JP2011253684A - Battery manufacturing method - Google Patents

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智善 上木
Yusuke Fukumoto
友祐 福本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery manufacturing method, by which in a battery with a porous layer formed on a surface of at least one of an electrode and a separator, exfoliation of the porous layer can be suppressed further.SOLUTION: The battery manufacturing method that the invention offers is a method for manufacturing a battery with a porous layer including inorganic filler and binder and formed on a surface of at least one of an electrode and a separator. The battery manufacturing method includes: a first dispersion step (S12) for mechanically dispersing inorganic filler in solvent thereby to form an inorganic filler coating material; a second dispersion step (S14) for mechanically dispersing binder in the inorganic filler coating material thereby to form a coating material for porous layer formation; and a step (S20) for applying the coating material for porous layer formation to a surface of at least one of an electrode and a separator and drying it thereby to form a porous layer. In the method, the dispersion force for mechanically dispersing the binder in the second dispersion step is set to be smaller than the dispersion force for mechanically dispersing the inorganic filler in the first dispersion step.

Description

本発明は、電池の製造方法に関し、特に、電極およびセパレータの少なくとも一方の表面に無機フィラーとバインダを含む多孔層が形成された電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a battery manufacturing method, and more particularly to a battery manufacturing method in which a porous layer containing an inorganic filler and a binder is formed on at least one surface of an electrode and a separator.

近年、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウム二次電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。   In recent years, lithium-ion batteries, nickel-metal hydride batteries, and other secondary batteries have become increasingly important as power sources for vehicles or as power sources for personal computers and portable terminals. In particular, a lithium secondary battery that is lightweight and has a high energy density is expected to be preferably used as a high-output power source for mounting on a vehicle.

この種のリチウム二次電池においては、正極および負極間にセパレータが設けられている。このセパレータによって正負極間の絶縁性が確保されている。かかる構成を有する電池において電池内に金属等の導電性異物が混入すると、該異物がセパレータを貫通して正負極間を架橋することにより内部短絡(ショート)を誘発することが想定される。そのような内部短絡を防止するため、正負極もしくはセパレータのいずれかの表面に無機フィラーからなる耐熱性多孔層を形成することが検討されている。例えば特許文献1には、正負極もしくはセパレータの表面にフィラー微粒子と結着剤(バインダ)とを含む多孔膜が形成された二次電池が開示されている。同公報では多孔膜の製造は、フィラー微粒子と結着剤とを薄膜旋回型ミクサーにより分散混合したスラリーを作製し、これを正負極もしくはセパレータの表面に塗布、乾燥させることにより行われる。この種の多孔層に関する他の従来技術としては特許文献2〜6が挙げられる。   In this type of lithium secondary battery, a separator is provided between the positive electrode and the negative electrode. This separator ensures insulation between the positive and negative electrodes. In a battery having such a configuration, when a conductive foreign material such as a metal is mixed in the battery, it is assumed that the foreign material penetrates the separator and bridges between the positive and negative electrodes to induce an internal short circuit. In order to prevent such an internal short circuit, it has been studied to form a heat-resistant porous layer made of an inorganic filler on the surface of either the positive electrode or the separator. For example, Patent Document 1 discloses a secondary battery in which a porous film containing filler fine particles and a binder (binder) is formed on the surfaces of positive and negative electrodes or a separator. In this publication, the production of the porous film is carried out by preparing a slurry in which filler fine particles and a binder are dispersed and mixed by a thin film swirling mixer, and applying and drying the slurry on the positive and negative electrodes or the surface of the separator. Patent documents 2-6 are mentioned as other conventional technology about this kind of porous layer.

特開2006−164596号公報JP 2006-164596 A 国際公開第2006/038532号パンフレットInternational Publication No. 2006/038532 Pamphlet 特開2005−222780号公報JP 2005-222780 A 特開2007−038643号公報JP 2007-038643 A 特開2002−225418号公報JP 2002-225418 A 特開2007−273123号公報JP 2007-273123 A

しかしながら、特許文献1のようにフィラー微粒子と結着剤をミクサーにより分散混合させると、粒径が細かくて硬いフィラー微粒子との衝突によってバインダが破壊されて結着力が低下し、それにより該スラリーを用いて形成された多孔層の接着強度が低下する場合があった。多孔層の接着強度が低下すると、充放電を繰り返すうちに多孔層の剥離が起こり、本来の目的である電池の内部短絡を防止できないため好ましくない。このような多孔層の剥離を抑制するために、多孔層中のバインダの添加量を多くすることも考えられるが、バインダの添加量が増えると多孔層の空孔率が低下するため、ハイレート特性が低下する要因になり得る。   However, when the filler fine particles and the binder are dispersed and mixed as in Patent Document 1, the binder is destroyed by collision with the hard filler fine particles having a small particle size, and the binding force is reduced. In some cases, the adhesive strength of the porous layer formed by using the material decreases. If the adhesive strength of the porous layer is lowered, the porous layer is peeled off during repeated charging and discharging, and the internal short circuit of the battery, which is the original purpose, cannot be prevented. In order to suppress such exfoliation of the porous layer, it is conceivable to increase the amount of binder in the porous layer, but as the amount of binder added increases, the porosity of the porous layer decreases, so the high rate characteristics Can be a factor of lowering.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、電極およびセパレータの少なくとも一方の表面に多孔層が形成された電池において、多孔層の剥離をより抑制し得る電池の製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above points, and its main object is to manufacture a battery that can further prevent the peeling of the porous layer in a battery in which the porous layer is formed on at least one surface of the electrode and the separator. Is to provide a method.

本発明によって提供される製造方法は、電極およびセパレータの少なくとも一方の表面に無機フィラーとバインダを含む多孔層が形成された電池の製造方法であって、無機フィラーを溶媒中に機械的に分散させることにより無機フィラー塗料を形成する第1分散工程と、バインダを上記無機フィラー塗料中に機械的に分散させることにより多孔層形成用塗料を形成する第2分散工程と、上記多孔層形成用塗料を電極およびセパレータの少なくとも一方の表面に塗布し乾燥することにより多孔層を形成する工程とを包含する。ここで、上記第2分散工程において上記バインダを機械的に分散させる分散力が、上記第1分散工程において上記無機フィラーを機械的に分散させる分散力よりも小さくなるように設定することを特徴とする。   The manufacturing method provided by the present invention is a method for manufacturing a battery in which a porous layer containing an inorganic filler and a binder is formed on at least one surface of an electrode and a separator, and the inorganic filler is mechanically dispersed in a solvent. A first dispersion step of forming an inorganic filler coating, a second dispersion step of forming a porous layer forming coating by mechanically dispersing a binder in the inorganic filler coating, and the porous layer forming coating. And a step of forming a porous layer by applying and drying on at least one surface of an electrode and a separator. Here, the dispersion force for mechanically dispersing the binder in the second dispersion step is set to be smaller than the dispersion force for mechanically dispersing the inorganic filler in the first dispersion step. To do.

本発明に係る製造方法では、バインダの添加に先立って、まず、無機フィラーを溶媒に分散して無機フィラー塗料を形成し(第1分散工程)、その後、無機フィラー塗料にバインダを加えて第1分散工程よりも弱い力でバインダを分散する(第2分散工程)。このように無機フィラーの分散とバインダの分散とを別々に行い、かつ、両工程の分散力の関係(第1分散工程>第2分散工程)を適切に調整することにより、無機フィラーとの衝突によってバインダが破壊されることなく、無機フィラー及びバインダの分散性が極めて良好な(即ち無機フィラー及びバインダが均一に分散した)多孔層形成用塗料を作製することができる。このような多孔層形成用塗料を用いれば、電極あるいはセパレータとの接着性のよい多孔層を備えた電池を製造することができる。   In the manufacturing method according to the present invention, prior to the addition of the binder, first, an inorganic filler is dispersed in a solvent to form an inorganic filler paint (first dispersion step), and then the binder is added to the inorganic filler paint to form a first. The binder is dispersed with a weaker force than the dispersion step (second dispersion step). In this way, the dispersion of the inorganic filler and the binder are separately performed, and the relationship between the dispersion forces of the two steps (first dispersion step> second dispersion step) is appropriately adjusted, thereby colliding with the inorganic filler. Thus, the porous layer-forming coating material can be produced with extremely good dispersibility of the inorganic filler and the binder (that is, the inorganic filler and the binder are uniformly dispersed) without destroying the binder. By using such a coating material for forming a porous layer, it is possible to manufacture a battery including a porous layer having good adhesion to an electrode or a separator.

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記第1分散工程の無機フィラーの分散と上記第2分散工程のバインダの分散とを同一の回転式分散機を用いて行い、かつ、上記第2分散工程の回転式分散機の回転数を、上記第1分散工程の回転式分散機の回転数よりも小さくする。これにより、上記したような分散力の関係(第1分散工程>第2分散工程)をより容易に制御することができる。   In a preferred embodiment of the production method disclosed herein, the dispersion of the inorganic filler in the first dispersion step and the dispersion of the binder in the second dispersion step are performed using the same rotary disperser, and the first The rotational speed of the rotary disperser in the second dispersion step is made smaller than the rotational speed of the rotary disperser in the first dispersion step. Thereby, the relationship of the dispersion force as described above (first dispersion step> second dispersion step) can be controlled more easily.

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記第1分散工程の無機フィラーの分散と上記第2分散工程のバインダの分散とを同一の超音波分散機を用いて行い、かつ、上記第2分散工程の超音波分散機の超音波振幅を、上記第1分散工程の超音波分散機の超音波振幅よりも小さくする。これにより、上記したような分散力の関係(第1分散工程>第2分散工程)をより容易に制御することができる。   In a preferred aspect of the production method disclosed herein, the dispersion of the inorganic filler in the first dispersion step and the dispersion of the binder in the second dispersion step are performed using the same ultrasonic disperser, and the first The ultrasonic amplitude of the ultrasonic dispersion machine in the 2 dispersion step is made smaller than the ultrasonic amplitude of the ultrasonic dispersion machine in the first dispersion step. Thereby, the relationship of the dispersion force as described above (first dispersion step> second dispersion step) can be controlled more easily.

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記第2分散工程の分散処理時間を上記第1分散工程の分散処理時間よりも短くする。この場合、無機フィラーとの衝突によるバインダの破壊がより効果的に抑制され、電極あるいはセパレータとの接着性がさらに良好な多孔層が得られる。   In a preferred aspect of the production method disclosed herein, the dispersion treatment time of the second dispersion step is made shorter than the dispersion treatment time of the first dispersion step. In this case, the destruction of the binder due to the collision with the inorganic filler is more effectively suppressed, and a porous layer with better adhesion to the electrode or the separator can be obtained.

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記第1分散工程の無機フィラーの分散と上記第2分散工程のバインダの分散とを異なる分散機を用いて行う。この場合、第2分散工程で分散力がはるかに小さい分散機を選択することにより、上記したような分散力の関係(第1分散工程>第2分散工程)をより容易に制御できるとともに、同一の分散機を用いる場合に比べて、バインダの破壊がより効果的に抑制されるので、電極あるいはセパレータとの接着性がさらに良好な多孔層が得られる。   In a preferred embodiment of the production method disclosed herein, the dispersion of the inorganic filler in the first dispersion step and the dispersion of the binder in the second dispersion step are performed using different dispersers. In this case, by selecting a disperser having a much smaller dispersion force in the second dispersion step, the above-described dispersion force relationship (first dispersion step> second dispersion step) can be more easily controlled and the same Since the destruction of the binder is more effectively suppressed as compared with the case of using this disperser, a porous layer with better adhesion to the electrode or the separator can be obtained.

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記無機フィラーとして、平均粒径0.3μm〜2.0μmの金属化合物粒子を使用する。このような粒径が細かくて硬い金属化合物は、多孔層構成材料として好ましい性質(耐熱性、絶縁性、多孔層の空孔率確保など)がある一方で、分散時の衝突によりバインダを破壊しやすいことから、本発明の構成を適用することが特に有益である。   In a preferred embodiment of the production method disclosed herein, metal compound particles having an average particle size of 0.3 μm to 2.0 μm are used as the inorganic filler. Such a hard metal compound with a small particle size has desirable properties (such as heat resistance, insulation and porosity of the porous layer) as a constituent material of the porous layer, while destroying the binder by collision during dispersion. It is particularly beneficial to apply the configuration of the present invention because it is easy.

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記電極は、上記セパレータを挟んで対向配置された正極及び負極である。そして、上記多孔層を、上記セパレータと上記負極との界面であって上記セパレータの負極側の表面に形成する。セパレータは、多孔層形成用塗料に対する濡れ性が悪く、表面の凹凸も電極に比べて小さいため、多孔層との密着性が電極に比べて低くなりがちである。従って、多孔層をセパレータ側に形成する場合、本発明の構成を適用することが特に有用である。   In a preferred embodiment of the production method disclosed herein, the electrodes are a positive electrode and a negative electrode that are arranged to face each other with the separator interposed therebetween. Then, the porous layer is formed on the negative electrode side surface of the separator, which is an interface between the separator and the negative electrode. Since the separator has poor wettability with respect to the coating material for forming the porous layer and the surface unevenness is smaller than that of the electrode, the adhesion with the porous layer tends to be lower than that of the electrode. Therefore, when the porous layer is formed on the separator side, it is particularly useful to apply the configuration of the present invention.

ここに開示される上記何れかの方法により得られた電池は、多孔層の接着力が強く、長期間にわたって多孔層の剥離が抑制されるため、優れた電池性能を示すものである。例えば、内部短絡による発熱が少ない、ハイレート特性に優れる、生産性がよい、のうちの少なくとも一つ(好ましくは全部)を満たす電池を提供することができる。   A battery obtained by any one of the above-described methods disclosed herein exhibits excellent battery performance because the porous layer has a strong adhesive force and suppresses peeling of the porous layer over a long period of time. For example, it is possible to provide a battery that satisfies at least one (preferably all) of low heat generation due to an internal short circuit, excellent high rate characteristics, and good productivity.

このような電池(特にハイレート特性に優れるリチウム二次電池等の二次電池)は、例えば自動車等の車両に搭載される電池として好適である。したがって本発明によると、好適な車両の電源用二次電池(例えばハイレート特性に優れる車両用リチウム二次電池)を提供することができる。また、ここに開示されるいずれかの電池(複数の電池が接続された組電池の形態であり得る。)を備える車両が提供される。特に、軽量で高出力が得られることから、上記電池がリチウム二次電池(典型的にはリチウムイオン電池)であって、該リチウム二次電池を動力源(典型的には、ハイブリッド車両または電気車両の動力源)として備える車両(例えば自動車)が好適である。   Such a battery (especially a secondary battery such as a lithium secondary battery having excellent high rate characteristics) is suitable as a battery mounted on a vehicle such as an automobile. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a suitable secondary battery for a power source of a vehicle (for example, a lithium secondary battery for a vehicle excellent in high rate characteristics). Further, there is provided a vehicle including any of the batteries disclosed herein (which may be in the form of an assembled battery in which a plurality of batteries are connected). In particular, since the light weight and high output can be obtained, the battery is a lithium secondary battery (typically a lithium ion battery), and the lithium secondary battery is used as a power source (typically a hybrid vehicle or an electric vehicle). A vehicle (for example, an automobile) provided as a power source of the vehicle is preferable.

本発明の一実施形態に係る電極体の要部を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the principal part of the electrode body which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る多孔層の製造フローを説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing flow of the porous layer which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電池を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る捲回電極体を説明する図である。It is a figure explaining the wound electrode body which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電池を搭載した車両の側面図である。It is a side view of the vehicle carrying the battery which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、活物質の製造方法、セパレータや電解質の構成および製法、電池その他の電池の構築に係る一般的技術等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, members / parts having the same action are described with the same reference numerals. Note that the dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) in each drawing does not reflect the actual dimensional relationship. In addition, matters other than those particularly mentioned in the present specification and matters necessary for the implementation of the present invention (for example, for the manufacturing method of active materials, the configuration and manufacturing method of separators and electrolytes, the construction of batteries and other batteries) Such general techniques, etc.) can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in this field.

特に限定することを意図したものではないが、以下では主としてリチウム二次電池(典型的にはリチウムイオン電池)を例として、本実施形態に係る電池について説明する。   Although not intended to be particularly limited, the battery according to this embodiment will be described below mainly using a lithium secondary battery (typically, a lithium ion battery) as an example.

本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池は、図1に示すように、正極10と負極20がセパレータ30を介して積層した構造を有する電極体80を備えている。電極体80は、典型的なリチウム二次電池と同様、所定の電池構成材料(正負極それぞれの活物質、正負極それぞれの集電体、セパレータ等)から構成されている。この実施形態では、正極10には、正極集電体(ここでは箔状のアルミニウム)12の上に、正極活物質を含む正極活物質層14が形成されている。また、負極20には、負極集電体22(ここでは箔状の銅)の上に、負極活物質を含む負極活物質層24が形成されている。   As shown in FIG. 1, the lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode body 80 having a structure in which a positive electrode 10 and a negative electrode 20 are stacked with a separator 30 interposed therebetween. Similarly to a typical lithium secondary battery, the electrode body 80 is composed of predetermined battery constituent materials (active materials for positive and negative electrodes, current collectors for positive and negative electrodes, separators, and the like). In this embodiment, a positive electrode active material layer 14 containing a positive electrode active material is formed on a positive electrode current collector (here, foil-like aluminum) 12 in the positive electrode 10. In the negative electrode 20, a negative electrode active material layer 24 containing a negative electrode active material is formed on a negative electrode current collector 22 (here, foil-like copper).

また、正極10、負極20およびセパレータ30のうちの少なくとも何れかの表面に、無機フィラー及びバインダを含む多孔層32が形成されている。この実施形態では、多孔層32は、セパレータ30と負極20との界面に設けられ、セパレータ30の負極20側の表面を覆うように形成されている。この多孔層32は、無機フィラー(典型的には粒子状)及びバインダを含んでおり、バインダにより無機フィラー粒子間や無機フィラー粒子とセパレータとの間が結着されている。隣り合う無機フィラー粒子間には、バインダで結着されていない部位に多数の空孔が形成されている。この空孔に電解液を保持させることにより(即ち多孔層32に電解液を染み込ませることにより)、十分な電池出力を得ることができる。   In addition, a porous layer 32 including an inorganic filler and a binder is formed on the surface of at least one of the positive electrode 10, the negative electrode 20, and the separator 30. In this embodiment, the porous layer 32 is provided at the interface between the separator 30 and the negative electrode 20 and is formed so as to cover the surface of the separator 30 on the negative electrode 20 side. The porous layer 32 includes an inorganic filler (typically in particulate form) and a binder, and the binder is bound between the inorganic filler particles and between the inorganic filler particles and the separator. A large number of pores are formed between the adjacent inorganic filler particles in a portion not bound by the binder. Sufficient battery output can be obtained by holding the electrolytic solution in the pores (that is, by impregnating the porous layer 32 with the electrolytic solution).

次に、本実施形態に係る多孔層の形成方法について説明する。多孔層を形成するための多孔層形成用塗料は、無機フィラー、バインダおよび溶媒を混合分散したペースト状(スラリー状またはインク状を含む。以下同じ。)のものが用いられる。このペーストを、電極およびセパレータの少なくとも一方の表面に適当量塗布しさらに乾燥することによって、多孔層を形成することができる。   Next, a method for forming a porous layer according to this embodiment will be described. As the porous layer forming coating material for forming the porous layer, a paste (including a slurry or an ink, the same applies hereinafter) in which an inorganic filler, a binder and a solvent are mixed and dispersed is used. A porous layer can be formed by applying an appropriate amount of this paste to at least one surface of the electrode and the separator and further drying.

多孔層形成用塗料に用いられる溶媒としては、N‐メチルピロリドン(NMP)、ピロリドン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクサヘキサノン、トルエン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、等の有機系溶媒またはこれらの2種以上の組み合わせが挙げられる。あるいは、水または水を主体とする混合溶媒であってもよい。かかる混合溶媒を構成する水以外の溶媒としては、水と均一に混合し得る有機溶媒(低級アルコール、低級ケトン等)の一種または二種以上を適宜選択して用いることができる。多孔層形成用塗料における溶媒の含有率は特に限定されないが、塗料全体の30〜60質量%程度が好ましい。   Solvents used in the porous layer-forming paint include organic solvents such as N-methylpyrrolidone (NMP), pyrrolidone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ixahexanone, toluene, dimethylformamide, dimethylacetamide, or two of these. The above combination is mentioned. Alternatively, water or a mixed solvent mainly composed of water may be used. As a solvent other than water constituting such a mixed solvent, one or more organic solvents (lower alcohol, lower ketone, etc.) that can be uniformly mixed with water can be appropriately selected and used. Although the content rate of the solvent in the coating material for porous layer formation is not specifically limited, About 30-60 mass% of the whole coating material is preferable.

上記無機フィラーとしては、耐熱性があり、かつ電池の使用範囲内で電気化学的に安定であるものが好ましい。また上記無機フィラーは、絶縁性があり、かつ電解液に対する耐久性が高いものが好ましい。そのような材料としては例えば金属化合物(典型的には粉末状)が挙げられる。好適例として、α‐アルミナ(Al)、ベーマイト(Al・HO)、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、炭酸マグネシウム(MgCO)、等が例示される。これらの材料の一種又は二種以上を用いることができる。かかる金属化合物粉末の平均粒径は特に制限されないが、例えば一般的な市販の粒度計(レーザ回折式粒度分布測定装置等)を用いて測定される体積基準の平均粒径(D50)は、好ましくは概ね0.5μm〜2.0μmであり、さらに好ましくは0.5μm〜1.0μmである。 As said inorganic filler, what has heat resistance and is electrochemically stable within the use range of a battery is preferable. Moreover, the said inorganic filler has an insulating property and the thing with high durability with respect to electrolyte solution is preferable. An example of such a material is a metal compound (typically powdered). Preferred examples include α-alumina (Al 2 O 3 ), boehmite (Al 2 O 3 .H 2 O), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), magnesium carbonate (MgCO 3 ), and the like. One or more of these materials can be used. The average particle size of the metal compound powder is not particularly limited. For example, the volume-based average particle size (D 50 ) measured using a general commercially available particle size meter (laser diffraction type particle size distribution measuring device or the like) is: Preferably, it is about 0.5 μm to 2.0 μm, more preferably 0.5 μm to 1.0 μm.

上記バインダは、無機フィラーを結合するためのものであり、該バインダを構成する材料自体は、従来公知の多孔層に用いられるものと同様の材料であり得る。
例えば、多孔層形成用塗料の溶媒が有機系溶媒の場合には、有機系溶媒に分散または溶解するポリマーを用いることができる。有機系溶媒に分散または溶解するポリマーとしては、例えばアクリル系樹脂が挙げられる。アクリル系樹脂としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、2‐ヒドロキシエチルアクリレート、2‐ヒドロキシエチルメタクリレート、メタアクリレート、メチルメタアクリレート、エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート等のモノマーを1種類で重合した単独重合体が好ましく用いられる。また、アクリル系樹脂は、2種以上の上記モノマーを重合した共重合体であってもよい。さらに、上記単独重合体及び共重合体の2種類以上を混合したものであってもよい。上述したアクリル系樹脂のほかに、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、等を用いることもできる。
また、多孔層形成用塗料の溶媒が水系溶媒の場合には、上記バインダとして、水に分散または溶解するポリマーを好ましく採用し得る。水に分散または溶解するポリマーとしては、例えば、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン(PE)、ポリアクリル酸(PAA)、等が例示される。
The binder is for binding an inorganic filler, and the material itself constituting the binder may be the same material as that used for a conventionally known porous layer.
For example, when the solvent for the coating material for forming the porous layer is an organic solvent, a polymer that is dispersed or dissolved in the organic solvent can be used. Examples of the polymer that is dispersed or dissolved in the organic solvent include acrylic resins. As acrylic resin, monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, methacrylamide, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, methacrylate, methyl methacrylate, ethylhexyl acrylate, butyl acrylate, etc. were polymerized in one kind. A homopolymer is preferably used. The acrylic resin may be a copolymer obtained by polymerizing two or more of the above monomers. Further, a mixture of two or more of the above homopolymers and copolymers may be used. In addition to the acrylic resin described above, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, and the like can also be used.
Moreover, when the solvent of the coating material for forming a porous layer is an aqueous solvent, a polymer that is dispersed or dissolved in water can be preferably used as the binder. Examples of the polymer dispersed or dissolved in water include styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene (PE), polyacrylic acid (PAA), and the like. .

上記多孔層形成用塗料は、無機フィラー及びバインダのほかに、必要に応じて使用され得る一種または二種以上の材料を含有することができる。そのような材料の例として、多孔層形成用塗料の増粘剤として機能するポリマーが挙げられる。特に水系溶媒を使用する場合、上記増粘剤として機能するポリマーを含有することが好ましい。該増粘剤として機能するポリマーとしてはカルボキシメチルセルロース(CMC)やポリエチレンオキサイド(PEO)が好ましく用いられる。   The said coating material for porous layer formation can contain the 1 type, or 2 or more types of material which can be used as needed other than an inorganic filler and a binder. An example of such a material is a polymer that functions as a thickening agent for a coating material for forming a porous layer. In particular, when an aqueous solvent is used, it is preferable to contain a polymer that functions as the thickener. As the polymer functioning as the thickener, carboxymethyl cellulose (CMC) or polyethylene oxide (PEO) is preferably used.

上記多孔層形成用塗料は、上記各成分を機械的に分散混合することにより調製されたペースト状(スラリー状またはインク状を含む。)の混合物である。   The porous layer forming paint is a paste-like (including slurry or ink) mixture prepared by mechanically dispersing and mixing the above components.

ここで、従来の多孔層形成用塗料においては、上記各成分を始めから同時に分散機内に投入し、強い分散力で分散させ、ペースト状の混合物(多孔層形成用塗料)を作製していた。しかしながら、各成分を始めから同時に強い分散力で分散させると、粒径が細かくて硬い無機フィラーとの衝突によってバインダが破壊されて結着力が低下し、それにより該多孔層形成用塗料を用いて形成された多孔層の接着強度が低下する場合があった。多孔層の接着強度が低下すると、充放電を繰り返すうちに多孔層の剥離が起こり、本来の目的である電池の内部短絡を防止できないため好ましくない。   Here, in the conventional coating material for forming a porous layer, the above-described components are simultaneously charged into a dispersing machine from the beginning and dispersed with a strong dispersion force to produce a paste-like mixture (porous layer forming coating material). However, if each component is dispersed simultaneously with a strong dispersion force from the beginning, the binder is destroyed by collision with a hard inorganic filler with a small particle size, and the binding force is reduced, thereby using the porous layer forming coating material. In some cases, the adhesive strength of the formed porous layer was lowered. If the adhesive strength of the porous layer is lowered, the porous layer is peeled off during repeated charging and discharging, and the internal short circuit of the battery, which is the original purpose, cannot be prevented.

そこで、本構成では、バインダの添加に先立って、まず、無機フィラーを溶媒中に分散して無機フィラー塗料を形成し、その後、無機フィラー塗料にバインダを加えて先の分散工程よりも弱い力でバインダを分散する。即ち、本構成においては、図2に示すように、無機フィラーを溶媒中に機械的に分散することにより無機フィラー塗料を形成する第1分散工程(ステップS12)と、バインダを無機フィラー塗料中に機械的に分散することにより多孔層形成用塗料を形成する第2分散工程(ステップS14)とを包含し、第2分散工程においてバインダを機械的に分散させる分散力が、第1分散工程において無機フィラーを機械的に分散させる分散力よりも小さくなるように設定する。   Therefore, in this configuration, before adding the binder, first, an inorganic filler is dispersed in a solvent to form an inorganic filler paint, and then the binder is added to the inorganic filler paint with a weaker force than the previous dispersion step. Disperse the binder. That is, in this configuration, as shown in FIG. 2, a first dispersion step (step S12) for forming an inorganic filler paint by mechanically dispersing an inorganic filler in a solvent, and a binder in the inorganic filler paint. Including a second dispersion step (step S14) in which a porous layer-forming coating material is formed by mechanical dispersion, and the dispersion force for mechanically dispersing the binder in the second dispersion step is inorganic in the first dispersion step. It sets so that it may become smaller than the dispersion force which disperse | distributes a filler mechanically.

このように無機フィラーの分散とバインダの分散とを別々に行い、かつ、両工程の分散力の関係(第1分散工程>第2分散工程)を適切に調整することにより、無機フィラーとの衝突によってバインダが破壊されることなく、無機フィラー及びバインダの分散性が極めて良好な(即ち無機フィラー及びバインダが均一に分散した)多孔層形成用塗料を作製することができる。このような多孔層形成用塗料を用いれば、その後の塗布・乾燥工程(ステップS20)を経て、電極あるいはセパレータとの接着性のよい多孔層を形成することができる。   In this way, the dispersion of the inorganic filler and the binder are separately performed, and the relationship between the dispersion forces of the two steps (first dispersion step> second dispersion step) is appropriately adjusted, thereby colliding with the inorganic filler. Thus, the porous layer-forming coating material can be produced with extremely good dispersibility of the inorganic filler and the binder (that is, the inorganic filler and the binder are uniformly dispersed) without destroying the binder. If such a coating material for forming a porous layer is used, a porous layer having good adhesion to an electrode or a separator can be formed through a subsequent coating / drying step (step S20).

第1分散工程の無機フィラーの分散と第2分散工程のバインダの分散とは、同一の分散機を用いて行ってもよく異なる分散機を用いて行ってもよいが、生産性の観点からは同一の分散機を用いることが好ましい。同一の分散機を用いる場合には、当該分散機の分散力が第1分散工程>第2分散工程となるように分散条件を設定することが必要である。例えば、第1分散工程と第2工程とを同一の回転式分散機を用いて行う場合、第2分散工程の回転式分散機の回転数を、第1分散工程の回転式分散機の回転数よりも小さく設定するとよい。これにより、上記したような分散力の関係(第1分散工程>第2分散工程)をより容易に制御することができる。   The dispersion of the inorganic filler in the first dispersion step and the dispersion of the binder in the second dispersion step may be performed using the same disperser or different dispersers, but from the viewpoint of productivity. It is preferable to use the same disperser. When the same disperser is used, it is necessary to set the dispersion condition so that the dispersion force of the disperser satisfies the first dispersion step> the second dispersion step. For example, when the first dispersion step and the second step are performed using the same rotary disperser, the rotational speed of the rotary disperser in the second dispersion step is set to the rotational speed of the rotary disperser in the first dispersion step. It is better to set smaller than this. Thereby, the relationship of the dispersion force as described above (first dispersion step> second dispersion step) can be controlled more easily.

より具体的には、クレアミックス(エム・テクニック株式会社製)等の高速攪拌機を用いる場合には、高速攪拌機の回転数が第1分散工程>第2分散工程となるように分散条件を設定するとよい。好ましくは、第2分散工程の回転数が第1分散工程の回転数の3/4以下(典型的には1/20以上3/4以下)であり、さらに好ましくは1/2以下であり、特に好ましくは1/10以下となるように分散条件を設定する。
また、フィルミックス(プライミクス株式会社製)等の薄膜旋回型高速ミクサーを用いる場合には、当該ミクサーの周速が第1分散工程>第2分散工程となるように分散条件を設定するとよい。好ましくは、第2分散工程の周速が第1分散工程の周速の8/9以下(典型的には1/2以上8/9以下)であり、さらに好ましくは7/9以下であり、特に好ましくは2/3以下となるように分散条件を設定する。
More specifically, when a high-speed stirrer such as Claremix (M Technique Co., Ltd.) is used, the dispersion condition is set so that the rotation speed of the high-speed stirrer is first dispersion step> second dispersion step. Good. Preferably, the rotational speed of the second dispersion step is 3/4 or less (typically 1/20 or less and 3/4 or less) of the first dispersion step, more preferably 1/2 or less, The dispersion condition is particularly preferably set to 1/10 or less.
In addition, when using a thin-film swirl type high-speed mixer such as Filmix (manufactured by Primix Co., Ltd.), the dispersion conditions may be set so that the peripheral speed of the mixer is first dispersion step> second dispersion step. Preferably, the peripheral speed of the second dispersion step is 8/9 or less (typically 1/2 or more and 8/9 or less) of the peripheral speed of the first dispersion step, more preferably 7/9 or less, The dispersion condition is particularly preferably set to 2/3 or less.

上記したような回転式分散機に限らず、第1分散工程と第2工程とを同一の超音波分散機を用いて行うこともできる。この場合、超音波分散機の振幅が第1分散工程>第2分散工程となるように分散条件を設定するとよい。これにより、分散力の関係(第1分散工程>第2分散工程)をより容易に制御することができる。好ましくは、第2分散工程の振幅が第1分散工程の振幅の3/4以下(典型的には1/4以上3/4以下)であり、さらに好ましくは3/5以下であり、特に好ましくは1/2以下となるように分散条件を設定する。なお、各種の分散機の分散力を制御するにあたりどの条件を変えるかは、使用する分散機の装置構成に応じて適宜選択するとよい。   The first dispersion step and the second step can be performed using the same ultrasonic disperser, not limited to the rotary disperser as described above. In this case, the dispersion condition may be set so that the amplitude of the ultrasonic disperser satisfies the first dispersion step> the second dispersion step. Thereby, the relationship of the dispersion force (first dispersion step> second dispersion step) can be controlled more easily. Preferably, the amplitude of the second dispersion step is 3/4 or less (typically 1/4 or more and 3/4 or less) of the amplitude of the first dispersion step, more preferably 3/5 or less, particularly preferably. The dispersion condition is set so as to be 1/2 or less. It should be noted that which condition is changed in controlling the dispersion force of various dispersers may be appropriately selected according to the device configuration of the disperser used.

なお、多孔層の接着性向上の観点からは、上記分散力のほかに、分散処理時間(分散処理回数を含む。以下、同じ。)を変えることも有効である。ここに開示される好ましい技術では、第2分散工程の分散処理時間が第1分散工程の分散処理時間よりも短くなるように設定する。この構成によれば、無機フィラーとの衝突によるバインダの破壊が効果的に抑制され、電極あるいはセパレータとの接着性がさらに良好な多孔層が得られる。好ましくは、第2分散工程の分散時間が第1分散工程の分散時間の2/3以下(典型的には1/5以上2/3以下)であり、さらに好ましくは1/2以下であり、特に好ましくは1/3以下となるように分散条件を設定する。   From the viewpoint of improving the adhesion of the porous layer, it is also effective to change the dispersion treatment time (including the number of dispersion treatments; the same applies hereinafter) in addition to the dispersion force. In the preferred technique disclosed herein, the dispersion processing time of the second dispersion process is set to be shorter than the dispersion processing time of the first dispersion process. According to this configuration, the destruction of the binder due to the collision with the inorganic filler is effectively suppressed, and a porous layer having better adhesion to the electrode or the separator can be obtained. Preferably, the dispersion time of the second dispersion step is 2/3 or less (typically 1/5 or more and 2/3 or less) of the dispersion time of the first dispersion step, more preferably 1/2 or less, The dispersion condition is particularly preferably set to 1/3 or less.

さらに、第1分散工程と第2分散工程とを異なる分散機を用いて行うこともできる。この場合、第2分散工程で分散力がはるかに小さい分散機を選択することにより、上記したような分散力の関係(第1分散工程>第2分散工程)を容易に制御できるとともに、同一の分散機を用いる場合に比べて、バインダの破壊がより効果的に抑制されるので、電極あるいはセパレータとの接着性がさらに良好な多孔層が得られる。好ましくは、第1分散工程を高速攪拌機(クレアミックス等)、薄膜旋回型高速ミクサー(フィルミックス等)、あるいは超音波分散機などの比較的大きな分散力をもつ分散機を用いて行い、かつ、第2分散工程を粉砕機(ボールミル等)、混練機(ホモディスパー等)などの比較的小さな分散力をもつ分散機を用いて行うとよい。   Furthermore, the first dispersion step and the second dispersion step can be performed using different dispersers. In this case, by selecting a disperser having a much smaller dispersion force in the second dispersion step, the above-described dispersion force relationship (first dispersion step> second dispersion step) can be easily controlled, and the same Since the destruction of the binder is more effectively suppressed as compared with the case of using a disperser, a porous layer having better adhesion with the electrode or the separator can be obtained. Preferably, the first dispersion step is performed using a disperser having a relatively large dispersion force such as a high-speed stirrer (Claremix, etc.), a thin-film swirl type high-speed mixer (Filmmix, etc.), or an ultrasonic disperser, and The second dispersion step may be performed using a disperser having a relatively small dispersion force, such as a pulverizer (ball mill or the like) or a kneader (homodisper or the like).

このようして得られた多孔層形成用塗料を電極およびセパレータの少なくとも一方の表面(ここではセパレータ表面)に塗布し乾燥させることによって、多孔層を形成することができる。多孔層形成用塗料をセパレータ表面に塗布する操作は、従来の一般的な多孔層を作製する場合と同様にして行うことができる。例えば、適当な塗布装置(グラビアコーター、スリットコーター、ダイコーター、コンマコーター、ディップコート等)を使用して、上記セパレータに所定量の上記多孔層形成用塗料を均一な厚さにコーティングすることにより製造され得る。その後、適当な乾燥手段で塗布物を乾燥(典型的にはセパレータの融点よりも低い温度、例えば110℃以下、例えば30〜80℃)することによって、多孔層形成用塗料中の溶媒を除去する。多孔層形成用塗料から溶媒を除去することによって、無機フィラーとバインダを含む多孔層が形成され得る。このようにして、セパレータ表面に多孔層を形成することができる。なお、乾燥後、必要に応じて適当なプレス処理(例えばロールプレス処理)を施すことによって、多孔層の厚みや空孔率を適宜調整することができる。多孔層の厚みは、例えば1μm〜10μm程度が好ましい。また、多孔層の空孔率は、例えば40%〜70%程度が好ましい。   A porous layer can be formed by applying the coating material for forming a porous layer thus obtained to at least one surface of the electrode and the separator (here, the surface of the separator) and drying it. The operation of applying the porous layer forming coating to the separator surface can be performed in the same manner as in the case of producing a conventional general porous layer. For example, using a suitable coating device (gravure coater, slit coater, die coater, comma coater, dip coat, etc.), the separator is coated with a predetermined amount of the porous layer forming paint to a uniform thickness. Can be manufactured. Thereafter, the coating material is dried by a suitable drying means (typically a temperature lower than the melting point of the separator, for example, 110 ° C. or lower, for example, 30 to 80 ° C.), thereby removing the solvent in the coating material for forming the porous layer. . By removing the solvent from the porous layer forming paint, a porous layer containing an inorganic filler and a binder can be formed. In this way, a porous layer can be formed on the separator surface. In addition, after drying, the thickness and porosity of a porous layer can be suitably adjusted by performing an appropriate press process (for example, roll press process) as needed. The thickness of the porous layer is preferably about 1 μm to 10 μm, for example. Further, the porosity of the porous layer is preferably about 40% to 70%, for example.

特に限定されるものではないが、多孔層全体に占める無機フィラーの割合は凡そ80質量%以上であり、例えば凡そ90質量%以上(典型的には90〜98質量%)であることが好ましい。
また、多孔層全体に占めるバインダの割合は凡そ20質量%以下とすることができ、例えば10質量%以下(典型的には2〜10質量%)であることが好ましい。バインダの含有量が少なすぎるとセパレータと多孔層との接着性が低下する場合があり、バインダの含有量が多すぎるとハイレート放電特性が低下傾向となることがある。
さらに、増粘剤を含む組成の多孔層では、該多孔層に占める増粘剤の割合を凡そ5質量%以下とすることができ、例えば2質量%以下(典型的には0.5〜2質量%)であることが好ましい。
Although not particularly limited, the proportion of the inorganic filler in the entire porous layer is about 80% by mass or more, for example, preferably about 90% by mass or more (typically 90 to 98% by mass).
Moreover, the ratio of the binder to the whole porous layer can be about 20 mass% or less, for example, it is preferable that it is 10 mass% or less (typically 2-10 mass%). If the binder content is too small, the adhesion between the separator and the porous layer may be reduced, and if the binder content is too high, the high-rate discharge characteristics may tend to be reduced.
Furthermore, in the porous layer having a composition containing a thickener, the proportion of the thickener in the porous layer can be about 5% by mass or less, for example, 2% by mass or less (typically 0.5 to 2%). % By mass).

このようにして得られた多孔層付きのセパレータは、上記のように多孔層の接着力が強く、長期間にわたって多孔層の剥離が抑制されるため、種々の形態の電池の構成要素または該電池に内蔵される電極体の構成要素として好ましく利用され得る。例えば、ここに開示されるいずれかの方法により製造された多孔層付きセパレータと、該セパレータによって隔離された正極及び負極(本発明を適用して製造された多孔層付き正負極であり得る。)と、該正負極間に配置される電解質と、を備えるリチウム二次電池の構成要素として好ましく使用され得る。かかる電池を構成する外容器の構造(例えば金属製の筐体やラミネートフィルム構造物)やサイズ、あるいは正負極集電体を主構成要素とする電極体の構造(例えば捲回構造や積層構造)等について特に制限はない。   The separator with a porous layer thus obtained has a strong adhesion of the porous layer as described above, and the peeling of the porous layer is suppressed over a long period of time. It can be preferably used as a component of the electrode body incorporated in the housing. For example, a separator with a porous layer manufactured by any of the methods disclosed herein, and a positive electrode and a negative electrode separated by the separator (may be a positive and negative electrode with a porous layer manufactured by applying the present invention). And an electrolyte disposed between the positive and negative electrodes, and can be preferably used as a component of a lithium secondary battery. Structure (for example, metal casing or laminate film structure) and size of an outer container constituting such a battery, or structure of an electrode body (for example, a wound structure or a laminated structure) having a positive / negative electrode current collector as a main component There is no particular restriction on the etc.

以下、上述した方法を適用して製造された多孔層付きセパレータ30を用いて構築されるリチウム二次電池の一実施形態につき、図3及び図4に示す模式図を参照しつつ説明する。   Hereinafter, an embodiment of a lithium secondary battery constructed using the separator 30 with a porous layer manufactured by applying the above-described method will be described with reference to schematic diagrams shown in FIGS. 3 and 4.

図3に示すように、本実施形態に係るリチウム二次電池100は、金属製(樹脂製又はラミネートフィルム製も好適である。)のケース50を備える。このケース(外容器)50は、上端が開放された扁平な直方体状のケース本体52と、その開口部を塞ぐ蓋体54とを備える。ケース50の上面(すなわち蓋体54)には、捲回電極体80の正極10と電気的に接続する正極端子72および該電極体の負極20と電気的に接続する負極端子74が設けられている。ケース50の内部には、例えば長尺シート状の正極(正極シート)10および長尺シート状の負極(負極シート)20を計二枚の長尺シート状セパレータ(セパレータシート)30とともに積層して捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製される扁平形状の捲回電極体80が収容される。   As shown in FIG. 3, the lithium secondary battery 100 according to this embodiment includes a case 50 made of metal (a resin or a laminate film is also suitable). The case (outer container) 50 includes a flat rectangular parallelepiped case main body 52 whose upper end is opened, and a lid 54 that closes the opening. On the upper surface of the case 50 (that is, the lid 54), a positive electrode terminal 72 that is electrically connected to the positive electrode 10 of the wound electrode body 80 and a negative electrode terminal 74 that is electrically connected to the negative electrode 20 of the electrode body are provided. Yes. In the case 50, for example, a long sheet-like positive electrode (positive electrode sheet) 10 and a long sheet-like negative electrode (negative electrode sheet) 20 are laminated together with a total of two long sheet-like separators (separator sheets) 30. A flat wound electrode body 80 produced by winding and then crushing the resulting wound body from the side direction and kidnapping is housed.

捲回電極体80は、図4に示すように、シート状電極体82を捲回することによって形成されている。シート状電極体82は、捲回電極体80を組み立てる前段階における長尺状(帯状)のシート構造を有している。シート状電極体82は、典型的な捲回電極体と同様に正極シート10と負極シート20を計2枚のセパレータシート30と共に積層して形成されている。   As shown in FIG. 4, the wound electrode body 80 is formed by winding a sheet-like electrode body 82. The sheet-like electrode body 82 has a long (band-like) sheet structure in a stage before assembling the wound electrode body 80. The sheet-like electrode body 82 is formed by laminating the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20 together with the two separator sheets 30 in the same manner as a typical wound electrode body.

正極シート10は、長尺シート状の箔状の正極集電体12の両面に正極活物質層14が付着されて形成されている。ただし、正極活物質層14はシート状電極体の幅方向の端辺に沿う一方の側縁には付着されず、正極集電体12を一定の幅にて露出させている。正極集電体12には、アルミニウム箔(本実施形態)その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。正極活物質層14は、正極活物質と、必要に応じて使用される他の正極活物質層形成成分(例えば導電助剤やバインダ等)とから構成されている。正極活物質としては、例えばリチウムと一種または二種以上の遷移金属元素とを構成金属元素として含むリチウム遷移金属複合酸化物を主成分とするものが好ましく用いられる。好適例として、LiMn、LiCoO、LiNiO(本実施形態)等が挙げられる。 The positive electrode sheet 10 is formed by adhering a positive electrode active material layer 14 to both surfaces of a long sheet-like foil-shaped positive electrode current collector 12. However, the positive electrode active material layer 14 is not attached to one side edge along the edge in the width direction of the sheet-like electrode body, and the positive electrode current collector 12 is exposed with a certain width. For the positive electrode current collector 12, an aluminum foil (this embodiment) or other metal foil suitable for the positive electrode is preferably used. The positive electrode active material layer 14 is composed of a positive electrode active material and other positive electrode active material layer forming components (for example, a conductive additive and a binder) used as necessary. As the positive electrode active material, for example, a material mainly composed of a lithium transition metal composite oxide containing lithium and one or more transition metal elements as constituent metal elements is preferably used. Preferable examples include LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 (this embodiment).

負極シート20も正極シート10と同様に、長尺シート状の箔状の負極集電体22の両面に負極活物質層24が付着されて形成されている。ただし、負極活物質層24はシート状電極体の幅方向の端辺に沿う一方の側縁には付着されず、負極集電体22を一定の幅にて露出させている。負極集電体22には、銅箔(本実施形態)その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質層24は、負極活物質と、必要に応じて使用される他の負極活物質層形成成分(例えばバインダ等)とから構成されている。負極活物質としては、従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料(本実施形態では黒鉛)、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等が挙げられる。   Similarly to the positive electrode sheet 10, the negative electrode sheet 20 is formed by attaching a negative electrode active material layer 24 to both surfaces of a long sheet-like foil-shaped negative electrode current collector 22. However, the negative electrode active material layer 24 is not attached to one side edge along the edge in the width direction of the sheet-like electrode body, and the negative electrode current collector 22 is exposed with a certain width. For the negative electrode current collector 22, a metal foil suitable for copper foil (this embodiment) and other negative electrodes is preferably used. The negative electrode active material layer 24 is composed of a negative electrode active material and other negative electrode active material layer forming components (such as a binder) used as necessary. As the negative electrode active material, one type or two or more types of materials conventionally used in lithium secondary batteries can be used without any particular limitation. Preferable examples include carbon-based materials such as graphite carbon and amorphous carbon (graphite in the present embodiment), lithium-containing transition metal oxides, transition metal nitrides, and the like.

また、正負極シート10、20間に使用されるセパレータシート30としては、例えば多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。あるいはポリプロピレン(PP)/ポリエチレン(PE)/ポリプロピレン(PP)の3層構造を有するセパレータであってもよい。本構成のセパレータシート30は、前述したように、負極シート20との界面に多孔層32を有している。すなわち、多孔層32は、セパレータ30の負極シート側の表面を覆うように形成され、且つ、負極シート20の負極活物質層24に対向するように配置されている。かかる構成を有する電池において電池内に金属等の導電性異物が混入すると、該異物がセパレータを貫通して正・負極間を架橋することにより内部短絡(ショート)を誘発することが想定されるが、本構成のようにセパレータ30の表面に多孔層32を形成することによって、そのような内部短絡を好ましく抑制し得る。   Examples of the separator sheet 30 used between the positive and negative electrode sheets 10 and 20 include those made of a porous polyolefin-based resin. Alternatively, a separator having a three-layer structure of polypropylene (PP) / polyethylene (PE) / polypropylene (PP) may be used. As described above, the separator sheet 30 of this configuration has the porous layer 32 at the interface with the negative electrode sheet 20. That is, the porous layer 32 is formed so as to cover the surface of the separator 30 on the negative electrode sheet side, and is disposed so as to face the negative electrode active material layer 24 of the negative electrode sheet 20. In a battery having such a configuration, when conductive foreign matter such as metal is mixed in the battery, it is assumed that the foreign matter penetrates the separator and bridges between the positive and negative electrodes to induce an internal short circuit. Such an internal short circuit can be preferably suppressed by forming the porous layer 32 on the surface of the separator 30 as in this configuration.

上記捲回電極体を構築する際には、セパレータ30の表面に形成された多孔層32と負極シート20の負極活物質層24とが対向するように配置し、且つ、正極シート10の正極活物質層非形成部分と負極シート20の負極活物質層非形成部分とがセパレータシート30の幅方向の両側からそれぞれはみ出すように、正極シート10と負極シート20とを幅方向にややずらして重ね合わせる。その結果、捲回電極体80の捲回方向に対する横方向において、正極シート10および負極シート20の電極活物質層非形成部分がそれぞれ捲回コア部分(すなわち正極シート10の正極活物質層形成部分と負極シート20の負極活物質層形成部分と二枚のセパレータシート30とが密に捲回された部分)から外方にはみ出ている。かかる正極側はみ出し部分(すなわち正極合剤層の非形成部分)10Aおよび負極側はみ出し部分(すなわち負極合剤層の非形成部分)20Aには、正極リード端子76および負極リード端子78がそれぞれ付設されており、上述の正極端子72および負極端子74とそれぞれ電気的に接続される。   When constructing the wound electrode body, the porous layer 32 formed on the surface of the separator 30 and the negative electrode active material layer 24 of the negative electrode sheet 20 are arranged to face each other, and the positive electrode active material of the positive electrode sheet 10 is arranged. The positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20 are slightly shifted and overlapped in the width direction so that the material layer non-formed portion and the negative electrode active material layer non-formed portion of the negative electrode sheet 20 protrude from both sides of the separator sheet 30 in the width direction. . As a result, in the lateral direction with respect to the winding direction of the wound electrode body 80, the electrode active material layer non-formation portions of the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20 are respectively wound core portions (that is, the positive electrode active material layer formation portion of the positive electrode sheet 10). And a portion where the negative electrode active material layer forming portion of the negative electrode sheet 20 and the two separator sheets 30 are wound tightly). A positive electrode lead terminal 76 and a negative electrode lead terminal 78 are attached to the positive electrode side protruding portion (that is, the non-forming portion of the positive electrode mixture layer) 10A and the negative electrode side protruding portion (that is, the non-forming portion of the negative electrode mixture layer) 20A, respectively. Are electrically connected to the positive terminal 72 and the negative terminal 74 described above.

そして、ケース本体52の上端開口部から該本体52内に捲回電極体80を収容するとともに適当な電解質を含む電解液をケース本体52内に配置(注液)する。電解質は例えばLiPF等のリチウム塩である。例えば、適当量(例えば濃度1M)のLiPF等のリチウム塩をジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒(例えば質量比1:1)のような非水電解液に溶解して電解液として使用することができる。 Then, the wound electrode body 80 is accommodated in the main body 52 from the upper end opening of the case main body 52 and an electrolytic solution containing an appropriate electrolyte is disposed (injected) in the case main body 52. The electrolyte is lithium salt such as LiPF 6, for example. For example, an appropriate amount (for example, concentration 1M) of a lithium salt such as LiPF 6 is dissolved in a nonaqueous electrolytic solution such as a mixed solvent of diethyl carbonate and ethylene carbonate (for example, a mass ratio of 1: 1) and used as the electrolytic solution. be able to.

その後、上記開口部を蓋体54との溶接等により封止し、本実施形態に係るリチウム二次電池100の組み立てが完成する。ケース50の封止プロセスや電解質の配置(注液)プロセスは、従来のリチウム二次電池の製造で行われている手法と同様でよく、本発明を特徴付けるものではない。このようにして本実施形態に係るリチウム二次電池100の構築が完成する。   Thereafter, the opening is sealed by welding or the like with the lid 54, and the assembly of the lithium secondary battery 100 according to the present embodiment is completed. The sealing process of the case 50 and the process of placing (injecting) the electrolyte may be the same as those used in the production of a conventional lithium secondary battery, and do not characterize the present invention. In this way, the construction of the lithium secondary battery 100 according to this embodiment is completed.

このようにして構築されたリチウム二次電池100は、上記のようにセパレータと多孔層との接着性が良好で、長期間にわたって多孔層の剥離が好ましく抑制されることから、優れた電池性能を示すものである。例えば、上記多孔層付きセパレータを用いて電池(例えばリチウム二次電池)を構築することにより、安全性が高い、ハイレート放電特性に優れる、生産性がよい、のうちの少なくとも一方(好ましくは全部)を満たす電池を提供することができる。   The lithium secondary battery 100 constructed in this way has excellent battery performance because the adhesion between the separator and the porous layer is good as described above, and the peeling of the porous layer is preferably suppressed over a long period of time. It is shown. For example, by constructing a battery (for example, a lithium secondary battery) using the separator with the porous layer, at least one (preferably all) of high safety, excellent high-rate discharge characteristics, and good productivity. A battery that satisfies the above can be provided.

以下、本発明に関する実施例を説明するが、本発明を以下の実施例に示すものに限定することを意図したものではない。   EXAMPLES Examples relating to the present invention will be described below, but the present invention is not intended to be limited to those shown in the following examples.

<試験例1:多孔層形成用塗料の作製(クレアミックス)>
本例では、第1分散工程と第2分散工程とを同一の高速攪拌機(クレアミックス:エム・テクニック株式会社製)を用いて行い、多孔層形成用塗料を作製した。
<Test Example 1: Production of porous layer-forming coating material (CLEAMIX)>
In this example, the first dispersion step and the second dispersion step were performed using the same high-speed stirrer (CLEAMIX: manufactured by M Technique Co., Ltd.) to produce a porous layer forming coating material.

まず、実施例1では、無機フィラーとしてのアルミナ粉末(AKP3000:住友化学製)95重量部と、溶媒としての適量のN‐メチルピロリドン(NMP:関東化学製)とをクレアミックスに投入して、回転数20000rpmで15分間攪拌混合することにより、無機フィラーを分散した無機フィラー塗料を形成した(第1分散工程)。次いで、バインダとしてのポリアクリル酸誘導体からなるバインダ粉末5重量部を無機フィラー塗料(10wt%溶液)に添加して、回転数2000rpmで5分間攪拌混合することにより、バインダと無機フィラーを分散した多孔層形成用塗料を得た(第2分散工程)。   First, in Example 1, 95 parts by weight of alumina powder (AKP3000: manufactured by Sumitomo Chemical) as an inorganic filler and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone (NMP: manufactured by Kanto Chemical) as a solvent were added to Claremix, By stirring and mixing for 15 minutes at a rotational speed of 20000 rpm, an inorganic filler coating material in which the inorganic filler was dispersed was formed (first dispersion step). Next, 5 parts by weight of a binder powder composed of a polyacrylic acid derivative as a binder is added to an inorganic filler paint (10 wt% solution), and the mixture is stirred and mixed at a rotational speed of 2000 rpm for 5 minutes, whereby the binder and the inorganic filler are dispersed. A layer-forming coating material was obtained (second dispersion step).

実施例2では、実施例1と同様にして、ただし、第2分散工程の回転数を15000rpmに変更して多孔層形成用塗料を作製した。また、比較例1では、実施例1と同様にして、ただし、第2分散工程の回転数を第1分散工程と同じ20000rpmに変更して多孔層形成用塗料を作製した。また、比較例2では、従来のように無機フィラーとバインダを最初から一括分散して多孔層形成用塗料を作製した。一括分散条件については回転数20000rpm、処理時間20分とした。   In Example 2, a coating material for forming a porous layer was produced in the same manner as in Example 1, except that the number of revolutions in the second dispersion step was changed to 15000 rpm. In Comparative Example 1, the coating material for forming a porous layer was prepared in the same manner as in Example 1, except that the number of rotations in the second dispersion step was changed to 20000 rpm, the same as in the first dispersion step. In Comparative Example 2, a porous layer-forming coating material was prepared by dispersing the inorganic filler and the binder all at once from the beginning as in the prior art. Regarding the batch dispersion condition, the rotation speed was 20000 rpm and the treatment time was 20 minutes.

<試験例2:剥離強度試験(クレアミックス)>
上記試験例1で作製した計4種類の多孔層形成用塗料を用いてセパレータの表面に多孔層を形成し、その剥離強度を評価した。多孔層の形成は、以下のようにして行った。
まず、各種の多孔層形成用塗料を厚み20μmのセパレータシート(ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンの3層構造セパレータ)の片面にグラビア塗工機により帯状に塗布して乾燥し、セパレータシートの片面に多孔層32が設けられた多孔層付きセパレータシート30を作製した。多孔層形成用塗料の塗布量は、約0.8mg/cm(固形分基準)となるように調節した。また、乾燥後、多孔層の厚みが約5μmとなるようにした。
<Test Example 2: Peel strength test (Claire mix)>
A porous layer was formed on the surface of the separator using a total of four types of coating materials for forming a porous layer prepared in Test Example 1, and the peel strength was evaluated. The porous layer was formed as follows.
First, various kinds of porous layer forming coating materials are applied in a strip shape by a gravure coating machine on one side of a separator sheet (polypropylene / polyethylene / polypropylene three-layer structure separator) having a thickness of 20 μm and dried, and a porous layer is formed on one side of the separator sheet. A separator sheet 30 with a porous layer provided with 32 was produced. The coating amount of the coating material for forming a porous layer was adjusted so as to be about 0.8 mg / cm 2 (based on solid content). Further, after drying, the thickness of the porous layer was set to about 5 μm.

そして、得られた多孔層付きセパレータシートの剥離強度を測定した。この測定はJIS−C6481−1995に準拠して行った。具体的には、多孔層側の面を台上に両面テープで固定し、セパレータシートを多孔層の面に対して垂直(剥離角度が90±5°)となる方向に引っ張り、毎分20mmの速度で連続的に約65mm剥がした。そして、20mm〜40mmの間の荷重の平均値を剥離強度[N/m]として測定した。その結果を表1の該当箇所に示す。   And the peeling strength of the obtained separator sheet with a porous layer was measured. This measurement was performed according to JIS-C6481-1995. Specifically, the surface on the porous layer side is fixed on the table with double-sided tape, and the separator sheet is pulled in a direction perpendicular to the surface of the porous layer (peeling angle is 90 ± 5 °), and 20 mm / min. About 65 mm was peeled off continuously at a speed. And the average value of the load between 20 mm-40 mm was measured as peeling strength [N / m]. The result is shown in the corresponding part of Table 1.

Figure 2011253684
Figure 2011253684

表1から明らかなように、従来のように無機フィラーとバインダを最初から一括分散した比較例2については、2.1N/mという低い剥離強度しか得られなかった。また、無機フィラーとバインダを別分散し、かつ、回転数を第1分散工程=第2分散工程とした比較例1についても、比較例2と同程度の剥離強度しか得られなかった。これに対し、無機フィラーとバインダを別分散し、かつ、回転数を第1分散工程>第2分散工程とした実施例1,2は、比較例1,2に比べて剥離強度が大幅に向上した。特に第2分散工程の回転数を第1分散工程の回転数の1/10とした実施例1では、5.8N/mという極めて高い剥離強度を達成できた。   As is clear from Table 1, in Comparative Example 2 in which the inorganic filler and the binder were dispersed from the beginning as in the prior art, only a peel strength as low as 2.1 N / m was obtained. Further, in Comparative Example 1 in which the inorganic filler and the binder were separately dispersed and the rotational speed was set to the first dispersion step = second dispersion step, only peel strength comparable to that in Comparative Example 2 was obtained. In contrast, Examples 1 and 2 in which the inorganic filler and the binder are separately dispersed and the rotation speed is the first dispersion step> the second dispersion step are significantly improved in peel strength as compared with Comparative Examples 1 and 2. did. In particular, in Example 1 in which the rotation speed of the second dispersion process was 1/10 of the rotation speed of the first dispersion process, an extremely high peel strength of 5.8 N / m could be achieved.

<試験例3:多孔層形成用塗料の作製(超音波分散機)>
本例では、第1分散工程と第2分散工程とを同一の超音波分散機を用いて行い、多孔層形成用塗料を作製した。
<Test Example 3: Production of porous layer-forming coating material (ultrasonic dispersing machine)>
In this example, the first dispersion step and the second dispersion step were performed using the same ultrasonic disperser to produce a porous layer forming coating material.

即ち、実施例3では、実施例1と同様にして、ただし、分散機を超音波分散機(株式会社ギンセン製)に変更して多孔層形成用塗料を作製した。超音波分散条件については、第1分散工程は、振幅40μm、周波数20kHz、流速0.2L/min、処理回数5周とした。また、第2分散工程は、振幅20μm、周波数20kHz、流速0.2L/min、処理回数1周とした。また、実施例4では、実施例3と同様にして、ただし、第2分散工程の振幅を30μmに変更して多孔層形成用塗料を作製した。   That is, in Example 3, the coating material for forming a porous layer was produced in the same manner as in Example 1, except that the dispersing machine was changed to an ultrasonic dispersing machine (manufactured by Ginsen Co., Ltd.). Regarding the ultrasonic dispersion conditions, the first dispersion step was performed with an amplitude of 40 μm, a frequency of 20 kHz, a flow rate of 0.2 L / min, and a processing frequency of 5 laps. In the second dispersion step, the amplitude was 20 μm, the frequency was 20 kHz, the flow rate was 0.2 L / min, and the number of treatments was one round. In Example 4, a porous layer-forming coating material was prepared in the same manner as in Example 3, except that the amplitude of the second dispersion step was changed to 30 μm.

また、比較例3では、実施例3と同様にして、ただし、第2分散工程の振幅を第1分散工程と同じ40μmに変更して多孔層形成用塗料を作製した。また、比較例4では、従来のように無機フィラーとバインダを最初から一括分散して多孔層形成用塗料を作製した。一括分散条件については、振幅40μm、周波数20kHz、流速0.2L/min、処理回数6周とした。   In Comparative Example 3, a porous layer-forming coating material was prepared in the same manner as in Example 3, except that the amplitude of the second dispersion step was changed to 40 μm, which was the same as that in the first dispersion step. In Comparative Example 4, a porous layer-forming coating material was prepared by dispersing the inorganic filler and the binder all at once from the beginning as in the prior art. The collective dispersion conditions were an amplitude of 40 μm, a frequency of 20 kHz, a flow rate of 0.2 L / min, and a processing frequency of 6 laps.

<試験例4:剥離強度試験(超音波分散機)>
上記試験例3で作製した計4種類の多孔層形成用塗料を用いてセパレータの表面に多孔層を形成し、その剥離強度を評価した。多孔層の形成と剥離強度試験は、上述した試験例2と同様にして行った。その結果を表2の該当箇所に示す。
<Test Example 4: Peel strength test (ultrasonic dispersing machine)>
A porous layer was formed on the surface of the separator using a total of four kinds of porous layer forming paints prepared in Test Example 3, and the peel strength was evaluated. The formation of the porous layer and the peel strength test were performed in the same manner as in Test Example 2 described above. The result is shown in the corresponding part of Table 2.

Figure 2011253684
Figure 2011253684

表2から明らかなように、従来のように無機フィラーとバインダを最初から一括分散した比較例4については、2.3N/mという低い剥離強度しか得られなかった。また、無機フィラーとバインダを別分散し、かつ、超音波振幅を第1分散工程=第2分散工程とした比較例3についても、比較例4と同程度の剥離強度しか得られなかった。これに対し、無機フィラーとバインダを別分散し、かつ、超音波振幅を第1分散工程>第2分散工程とした実施例3,4は、比較例3,4に比べて剥離強度が大幅に向上した。特に第2分散工程の超音波振幅を第1分散工程の超音波振幅の1/2とした実施例3では、6.2N/mという極めて高い剥離強度を達成できた。   As is clear from Table 2, in Comparative Example 4 in which the inorganic filler and the binder were dispersed from the beginning as in the prior art, only a peel strength as low as 2.3 N / m was obtained. Further, in Comparative Example 3 in which the inorganic filler and the binder were separately dispersed and the ultrasonic amplitude was the first dispersion step = second dispersion step, only a peel strength comparable to that in Comparative Example 4 was obtained. On the other hand, Examples 3 and 4 in which the inorganic filler and the binder are separately dispersed and the ultrasonic amplitude is the first dispersion step> the second dispersion step are significantly larger in peel strength than the comparative examples 3 and 4. Improved. In particular, in Example 3 in which the ultrasonic amplitude in the second dispersion step was ½ that of the first dispersion step, an extremely high peel strength of 6.2 N / m could be achieved.

<試験例5:多孔層形成用塗料の作製(フィルミックス)>
本例では、第1分散工程と第2分散工程とを同一の薄膜旋回型高速ミクサー(フィルミックス:プライミクス株式会社製)を用いて行い、多孔層形成用塗料を作製した。
<Test Example 5: Production of paint for forming porous layer (fill mix)>
In this example, the first dispersion step and the second dispersion step were performed using the same thin film swirl type high-speed mixer (Filmix: manufactured by Primix Co., Ltd.) to produce a porous layer forming coating material.

即ち、実施例5では、実施例1と同様にして、ただし、分散機をフィルミックス(プライミクス株式会社製)に変更して多孔層形成用塗料を作製した。分散条件については、第1分散工程は、周速45m/s、処理時間3分とした。また、第2分散工程は、周速30m/s、処理時間1分とした。また、実施例6では、実施例5と同様にして、ただし、第2分散工程の周速を40m/sに変更して多孔層形成用塗料を作製した。   That is, in Example 5, a coating material for forming a porous layer was produced in the same manner as in Example 1, except that the disperser was changed to Filmix (manufactured by PRIMIX Co., Ltd.). Regarding the dispersion conditions, the first dispersion step was performed at a peripheral speed of 45 m / s and a processing time of 3 minutes. In the second dispersion step, the peripheral speed was 30 m / s and the processing time was 1 minute. In Example 6, a porous layer-forming coating material was prepared in the same manner as Example 5, except that the peripheral speed of the second dispersion step was changed to 40 m / s.

また、比較例5では、実施例5と同様にして、ただし、第2分散工程の周速を第1分散工程と同じ45m/sに変更して多孔層形成用塗料を作製した。また、比較例6では、従来のように無機フィラーとバインダを最初から一括分散して多孔層形成用塗料を作製した。一括分散条件については、周速45m/s、処理時間4分とした。   In Comparative Example 5, a coating material for forming a porous layer was produced in the same manner as in Example 5, except that the peripheral speed in the second dispersion step was changed to 45 m / s, which was the same as that in the first dispersion step. In Comparative Example 6, a porous layer-forming coating material was prepared by dispersing the inorganic filler and the binder all at once from the beginning as in the prior art. The batch dispersion conditions were a peripheral speed of 45 m / s and a processing time of 4 minutes.

<試験例6:剥離強度試験(フィルミックス)>
上記試験例5で作製した計4種類の多孔層形成用塗料を用いてセパレータの表面に多孔層を形成し、その剥離強度を評価した。多孔層の形成と剥離強度試験は、上述した試験例2と同様にして行った。その結果を表3の該当箇所に示す。
<Test Example 6: Peel strength test (fill mix)>
A porous layer was formed on the surface of the separator by using a total of four types of porous layer forming paints prepared in Test Example 5, and the peel strength was evaluated. The formation of the porous layer and the peel strength test were performed in the same manner as in Test Example 2 described above. The result is shown in the corresponding part of Table 3.

Figure 2011253684
Figure 2011253684

表3から明らかなように、従来のように無機フィラーとバインダを最初から一括分散した比較例6については、1.8N/mという低い剥離強度しか得られなかった。また、無機フィラーとバインダを別分散し、かつ、周速を第1分散工程=第2分散工程とした比較例5についても、比較例6と同程度の剥離強度しか得られなかった。これに対し、無機フィラーとバインダを別分散し、かつ、周速を第1分散工程>第2分散工程とした実施例5,6は、比較例5,6に比べて剥離強度が大幅に向上した。特に第2分散工程の周速を第1分散工程の周速の2/3とした実施例5では、5.2N/mという極めて高い剥離強度を達成できた。   As is apparent from Table 3, Comparative Example 6 in which the inorganic filler and the binder were dispersed all at once from the beginning as in the prior art had a peel strength as low as 1.8 N / m. Further, in Comparative Example 5 in which the inorganic filler and the binder were separately dispersed and the peripheral speed was the first dispersion step = second dispersion step, only a peel strength comparable to that in Comparative Example 6 was obtained. In contrast, in Examples 5 and 6, in which the inorganic filler and the binder are separately dispersed and the peripheral speed is the first dispersion step> the second dispersion step, the peel strength is significantly improved as compared with Comparative Examples 5 and 6. did. Particularly in Example 5 in which the peripheral speed of the second dispersion step was 2/3 of the peripheral speed of the first dispersion step, an extremely high peel strength of 5.2 N / m could be achieved.

<試験例7:多孔層形成用塗料の作製(異なる分散機)>
本例では、第1分散工程と第2分散工程とを異なる分散機を用いて行い、多孔層形成用塗料を作製した。
<Test Example 7: Production of porous layer-forming coating material (different dispersers)>
In this example, the first dispersion step and the second dispersion step were performed using different dispersers to produce a porous layer forming coating material.

即ち、実施例7では、実施例1と同様にして、ただし、第2分散工程の分散機をホモディスパー(プライミクス株式会社製)に変更して多孔層形成用塗料を作製した。また、実施例8では、実施例3と同様にして、ただし、第2分散工程の分散機をホモディスパー(プライミクス株式会社製)に変更して多孔層形成用塗料を作製した。また、実施例9では、実施例5と同様にして、ただし、第2分散工程の分散機をホモディスパー(プライミクス株式会社製)に変更して多孔層形成用塗料を作製した。実施例7〜9の第2分散工程の分散条件については、いずれも回転数1500m/s、処理時間5分とした。   That is, in Example 7, the coating material for forming the porous layer was produced in the same manner as in Example 1, except that the disperser in the second dispersion step was changed to Homo Disper (manufactured by Primex Corporation). In Example 8, the coating material for forming a porous layer was prepared in the same manner as in Example 3, except that the disperser in the second dispersion step was changed to Homo Disper (manufactured by Primix Co., Ltd.). Moreover, in Example 9, it carried out similarly to Example 5, However, the disperser of the 2nd dispersion | distribution process was changed into the homodisper (made by Primix Co., Ltd.), and the coating material for porous layer formation was produced. Regarding the dispersion conditions of the second dispersion process in Examples 7 to 9, the rotation speed was 1500 m / s and the treatment time was 5 minutes.

<試験例8:剥離強度試験(異なる分散機)>
上記試験例7で作製した計3種類の多孔層形成用塗料を用いてセパレータの表面に多孔層を形成し、その剥離強度を評価した。多孔層の形成と剥離強度試験は、上述した試験例2と同様にして行った。その結果を表4の該当箇所に示す。
<Test Example 8: Peel strength test (different dispersers)>
A porous layer was formed on the surface of the separator using a total of three types of porous layer forming paints prepared in Test Example 7, and the peel strength was evaluated. The formation of the porous layer and the peel strength test were performed in the same manner as in Test Example 2 described above. The result is shown in the corresponding part of Table 4.

Figure 2011253684
Figure 2011253684

表4から明らかなように、第1分散工程と第2分散工程とで異なる分散機を用いた実施例7〜9については、いずれも5.5N/mを超える極めて高い剥離強度を達成できた。また、実施例7と実施例1との比較から、同一の分散機(クレアミックス)を用いる場合に比べて剥離強度がさらに向上することが分かった。また、実施例8と実施例3との比較から、同一の分散機(超音波分散機)を用いる場合に比べて剥離強度がさらに向上することが分かった。また、実施例9と実施例5との比較から、同一の分散機(フィルミックス)を用いる場合に比べて剥離強度がさらに向上することが分かった。   As is apparent from Table 4, Examples 7 to 9 using different dispersers in the first dispersion step and the second dispersion step all achieved extremely high peel strength exceeding 5.5 N / m. . Moreover, it was found from the comparison between Example 7 and Example 1 that the peel strength was further improved as compared with the case where the same disperser (CLEAMIX) was used. Moreover, it was found from the comparison between Example 8 and Example 3 that the peel strength was further improved as compared with the case where the same disperser (ultrasonic disperser) was used. Moreover, it was found from the comparison between Example 9 and Example 5 that the peel strength was further improved as compared with the case where the same disperser (fill mix) was used.

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated by suitable embodiment, such description is not a limitation matter and of course various modifications are possible.

例えば、上述した実施形態では、多孔層32をセパレータ30と負極20との界面であってセパレータ30の負極側の表面に形成する場合について例示したが、これに限定されない。例えば、多孔層をセパレータ30と負極20との界面であって負極のセパレータ側の表面(典型的には負極活物質層の表面)に形成することもできる。また、多孔層をセパレータ30と正極10との界面であってセパレータ30の正極側の表面に形成することもできる。さらに、多孔層をセパレータ30と正極10との界面であって正極10のセパレータ側の表面(典型的には正極活物質層の表面)に形成することもできる。多孔層の形成部位にかかわらず、本構成によれば、多孔層と形成部位との接着性(密着性)を良好にすることができる。   For example, in the above-described embodiment, the case where the porous layer 32 is formed on the negative electrode side surface of the separator 30 at the interface between the separator 30 and the negative electrode 20 is illustrated, but is not limited thereto. For example, the porous layer can be formed on the separator-side surface of the negative electrode 20 (typically, the surface of the negative electrode active material layer) at the interface between the separator 30 and the negative electrode 20. Further, the porous layer can be formed on the surface of the separator 30 on the positive electrode side, which is the interface between the separator 30 and the positive electrode 10. Furthermore, a porous layer can be formed on the separator-side surface of the positive electrode 10 (typically, the surface of the positive electrode active material layer) at the interface between the separator 30 and the positive electrode 10. Regardless of the formation site of the porous layer, according to this configuration, the adhesion (adhesion) between the porous layer and the formation site can be improved.

本発明に係る電池(例えばリチウム二次電池)は、上記のとおり電池性能に優れることから、特に自動車等の車両に搭載されるモーター(電動機)用電源として好適に使用し得る。したがって本発明は、図5に示すように、かかる電池100(組電池の形態であり得る。)を電源として備える車両1(典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車)を提供する。   Since the battery (for example, lithium secondary battery) according to the present invention has excellent battery performance as described above, it can be suitably used as a power source for a motor (electric motor) mounted on a vehicle such as an automobile. Therefore, the present invention, as shown in FIG. 5, is a vehicle 1 (typically an automobile, particularly a hybrid automobile, an electric automobile, a fuel cell automobile, etc.) having such a battery 100 (which may be in the form of an assembled battery) as a power source. A motor vehicle equipped with a simple electric motor).

1 車両
10 正極
12 正極集電体
14 正極活物質層
20 負極
22 負極集電体
24 負極活物質層
30 セパレータ
32 多孔層
50 ケース
52 ケース本体
54 蓋体
72 正極端子
74 負極端子
76 正極リード端子
78 負極リード端子
80 捲回電極体
82 シート状電極体
100 リチウム二次電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 10 Positive electrode 12 Positive electrode collector 14 Positive electrode active material layer 20 Negative electrode 22 Negative electrode current collector 24 Negative electrode active material layer 30 Separator 32 Porous layer 50 Case 52 Case body 54 Lid 72 Positive electrode terminal 74 Negative electrode terminal 76 Positive electrode lead terminal 78 Negative electrode lead terminal 80 Winding electrode body 82 Sheet electrode body 100 Lithium secondary battery

Claims (9)

電極およびセパレータの少なくとも一方の表面に無機フィラーとバインダを含む多孔層が形成された電池の製造方法であって、
無機フィラーを溶媒中に機械的に分散することにより無機フィラー塗料を形成する第1分散工程と、
バインダを前記無機フィラー塗料中に機械的に分散することにより多孔層形成用塗料を形成する第2分散工程と、
前記多孔層形成用塗料を電極およびセパレータの少なくとも一方の表面に塗布し乾燥することにより多孔層を形成する工程と
を包含し、
ここで、前記第2分散工程において前記バインダを機械的に分散させる分散力が、前記第1分散工程において前記無機フィラーを機械的に分散させる分散力よりも小さくなるように設定することを特徴とする、電池の製造方法。
A method for producing a battery in which a porous layer containing an inorganic filler and a binder is formed on at least one surface of an electrode and a separator,
A first dispersion step of forming an inorganic filler coating by mechanically dispersing the inorganic filler in a solvent;
A second dispersion step of forming a porous layer forming coating by mechanically dispersing a binder in the inorganic filler coating;
Forming a porous layer by applying the porous layer-forming coating material to at least one surface of an electrode and a separator and drying the coating;
Here, the dispersion force for mechanically dispersing the binder in the second dispersion step is set to be smaller than the dispersion force for mechanically dispersing the inorganic filler in the first dispersion step. A battery manufacturing method.
前記第1分散工程の無機フィラーの分散と前記第2分散工程のバインダの分散とを同一の回転式分散機を用いて行い、かつ、
前記第2分散工程の回転式分散機の回転数が、前記第1分散工程の回転式分散機の回転数よりも小さくなるように設定する、請求項1に記載の製造方法。
Performing the dispersion of the inorganic filler in the first dispersion step and the dispersion of the binder in the second dispersion step using the same rotary disperser; and
The manufacturing method according to claim 1, wherein the rotational speed of the rotary disperser in the second dispersion step is set to be smaller than the rotational speed of the rotary disperser in the first dispersion step.
前記第1分散工程の無機フィラーの分散と前記第2分散工程のバインダの分散とを同一の超音波分散機を用いて行い、かつ、
前記第2分散工程の超音波分散機の超音波振幅が、前記第1分散工程の超音波分散機の超音波振幅よりも小さくなるように設定する、請求項1に記載の製造方法。
The dispersion of the inorganic filler in the first dispersion step and the dispersion of the binder in the second dispersion step are performed using the same ultrasonic disperser, and
The manufacturing method according to claim 1, wherein the ultrasonic amplitude of the ultrasonic disperser in the second dispersion step is set to be smaller than the ultrasonic amplitude of the ultrasonic disperser in the first dispersion step.
前記第2分散工程の分散処理時間が、前記第1分散工程の分散処理時間よりも短くなるように設定する、請求項1から3の何れか一つに記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the dispersion processing time of the second dispersion step is set to be shorter than the dispersion processing time of the first dispersion step. 前記第1分散工程の無機フィラーの分散と前記第2分散工程のバインダの分散とを異なる分散機を用いて行う、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the dispersion of the inorganic filler in the first dispersion step and the dispersion of the binder in the second dispersion step are performed using different dispersers. 前記無機フィラーとして、平均粒径0.5μm〜2.0μmの金属化合物粒子を使用する、請求項1から5の何れか一つに記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, wherein metal compound particles having an average particle size of 0.5 µm to 2.0 µm are used as the inorganic filler. 前記電極は、前記セパレータを挟んで対向配置された正極及び負極であり、
前記多孔層を、前記セパレータと前記負極との界面であって前記セパレータの負極側の表面に形成する、請求項1から6の何れか一つに記載の製造方法。
The electrodes are a positive electrode and a negative electrode arranged opposite to each other with the separator interposed therebetween,
The manufacturing method according to claim 1, wherein the porous layer is formed on a surface on the negative electrode side of the separator, which is an interface between the separator and the negative electrode.
電極およびセパレータの少なくとも一方の表面に無機フィラーとバインダを含む多孔層が形成されたリチウム二次電池であって、
請求項1から7の何れか一つに記載の製造方法により製造されたリチウム二次電池。
A lithium secondary battery in which a porous layer containing an inorganic filler and a binder is formed on at least one surface of an electrode and a separator,
The lithium secondary battery manufactured by the manufacturing method as described in any one of Claim 1 to 7.
請求項1から7の何れか一つに記載の製造方法により製造された電池若しくは請求項8に記載のリチウム二次電池を備える、車両。   A vehicle provided with the battery manufactured by the manufacturing method as described in any one of Claim 1 to 7, or the lithium secondary battery of Claim 8.
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