含有複合酸化物としては、例えば、一般式(1):
LixNiyzMe1-(y+z)2+d (1)
(Mは、CoおよびMnよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、Meは、Al、Cr、Fe、Mg、およびZnよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、0.98≦x≦1.10、0.3≦w≦1.0、0≦z≦0.7、0.9≦(y+z)≦1.0および−0.01≦d≦0.01を満たす)で表されるものが挙げられる。
Specific lithium nickel-containing composite oxides include, for example, the general formula (1):
Li x Ni y M z Me 1- (y + z) O 2 + d (1)
(M is at least one element selected from the group consisting of Co and Mn, Me is at least one element selected from the group consisting of Al, Cr, Fe, Mg, and Zn; 98 ≦ x ≦ 1.10, 0.3 ≦ w ≦ 1.0, 0 ≦ z ≦ 0.7, 0.9 ≦ (y + z) ≦ 1.0 and −0.01 ≦ d ≦ 0.01 ).

セパレータとしては、ポリエチレンまたはポリプロピレン製の微多孔質フィルムが一般に用いられている。セパレータの厚みは、例えば10〜30μmである。   As the separator, a microporous film made of polyethylene or polypropylene is generally used. The thickness of the separator is, for example, 10 to 30 μm.

非水電解質は、リチウムイオン伝導性を有し、溶質(支持塩)と非水溶媒とを含み、さらに必要に応じて各種添加剤を含む。溶質には、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCF3SO3、LiCF3CO2などがある。溶質は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。溶質は、非水溶媒1リットルに対して0.5〜2モルの割合で添加するのが好ましい。非水溶媒には、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状カルボン酸エステルなどがある。環状炭酸エステルには、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどがある。鎖状炭酸エステルには、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネートなどがある。環状カルボン酸エステルには、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどがある。非水溶媒は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。 The non-aqueous electrolyte has lithium ion conductivity, includes a solute (supporting salt) and a non-aqueous solvent, and further includes various additives as necessary. Solutes include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 and the like. Solutes can be used alone or in combination of two or more. The solute is preferably added at a ratio of 0.5 to 2 moles per liter of the nonaqueous solvent. Nonaqueous solvents include cyclic carbonates, chain carbonates, and cyclic carboxylic acid esters. Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate and ethylene carbonate. Examples of chain carbonic acid esters include diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate. Examples of the cyclic carboxylic acid ester include γ-butyrolactone and γ-valerolactone. A non-aqueous solvent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

次に、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明する。ただし、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
なお、各実施例および比較例において、水溶液およびスラリーの25℃における粘度は、ブルックフィールド回転型粘度計と14.6mm径のスピンドルを用い、回転数20rpmで測定した。
《実施例1》
(1)正極の作製
LiNi0.82Co0.15Al0.032(正極活物質)100重量部、アセチレンブラック(導電剤)1重量部、ポリフッ化ビニリデン(結着剤)1重量部およびN−メチル−2−ピロリドン25重量部を、双腕型練合機で混合し、正極合剤スラリーを調製した。正極合剤スラリーを、厚さ15μmの帯状アルミニウム箔(正極芯材)の両面に塗布し、乾燥後、塗膜を圧延し、正極板を作製した。両面の正極合剤層と正極芯材との合計厚さは120μmであった。その後、正極板を所定の寸法に裁断して、帯状の正極を得た。
Next, the present invention will be specifically described based on examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
In each example and comparative example, the viscosity of the aqueous solution and slurry at 25 ° C. was measured at a rotation speed of 20 rpm using a Brookfield rotary viscometer and a 14.6 mm diameter spindle.
Example 1
(1) Preparation of positive electrode LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 (positive electrode active material) 100 parts by weight, acetylene black (conductive agent) 1 part by weight, polyvinylidene fluoride (binder) 1 part by weight and N-methyl-2 -Pyrrolidone 25 weight part was mixed with the double arm type kneader, and the positive mix slurry was prepared. The positive electrode mixture slurry was applied to both sides of a 15 μm thick strip-shaped aluminum foil (positive electrode core material), dried, and then the coated film was rolled to prepare a positive electrode plate. The total thickness of the positive electrode mixture layers on both sides and the positive electrode core material was 120 μm. Thereafter, the positive electrode plate was cut into a predetermined size to obtain a strip-shaped positive electrode.

(2)負極の作製
図1に示したのと同様の装置を用いて、負極合剤スラリーを以下の手順で調製した。
(i)予備混合スラリーの調製
天然黒鉛粒子(平均粒径20μm、BET比表面積6.2m2/g)2000g、第1水溶性高分子としてカルボキシメチルセルロース(CMC)10g、水1200gを、ノコギリ歯ブレード式回転翼を具備する予備混合機(第1混合機)に投入し、混合した。第1混合機の回転数は2000rpm、混合時間は10分間とした。このときのせん断速度は500(1/s)とした。
(2) Production of Negative Electrode Using a device similar to that shown in FIG. 1, a negative electrode mixture slurry was prepared by the following procedure.
(I) Preparation of Premixed Slurry Natural graphite particles (average particle size 20 μm, BET specific surface area 6.2 m 2 / g) 2000 g, carboxymethyl cellulose (CMC) 10 g as a first water-soluble polymer, water 1200 g, sawtooth blade The mixture was put into a premixer (first mixer) equipped with a rotary rotor and mixed. The rotation speed of the first mixer was 2000 rpm, and the mixing time was 10 minutes. The shear rate at this time was 500 (1 / s).

第1水溶性高分子であるCMCのエーテル化度は0.6、重量平均分子量は25万であり、25℃における1重量%水溶液の粘度は18.5Pa・sであった。
得られた予備混合スラリーの25℃における粘度は50Pa・sであった。
The degree of etherification of CMC as the first water-soluble polymer was 0.6, the weight average molecular weight was 250,000, and the viscosity of a 1% by weight aqueous solution at 25 ° C. was 18.5 Pa · s.
The viscosity of the obtained premixed slurry at 25 ° C. was 50 Pa · s.

(ii)第1スラリーの調製
予備混合スラリーを送り出しポンプで毎分600gの流量で、インライン混合機であるフィルミックスFM80−50型に供給し、本混合した。フィルミックスFM80−50型のロータ回転速度(周速)は20m/s、ロータとステータとのクリアランスは2mm、滞留時間は約30秒とした。このときのせん断速度は10000(1/s)とした。
(Ii) Preparation of First Slurry The premixed slurry was supplied to a Fillmix FM80-50 type, which is an in-line mixer, at a flow rate of 600 g / min with a delivery pump, and was finally mixed. The rotor speed (peripheral speed) of the Fillmix FM80-50 type was 20 m / s, the clearance between the rotor and the stator was 2 mm, and the residence time was about 30 seconds. The shear rate at this time was 10,000 (1 / s).

第1スラリーの25℃における粘度は30Pa・sであった。
第1スラリーの一部を回収し、乾燥して、固形分のBET比表面積を測定したところ、3.7m2/gであった。すなわち、比表面積は初期比表面積から約40%減少していた。このことから、黒鉛粒子の表面が第1水溶性高分子により適度に被覆されていることが理解できる。
The viscosity of the first slurry at 25 ° C. was 30 Pa · s.
A part of the first slurry was recovered, dried, and the BET specific surface area of the solid content was measured and found to be 3.7 m 2 / g. That is, the specific surface area was reduced by about 40% from the initial specific surface area. From this, it can be understood that the surface of the graphite particles is appropriately coated with the first water-soluble polymer.

(iii)第2スラリー(負極合剤スラリー)の調製
フィルミックスFM80−50型を通過した第1スラリーは、ノコギリ歯ブレード式回転翼を具備する第2混合機に送り、貯留した。その後、第2水溶性高分子となるCMCを10gと、水700gと、平均粒径120nmのゴム粒子(スチレンブタジエンゴム、ガラス転移点−10℃)のエマルジョン(固形分濃度40重量%)50gとを、同混合機に投入し、更に混合した。第2混合機の回転数は2000rpm、混合時間は10分間とした。
(Iii) Preparation of Second Slurry (Negative Electrode Mixture Slurry) The first slurry that passed through the film mix FM80-50 type was sent to a second mixer having a sawtooth blade type rotary blade and stored. Thereafter, 10 g of CMC to be the second water-soluble polymer, 700 g of water, 50 g of an emulsion (solid content concentration 40 wt%) of rubber particles (styrene butadiene rubber, glass transition point −10 ° C.) having an average particle diameter of 120 nm, Was put into the same mixer and further mixed. The rotation speed of the second mixer was 2000 rpm, and the mixing time was 10 minutes.

第2水溶性高分子であるCMCのエーテル化度も0.6であるが、重量平均分子量は8万であり、25℃における1重量%水溶液の粘度は6.2Pa・sであった。
得られた第2スラリー(負極合剤スラリー)の25℃における粘度は7Pa・sであった。
The degree of etherification of CMC, which is the second water-soluble polymer, was also 0.6, but the weight average molecular weight was 80,000, and the viscosity of a 1 wt% aqueous solution at 25 ° C. was 6.2 Pa · s.
The viscosity of the obtained second slurry (negative electrode mixture slurry) at 25 ° C. was 7 Pa · s.

負極合剤スラリーの一部を回収し、乾燥して、固形分のBET比表面積を測定したところ、2.6m2/gであった。すなわち、比表面積は初期比表面積から約58%減少していた。このことから、第1水溶性高分子により適度に被覆された黒鉛粒子の表面が、更に第2水溶性高分子とゴム粒子により適度に被覆されていることが理解できる。 A part of the negative electrode mixture slurry was recovered, dried, and the BET specific surface area of the solid content was measured and found to be 2.6 m 2 / g. That is, the specific surface area was reduced by about 58% from the initial specific surface area. From this, it can be understood that the surface of the graphite particles appropriately coated with the first water-soluble polymer is further appropriately coated with the second water-soluble polymer and the rubber particles.

負極合剤スラリーを厚さ10μmのタフピッチ銅箔(負極芯材、銅純度:99.9%、軟化温度:170℃)の両面に塗布し、乾燥後、塗膜を圧延し、負極板を作製した。両面の負極合剤層と負極芯材との合計厚さは150μmであった。その後、負極板を所定の寸法に裁断して、帯状の負極を得た。   The negative electrode mixture slurry was applied to both sides of a 10 μm thick tough pitch copper foil (negative electrode core material, copper purity: 99.9%, softening temperature: 170 ° C.), dried, and then the coated film was rolled to produce a negative electrode plate did. The total thickness of the negative electrode mixture layers on both sides and the negative electrode core material was 150 μm. Thereafter, the negative electrode plate was cut into a predetermined size to obtain a strip-shaped negative electrode.

得られた負極の黒鉛粒子間の結着強度は196N/cm2であった。
負極芯材と負極合剤層との結着強度は25N/cmであった。
The binding strength between the graphite particles of the obtained negative electrode was 196 N / cm 2 .
The binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer was 25 N / cm.

(3)非水電解質の調製
エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとを体積比1:3で混合した混合溶媒99重量部にビニレンカーボネート1重量部を添加して、混合溶媒を得た。その後、濃度が1.0mol/LとなるようにLiPF6を混合溶媒に溶解して、非水電解質を調製した。
(3) Preparation of nonaqueous electrolyte 1 part by weight of vinylene carbonate was added to 99 parts by weight of a mixed solvent in which ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 3 to obtain a mixed solvent. Thereafter, LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent so as to have a concentration of 1.0 mol / L to prepare a nonaqueous electrolyte.

(4)電極群の作製
得られた正極、負極および非水電解質を用い、電極群を作製した。
具体的には、アルミニウムリードの一端を正極芯材に接続した。ニッケルリードの一端を負極芯材に接続した。正極と負極との間に厚さ16μmのセパレータ(ポリエチレン製微多孔質フィルム、商品名:ハイポア、旭化成(株)製)を介在させてこれらを捲回した。得られた捲回体を25℃環境下でプレスし、扁平状の電極群を作製した。プレス圧は0.5MPaとした。
(4) Production of electrode group An electrode group was produced using the obtained positive electrode, negative electrode and non-aqueous electrolyte.
Specifically, one end of the aluminum lead was connected to the positive electrode core material. One end of the nickel lead was connected to the negative electrode core material. These were wound by interposing a separator having a thickness of 16 μm (polyethylene microporous film, trade name: Hypore, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) between the positive electrode and the negative electrode. The obtained wound body was pressed under an environment of 25 ° C. to produce a flat electrode group. The press pressure was 0.5 MPa.

(5)電池の組立
得られた電極群をステンレス鋼製の角型電池ケースに挿入した。電極群の上部には、樹脂製枠体を装着した。樹脂製枠体は、電極群とステンレス鋼製封口板とを隔離するとともに、アルミニウムリードまたはニッケルリードと電池ケースとの接触を防止する。アルミニウムリードの他端を封口板の下面に接続した。ニッケルリードの他端をステンレス鋼製負極端子に接続した。負極端子はポリプロピレン製ガスケットを介して封口板に配置した。封口板を電池ケースの開口に配置して溶接した。封口板の注液孔から、所定量の非水電解質を電池ケース内に注液した。その後、注液口を封栓により塞ぎ、本発明の非水電解質二次電池を作製した。
(5) Battery assembly The obtained electrode group was inserted into a stainless steel prismatic battery case. A resin frame was attached to the upper part of the electrode group. The resin frame body separates the electrode group from the stainless steel sealing plate and prevents the aluminum lead or nickel lead from contacting the battery case. The other end of the aluminum lead was connected to the lower surface of the sealing plate. The other end of the nickel lead was connected to a stainless steel negative electrode terminal. The negative electrode terminal was disposed on the sealing plate via a polypropylene gasket. A sealing plate was placed in the opening of the battery case and welded. A predetermined amount of nonaqueous electrolyte was injected into the battery case from the injection hole of the sealing plate. Thereafter, the liquid injection port was closed with a plug to produce the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention.

[電池容量評価]
実施例1の電池について、以下の条件で充放電サイクルを3回繰返し、3回目の放電容量を求め、電池容量とした。結果を表1に示す。
定電流充電:200mA、終止電圧4.2V
定電圧充電:終止電流20mA、休止時間20分
定電流放電:電流200mA、終止電圧2.5V、休止時間20分
[Battery capacity evaluation]
For the battery of Example 1, the charge / discharge cycle was repeated three times under the following conditions, and the third discharge capacity was determined to be the battery capacity. The results are shown in Table 1.
Constant current charging: 200mA, end voltage 4.2V
Constant voltage charge: end current 20 mA, rest time 20 minutes Constant current discharge: current 200 mA, end voltage 2.5 V, rest time 20 minutes

[充放電サイクル特性評価]
実施例1の電池について、45℃において、下記の充放電サイクルを500回繰り返した。
定電流充電:充電電流値500mA/充電終止電圧4.2V
定電圧充電:充電電圧値4.2V/充電終止電流100mA
定電流放電:放電電流値500mA/放電終止電圧3V
そして、下記の式に従って、容量維持率(%)を求めた。結果を表1に示す。
容量維持率(%)=(500回目の放電容量/1回目の放電容量)×100
[Charge / discharge cycle characteristics evaluation]
About the battery of Example 1, the following charging / discharging cycle was repeated 500 times at 45 degreeC.
Constant current charging: Charging current value 500 mA / end-of-charge voltage 4.2 V
Constant voltage charging: Charging voltage value 4.2V / end-of-charge current 100mA
Constant current discharge: discharge current value 500 mA / discharge end voltage 3 V
And according to the following formula | equation, the capacity | capacitance maintenance factor (%) was calculated | required. The results are shown in Table 1.
Capacity retention rate (%) = (500th discharge capacity / first discharge capacity) × 100

[電池膨れ評価]
充放電サイクル特性評価後(500サイクル経過後)の電池について、電池の膨れ量を測定した。電池の膨れ量は、充放電サイクル特性評価後の電池の厚さから、充放電サイクル特性評価前の電池の厚さを減じた値(mm)とした。結果を表1に示す。
[Battery expansion evaluation]
For the battery after charge / discharge cycle characteristics evaluation (after 500 cycles), the amount of swelling of the battery was measured. The amount of swelling of the battery was set to a value (mm) obtained by subtracting the thickness of the battery before evaluation of charge / discharge cycle characteristics from the thickness of the battery after evaluation of charge / discharge cycle characteristics. The results are shown in Table 1.

《実施例2》
第1水溶性高分子の使用量を14gに変更したこと以外、実施例1と同様に負極を作製した。また、得られた負極を用いて実施例1と同様に電池を作製し、評価した。
Example 2
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the first water-soluble polymer used was changed to 14 g. A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 using the obtained negative electrode.

25℃における予備混合スラリーの粘度は80Pa・s、第1スラリーの粘度は、50Pa・sであった。
第1スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、3.2m2/gであった。
The viscosity of the premixed slurry at 25 ° C. was 80 Pa · s, and the viscosity of the first slurry was 50 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the first slurry was 3.2 m 2 / g.

25℃における第2スラリーの粘度は9Pa・sであった。
第2スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、2.4m2/gであった。
The viscosity of the second slurry at 25 ° C. was 9 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the second slurry was 2.4 m 2 / g.

負極の黒鉛粒子間の結着強度は215N/cm2であった。
負極芯材と負極合剤層との結着強度は29N/cmであった。
The binding strength between the graphite particles of the negative electrode was 215 N / cm 2 .
The binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer was 29 N / cm.

《実施例3》
第1水溶性高分子の使用量を6gに変更したこと以外、実施例1と同様に負極を作製した。また、得られた負極を用いて実施例1と同様に電池を作製し、評価した。
Example 3
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the first water-soluble polymer used was changed to 6 g. A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 using the obtained negative electrode.

25℃における予備混合スラリーの粘度は45Pa・s、第1スラリーの粘度は、20Pa・sであった。
第1スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、4.3m2/gであった。
The viscosity of the premixed slurry at 25 ° C. was 45 Pa · s, and the viscosity of the first slurry was 20 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the first slurry was 4.3 m 2 / g.

25℃における第2スラリーの粘度は5Pa・sであった。
第2スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、3.5m2/gであった。
The viscosity of the second slurry at 25 ° C. was 5 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the second slurry was 3.5 m 2 / g.

負極の黒鉛粒子間の結着強度は88N/cm2であった。
負極芯材と負極合剤層との結着強度は20N/cmであった。
The binding strength between the graphite particles of the negative electrode was 88 N / cm 2 .
The binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer was 20 N / cm.

《比較例1》
フィルミックスFM80−50型を通過させないこと以外、実施例1と同様に負極合剤スラリーを調製した。具体的には、第1混合機から第2混合機に直接予備混合スラリーを移動させた。こうして得られた負極合剤スラリーを用いたこと以外、実施例1と同様に負極を作製した。また、得られた負極を用いて実施例1と同様に電池を作製し、評価した。
<< Comparative Example 1 >>
A negative electrode mixture slurry was prepared in the same manner as in Example 1 except that the film mix FM80-50 type was not passed. Specifically, the premixed slurry was moved directly from the first mixer to the second mixer. A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode mixture slurry thus obtained was used. A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 using the obtained negative electrode.

25℃における予備混合スラリーの粘度は45Pa・sであった。
予備混合スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、4.4m2/gであった。
The viscosity of the premixed slurry at 25 ° C. was 45 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the premixed slurry was 4.4 m 2 / g.

25℃における第2スラリーの粘度は11Pa・sであった。
第2スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、3.3m2/gであった。
The viscosity of the second slurry at 25 ° C. was 11 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the second slurry was 3.3 m 2 / g.

負極の黒鉛粒子間の結着強度は88N/cm2であった。
負極芯材と負極合剤層との結着強度は17N/cmであった。
The binding strength between the graphite particles of the negative electrode was 88 N / cm 2 .
The binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer was 17 N / cm.

《比較例2》
分子量8万かつ1重量%水溶液の粘度が6.2Pa・sのCMCを第1水溶性高分子として用い、分子量25万かつ1重量%水溶液の粘度が18.5Pa・sのCMCを第2水溶性高分子として用いたこと以外、実施例1と同様に負極を作製した。また、得られた負極を用いて実施例1と同様に電池を作製し、評価した。
<< Comparative Example 2 >>
A CMC having a molecular weight of 80,000 and a 1 wt% aqueous solution of 6.2 Pa · s is used as the first water-soluble polymer, and a CMC having a molecular weight of 250,000 and a 1 wt% aqueous solution of 18.5 Pa · s is used as the second water-soluble polymer. A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that it was used as a conductive polymer. A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 using the obtained negative electrode.

25℃における予備混合スラリーの粘度は20Pa・s、第1スラリーの粘度は、15Pa・sであった。
本混合におけるせん断速度は10000(1/s)とした。
第1スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、3.4m2/gであった。
The viscosity of the premixed slurry at 25 ° C. was 20 Pa · s, and the viscosity of the first slurry was 15 Pa · s.
The shear rate in the main mixing was 10,000 (1 / s).
The BET specific surface area of the dried solid content of the first slurry was 3.4 m 2 / g.

25℃における第2スラリーの粘度は18Pa・sであった。
第2スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、2.9m2/gであった。
The viscosity of the second slurry at 25 ° C. was 18 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the second slurry was 2.9 m 2 / g.

負極の黒鉛粒子間の結着強度は127N/cm2であった。
負極芯材と負極合剤層との結着強度は19N/cmであった。
また、負極の表面状態が不均一であった。これは、第2水溶性高分子が十分に第2スラリーに溶解しなかったためと考えられる。
The binding strength between the graphite particles of the negative electrode was 127 N / cm 2 .
The binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer was 19 N / cm.
Moreover, the surface state of the negative electrode was nonuniform. This is probably because the second water-soluble polymer was not sufficiently dissolved in the second slurry.

《比較例3》
1重量%水溶液の粘度2.0Pa・s、エーテル化度1.0、重量平均分子量4万であるCMCを第2水溶性高分子として用いたこと以外、実施例1と同様に負極を作製した。また、得られた負極を用いて実施例1と同様に電池を作製し、評価した。
<< Comparative Example 3 >>
A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that CMC having a viscosity of 2.0 Pa · s, an etherification degree of 1.0, and a weight average molecular weight of 40,000 was used as the second water-soluble polymer. . A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 using the obtained negative electrode.

25℃における予備混合スラリーの粘度は55Pa・s、第1スラリーの粘度は、30Pa・sであった。
第1スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、3.7m2/gであった。
The viscosity of the premixed slurry at 25 ° C. was 55 Pa · s, and the viscosity of the first slurry was 30 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the first slurry was 3.7 m 2 / g.

25℃における第2スラリーの粘度は3Pa・sであった。
第2スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、2.6m2/gであった。
The viscosity of the second slurry at 25 ° C. was 3 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the second slurry was 2.6 m 2 / g.

負極の黒鉛粒子間の結着強度は58N/cm2であった。
負極芯材と負極合剤層との結着強度は13N/cmであった。
The binding strength between the graphite particles of the negative electrode was 58 N / cm 2 .
The binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer was 13 N / cm.

《比較例4》
1重量%水溶液の粘度2.0Pa・s、エーテル化度1.0、重量平均分子量4万であるCMCを第1水溶性高分子として用いたこと以外、実施例1と同様に負極を作製した。また、得られた負極を用いて実施例1と同様に電池を作製し、評価した。
<< Comparative Example 4 >>
A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that CMC having a viscosity of 2.0 Pa · s, an etherification degree of 1.0, and a weight average molecular weight of 40,000 was used as the first water-soluble polymer. . A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 using the obtained negative electrode.

25℃における予備混合スラリーの粘度は20Pa・s、第1スラリーの粘度は、10Pa・sであった。
本混合におけるせん断速度は10000(1/s)とした。
第1スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、3.2m2/gであった。
The viscosity of the premixed slurry at 25 ° C. was 20 Pa · s, and the viscosity of the first slurry was 10 Pa · s.
The shear rate in the main mixing was 10,000 (1 / s).
The BET specific surface area of the dried solid content of the first slurry was 3.2 m 2 / g.

25℃における第2スラリーの粘度は4Pa・sであった。
第2スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、2.5m2/gであった。
The viscosity of the second slurry at 25 ° C. was 4 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the second slurry was 2.5 m 2 / g.

負極の黒鉛粒子間の結着強度は58N/cm2であった。
負極芯材と負極合剤層との結着強度は13N/cmであった。
The binding strength between the graphite particles of the negative electrode was 58 N / cm 2 .
The binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer was 13 N / cm.

実施例2〜3および比較例1〜4の結果を表1に示す。
表1中、粒子間強度とは、黒鉛粒子間の結着強度のことであり、剥離強度とは、負極芯材と負極合剤層との結着強度のことである。
The results of Examples 2-3 and Comparative Examples 1-4 are shown in Table 1.
In Table 1, the interparticle strength is the binding strength between the graphite particles, and the peel strength is the binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer.

Figure 2011204576
Figure 2011204576

表1から、実施例1〜3の電池は、剥離強度および粒子間強度が高く、容量維持率に優れ、電池の膨れ量が小さいことが明らかである。   From Table 1, it is clear that the batteries of Examples 1 to 3 have high peel strength and interparticle strength, excellent capacity retention, and small battery swelling.

一方、比較例1では、いずれの評価結果も実施例より劣り、特に電池の膨れ量が大きくなっている。これは、第1水溶性高分子で黒鉛粒子を十分に被覆できなかったため、極板強度が低下したことが原因であると考えられる。   On the other hand, in the comparative example 1, all the evaluation results are inferior to those of the examples, and the amount of swelling of the battery is particularly large. This is considered to be because the electrode plate strength was lowered because the graphite particles could not be sufficiently coated with the first water-soluble polymer.

比較例2でも、いずれの評価結果も実施例より劣り、特に容量維持率が劣化している。これは、第1水溶性高分子と第2水溶性高分子とを入れ替えたため、黒鉛粒子が適度に水溶性高分子で被覆されず、過剰に被覆され、負極によるリチウムイオン受け入れ性が低下したことが原因であると考えられる。   Also in Comparative Example 2, all the evaluation results are inferior to those of the Examples, and in particular, the capacity retention rate is degraded. This is because the first water-soluble polymer and the second water-soluble polymer were exchanged, so that the graphite particles were not properly coated with the water-soluble polymer, but were excessively coated, and the lithium ion acceptance by the negative electrode was reduced. Is considered to be the cause.

比較例3でも、いずれの評価結果も実施例より劣り、特に電池の膨れ量が大きくなっている。これは、第2水溶性高分子のエーテル化度が0.8を超えており、十分な網目構造を形成できないため、極板強度が低下したことが原因であると考えられる。   Also in Comparative Example 3, all the evaluation results are inferior to those of the Examples, and the amount of swelling of the battery is particularly large. This is probably because the degree of etherification of the second water-soluble polymer exceeds 0.8 and a sufficient network structure cannot be formed, so that the electrode plate strength is reduced.

比較例4でも、いずれの評価結果も実施例より劣り、特に容量維持率が劣化が大きく、電池の膨れ量も大きくなっている。これは、第1水溶性高分子のエーテル化度が0.8を超えているため、黒鉛粒子が適度に水溶性高分子で被覆されず、過剰に被覆され、負極によるリチウムイオン受け入れ性が低下したことや、極板強度が低下したことが原因であると考えられる。   Also in Comparative Example 4, all the evaluation results are inferior to those of the Examples. In particular, the capacity retention rate is greatly deteriorated, and the amount of swelling of the battery is also large. This is because the degree of etherification of the first water-soluble polymer exceeds 0.8, so the graphite particles are not properly coated with the water-soluble polymer, but are excessively coated, and the lithium ion acceptance by the negative electrode is reduced. It is thought that this is because the electrode plate strength was reduced.

実施例1〜4の電池から負極を取り出し、その断面を透過型電子顕微鏡で観測すると、第1水溶性高分子が黒鉛粒子の表面を被覆しており、第2水溶性高分子とゴム粒子が第1水溶性高分子で被覆された黒鉛粒子間を接着している様子を観測することができる。
一方、比較例1の電池から負極を取り出し、その断面を同様に観測すると、第1水溶性高分子と第2水溶性高分子との区別は付くものの、第1水溶性高分子が黒鉛粒子の表面を被覆する割合が非常に小さくなっている様子を観測することができる。
When the negative electrode was taken out from the batteries of Examples 1 to 4 and the cross section was observed with a transmission electron microscope, the first water-soluble polymer covered the surface of the graphite particles, and the second water-soluble polymer and the rubber particles were It can be observed that the graphite particles coated with the first water-soluble polymer are adhered to each other.
On the other hand, when the negative electrode is taken out from the battery of Comparative Example 1 and the cross section thereof is observed in the same manner, the first water-soluble polymer can be distinguished from the second water-soluble polymer, but the first water-soluble polymer is composed of graphite particles. It can be observed that the ratio of covering the surface is very small.

《実施例4》
1重量%水溶液の粘度4.5Pa・s、エーテル化度0.8、重量平均分子量7万であるCMCを第2水溶性高分子として用いたこと以外、実施例1と同様に負極を作製した。また、得られた負極を用いて実施例1と同様に電池を作製し、評価した。
Example 4
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1, except that CMC having a viscosity of 4.5 Pa · s, an etherification degree of 0.8, and a weight average molecular weight of 70,000 was used as the second water-soluble polymer. . A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 using the obtained negative electrode.

25℃における第2スラリーの粘度は4Pa・sであった。
第2スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、2.6m2/gであった。
The viscosity of the second slurry at 25 ° C. was 4 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the second slurry was 2.6 m 2 / g.

負極の黒鉛粒子間の結着強度は176N/cm2であった。
負極芯材と負極合剤層との結着強度は21N/cmであった。
The binding strength between the graphite particles of the negative electrode was 176 N / cm 2 .
The binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer was 21 N / cm.

《実施例5》
1重量%水溶液の粘度16Pa・s、エーテル化度0.7、重量平均分子量23万であるCMCを第1水溶性高分子として用いたこと以外、実施例1と同様に負極を作製した。また、得られた負極を用いて実施例1と同様に電池を作製し、評価した。
Example 5
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that CMC having a viscosity of 16 Pa · s in a 1% by weight aqueous solution, a degree of etherification of 0.7, and a weight average molecular weight of 230,000 was used as the first water-soluble polymer. A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 using the obtained negative electrode.

25℃における予備混合スラリーの粘度は42Pa・s、第1スラリーの粘度は20Pa・sであった。
本混合におけるせん断速度は10000(1/s)とした。
第1スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、4.0m2/gであった。
The viscosity of the premixed slurry at 25 ° C. was 42 Pa · s, and the viscosity of the first slurry was 20 Pa · s.
The shear rate in the main mixing was 10,000 (1 / s).
The BET specific surface area of the dried solid content of the first slurry was 4.0 m 2 / g.

25℃における第2スラリーの粘度は5Pa・sであった。
第2スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、2.9m2/gであった。
The viscosity of the second slurry at 25 ° C. was 5 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the second slurry was 2.9 m 2 / g.

負極の黒鉛粒子間の結着強度は176N/cm2であった。
負極芯材と負極合剤層との結着強度は23N/cmであった。
The binding strength between the graphite particles of the negative electrode was 176 N / cm 2 .
The binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer was 23 N / cm.

《実施例6》
実施例4と同じ第2水溶性高分子を用いたこと以外、実施例5と同様に負極を作製した。また、得られた負極を用いて実施例1と同様に電池を作製し、評価した。
Example 6
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 5 except that the same second water-soluble polymer as in Example 4 was used. A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 using the obtained negative electrode.

25℃における第2スラリーの粘度は4Pa・sであった。
第2スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、2.8m2/gであった。
The viscosity of the second slurry at 25 ° C. was 4 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the second slurry was 2.8 m 2 / g.

負極の黒鉛粒子間の結着強度は147N/cm2であった。
負極芯材と負極合剤層との結着強度は21N/cmであった。
The binding strength between the graphite particles of the negative electrode was 147 N / cm 2 .
The binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer was 21 N / cm.

《実施例7》
1重量%水溶液の粘度20Pa・s、エーテル化度0.5、重量平均分子量20万であるCMCを第1水溶性高分子として用いたこと以外、実施例1と同様に負極を作製した。また、得られた負極を用いて実施例1と同様に電池を作製し、評価した。
Example 7
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that CMC having a viscosity of 20 Pa · s in a 1% by weight aqueous solution, a degree of etherification of 0.5, and a weight average molecular weight of 200,000 was used as the first water-soluble polymer. A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 using the obtained negative electrode.

25℃における予備混合スラリーの粘度は65Pa・s、第1スラリーの粘度は45Pa・sであった。
本混合におけるせん断速度は15000(1/s)とした。
第1スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、3.9m2/gであった。
The viscosity of the premixed slurry at 25 ° C. was 65 Pa · s, and the viscosity of the first slurry was 45 Pa · s.
The shear rate in this mixing was 15000 (1 / s).
The BET specific surface area of the dried solid content of the first slurry was 3.9 m 2 / g.

25℃における第2スラリーの粘度は8Pa・sであった。
第2スラリーの乾燥させた固形分のBET比表面積は、3.0m2/gであった。
The viscosity of the second slurry at 25 ° C. was 8 Pa · s.
The BET specific surface area of the dried solid content of the second slurry was 3.0 m 2 / g.

負極の黒鉛粒子間の結着強度は225N/cm2であった。
負極芯材と負極合剤層との結着強度は28N/cmであった。
実施例4〜7の結果を表2に示す。
The binding strength between the graphite particles of the negative electrode was 225 N / cm 2 .
The binding strength between the negative electrode core material and the negative electrode mixture layer was 28 N / cm.
The results of Examples 4-7 are shown in Table 2.

Figure 2011204576
Figure 2011204576

表2から、実施例4〜7の電池は、剥離強度および粒子間強度が高く、容量維持率に優れ、電池の膨れ量が小さいことが明らかである。
実施例4〜7の電池から負極を取り出し、その断面を透過型電子顕微鏡で観測すると、第1水溶性高分子が黒鉛粒子の表面を被覆しており、第2水溶性高分子とゴム粒子が第1水溶性高分子で被覆された黒鉛粒子間を接着している様子を観測することができる。
From Table 2, it is clear that the batteries of Examples 4 to 7 have high peel strength and interparticle strength, are excellent in capacity retention, and have a small amount of battery swelling.
When the negative electrode was taken out from the batteries of Examples 4 to 7 and the cross section was observed with a transmission electron microscope, the first water-soluble polymer covered the surface of the graphite particles, and the second water-soluble polymer and the rubber particles were It can be observed that the graphite particles coated with the first water-soluble polymer are adhered to each other.

本発明の負極およびこれを具備する非水電解質二次電池は、携帯用電子機器の電源として有用である。携帯用電子機器には、パーソナルコンピュータ、携帯電話、モバイル機器、携帯情報端末(PDA)、携帯用ゲーム機器、ビデオカメラなどがある。また、本発明の負極およびこれを具備する非水電解質二次電池は、ハイブリッド電気自動車、燃料電池自動車、プラグインHEVなどにおける電気モータ駆動用の主電源または補助電源、電動工具、掃除機、ロボットなどの駆動用電源などとしての利用も期待される。   The negative electrode of the present invention and the nonaqueous electrolyte secondary battery including the negative electrode are useful as a power source for portable electronic devices. Examples of portable electronic devices include personal computers, mobile phones, mobile devices, personal digital assistants (PDAs), portable game devices, and video cameras. Further, the negative electrode of the present invention and the non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the same are a main power source or auxiliary power source for driving an electric motor in a hybrid electric vehicle, a fuel cell vehicle, a plug-in HEV, and the like, an electric tool, a vacuum cleaner, and a robot. It is also expected to be used as a drive power source.

11 予備混合機(第1混合機)
11a 攪拌翼
12 インライン混合機
12a ステータ
12b ロータ
13 第2混合機
13a 攪拌翼
14 送り出しポンプ
21 シャフト
22 注入口
23 窓穴
24 せき板
25 オーバーフロー容器
26 吐出口
27 外容器
27b 冷却水流路
30 非水電解質二次電池
31 電池ケース
32 電極群
33 正極リード
34 封口板
35 負極リード
36 負極端子
37 ガスケット
38 封栓
11 Preliminary mixer (first mixer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11a Stirring blade 12 Inline mixer 12a Stator 12b Rotor 13 2nd mixer 13a Stirring blade 14 Feeding pump 21 Shaft 22 Inlet 23 Window hole 24 Scallop 25 Overflow container 26 Discharge port 27 Outer container 27b Cooling water flow path 30 Nonaqueous electrolyte Secondary battery 31 Battery case 32 Electrode group 33 Positive electrode lead 34 Sealing plate 35 Negative electrode lead 36 Negative electrode terminal 37 Gasket 38 Sealing

Claims (10)

負極芯材および前記負極芯材に付着した負極合剤層を含み、
前記負極合剤層が、黒鉛粒子と、水溶性高分子と、ゴム粒子と、を含み、
前記水溶性高分子の量が、前記黒鉛粒子100重量部あたり、0.6〜3重量部であり、
前記ゴム粒子の量が、前記黒鉛粒子100重量部あたり、0.4〜1.5重量部であり、
前記水溶性高分子が、分子量20万以上かつエーテル化度0.8以下の第1水溶性高分子および分子量15万以下かつエーテル化度0.8以下の第2水溶性高分子を含み、
前記第1水溶性高分子は、前記黒鉛粒子の表面を被覆しており、
前記第2水溶性高分子と前記ゴム粒子は、前記第1水溶性高分子で被覆された黒鉛粒子間を接着している、非水電解質二次電池用負極。
Including a negative electrode core material and a negative electrode mixture layer attached to the negative electrode core material,
The negative electrode mixture layer includes graphite particles, a water-soluble polymer, and rubber particles,
The amount of the water-soluble polymer is 0.6 to 3 parts by weight per 100 parts by weight of the graphite particles,
The amount of the rubber particles is 0.4 to 1.5 parts by weight per 100 parts by weight of the graphite particles,
The water-soluble polymer includes a first water-soluble polymer having a molecular weight of 200,000 or more and an etherification degree of 0.8 or less, and a second water-soluble polymer having a molecular weight of 150,000 or less and an etherification degree of 0.8 or less,
The first water-soluble polymer coats the surface of the graphite particles,
The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the second water-soluble polymer and the rubber particles are bonded between graphite particles coated with the first water-soluble polymer.
前記第1水溶性高分子の量が、前記黒鉛粒子100重量部あたり、0.3〜1.5重量部であり、
前記第2水溶性高分子の量が、前記黒鉛粒子100重量部あたり、0.3〜1.5重量部である、請求項1記載の非水電解質二次電池用負極。
The amount of the first water-soluble polymer is 0.3 to 1.5 parts by weight per 100 parts by weight of the graphite particles,
The negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the amount of the second water-soluble polymer is 0.3 to 1.5 parts by weight per 100 parts by weight of the graphite particles.
前記第1水溶性高分子を1重量%含む水溶液の25℃における第1粘度ν1と、前記第2水溶性高分子を1重量%含む水溶液の25℃における第2粘度ν2とが、ν1>ν2を満たす、請求項1または2記載の非水電解質二次電池用負極。   The first viscosity ν1 at 25 ° C. of an aqueous solution containing 1% by weight of the first water-soluble polymer and the second viscosity ν2 at 25 ° C. of an aqueous solution containing 1% by weight of the second water-soluble polymer are ν1> ν2. The negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein 前記第1粘度ν1が、10〜40Pa・sであり、前記第2粘度ν2が、0.5〜8Pa・sである、請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極。   4. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the first viscosity ν1 is 10 to 40 Pa · s, and the second viscosity ν2 is 0.5 to 8 Pa · s. Negative electrode. 前記ゴム粒子の平均粒径が、50〜200nmである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極。   The negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the rubber particles have an average particle size of 50 to 200 nm. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の負極、正極、前記負極と前記正極との間に介在するセパレータ、および非水電解質を具備する非水電解質二次電池。   A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising the negative electrode according to any one of claims 1 to 5, a positive electrode, a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode, and a nonaqueous electrolyte. (i)黒鉛粒子と、分子量20万以上かつエーテル化度0.8以下の第1水溶性高分子と、水と、を混合し、第1スラリーを調製する工程、
(ii)前記第1スラリーに、分子量15万以下かつエーテル化度0.8以下の第2水溶性高分子と、ゴム粒子と、水と、を混合し、第2スラリーを調製する工程と、
(iii)前記第2スラリーを、負極芯材に塗布し、乾燥させて、塗膜を形成する工程と、
(iv)前記塗膜を、圧延して、負極合剤層を形成する、工程を含み、
前記第1水溶性高分子の量が、前記黒鉛粒子100重量部あたり、0.3〜1.5重量部であり、
前記第2水溶性高分子の量が、前記黒鉛粒子100重量部あたり、0.3〜1.5重量部であり、
前記ゴム粒子の量が、前記黒鉛粒子100重量部あたり、0.4〜1.5重量部である、非水電解質二次電池用負極の製造方法。
(I) a step of mixing a graphite particle, a first water-soluble polymer having a molecular weight of 200,000 or more and an etherification degree of 0.8 or less, and water to prepare a first slurry;
(Ii) a step of mixing the first slurry with a second water-soluble polymer having a molecular weight of 150,000 or less and a degree of etherification of 0.8 or less, rubber particles, and water to prepare a second slurry;
(Iii) applying the second slurry to the negative electrode core material and drying to form a coating film;
(Iv) rolling the coating film to form a negative electrode mixture layer,
The amount of the first water-soluble polymer is 0.3 to 1.5 parts by weight per 100 parts by weight of the graphite particles,
The amount of the second water-soluble polymer is 0.3 to 1.5 parts by weight per 100 parts by weight of the graphite particles,
The manufacturing method of the negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries whose quantity of the said rubber particle is 0.4-1.5 weight part per 100 weight part of said graphite particles.
前記第1水溶性高分子を1重量%含む水溶液の25℃における第1粘度ν1と、前記第2水溶性高分子を1重量%含む水溶液の25℃における第2粘度ν2とが、ν1>ν2を満たす、請求項7記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。   The first viscosity ν1 at 25 ° C. of an aqueous solution containing 1% by weight of the first water-soluble polymer and the second viscosity ν2 at 25 ° C. of an aqueous solution containing 1% by weight of the second water-soluble polymer are ν1> ν2. The manufacturing method of the negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries of Claim 7 which satisfy | fills. 工程(i)が、前記黒鉛粒子と前記第1水溶性高分子の水溶液とを予備混合する第1工程と、
前記予備混合で得られた予備混合スラリーを、10000(1/s)〜100000(1/s)のせん断速度で本混合する第2工程と、を含む、請求項7または8記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。
Step (i) is a first step in which the graphite particles and the aqueous solution of the first water-soluble polymer are premixed;
9. A non-aqueous electrolyte according to claim 7, comprising a second step of subjecting the premixed slurry obtained by the premixing to a main mixing at a shear rate of 10,000 (1 / s) to 100,000 (1 / s). A method for producing a negative electrode for a secondary battery.
前記第1工程を予備混合機で行い、得られた前記予備混合スラリーを、インライン混合機に連続的に移送し、前記インライン混合機で前記第2工程を行う、請求項9記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。   The non-aqueous electrolyte according to claim 9, wherein the first step is performed with a premixer, and the obtained premixed slurry is continuously transferred to an inline mixer, and the second step is performed with the inline mixer. A method for producing a negative electrode for a secondary battery.
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