JP2012079448A - Electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing the same, nonaqueous electrolyte secondary battery, and battery pack - Google Patents

Electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing the same, nonaqueous electrolyte secondary battery, and battery pack Download PDF

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安希 金澤
Hiroyuki Kobori
裕之 小堀
Akira Fujiwara
亮 藤原
Tsubasa Kagata
翼 加賀田
Ryohei Yoshida
亮平 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery which is excellent in output/input characteristics, a method for manufacturing the same, as well as a nonaqueous electrolyte secondary battery and a battery pack which use the same.SOLUTION: An electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery includes a current collector, and an electrode active material layer formed on at least part of a surface of the current collector. The electrode active material layer contains active material particles, and a metal oxide, indicating the insertion and elimination reaction of lithium-ions, as a binding material. The metal oxide is configured to be a coating layer for coating the plurality of active material particles so that a plurality of projections exist on the surface of the coating layer.

Description

本発明は、非水電解液二次電池に用いられる電極板、上記電極板の製造方法並びに非水電解液二次電池および電池パックに関するものである。   The present invention relates to an electrode plate used for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a method for producing the electrode plate, a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a battery pack.

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池は、高エネルギー密度、高電圧を有し、また充放電時におけるメモリ効果(完全に放電させる前に電池の充電を行なうと次第に電池容量が減少していく現象)が無いことから、携帯機器、及び大型機器など様々な分野で用いられている。   A non-aqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion secondary battery has a high energy density and a high voltage, and has a memory effect during charging / discharging (when the battery is charged before it is completely discharged, Since there is no phenomenon in which the capacity decreases, it is used in various fields such as portable devices and large devices.

また、現在、世界規模でCO排出抑制の取り組みが行われており、石油依存度を低減し、低環境負荷で走行可能とすることで、CO削減に大いに寄与することができるプラグインハイブリッド自動車、電気自動車に代表される次世代クリーンエネルギー自動車の開発・普及が急務とされている。これらの次世代クリーンエネルギー自動車の開発・普及には、ガソリンに依存しない駆動力が必須である。上記駆動力としてリチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池が期待されている。 At present, efforts are being made to reduce CO 2 emissions on a global scale. Plug-in hybrids that can greatly contribute to CO 2 reduction by reducing the dependence on oil and enabling driving with low environmental impact. There is an urgent need to develop and spread next-generation clean energy vehicles such as automobiles and electric cars. Driving power that does not depend on gasoline is essential for the development and popularization of these next-generation clean energy vehicles. Non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries are expected as the driving force.

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

上記電極活物質層形成液は、リチウムイオン挿入脱離反応を示すことにより充放電可能な活物質粒子、樹脂製結着材、及び導電材(但し活物質が導電効果も発揮する場合などには、導電材は省略される場合がある)、あるいはさらに、必要に応じてその他の材料を用い、有機溶媒中で混練及び/又は分散させて、スラリー状に調製される。そして電極活物質層形成液を集電体表面に塗布し、次いで乾燥して集電体上に塗膜を形成し、必要に応じてプレスすることにより電極活物質層を備える電極板を製造する方法が一般的である(例えば特許文献1段落[0019]から[0026]、特許文献2[請求項1]、段落[0051]から[0055])。   The electrode active material layer forming liquid is composed of active material particles that can be charged / discharged by exhibiting lithium ion insertion / release reaction, resin binder, and conductive material (however, when the active material also exhibits a conductive effect) In some cases, the conductive material may be omitted), or, if necessary, other materials may be used and kneaded and / or dispersed in an organic solvent to prepare a slurry. Then, the electrode active material layer forming liquid is applied to the current collector surface, then dried to form a coating film on the current collector, and if necessary, an electrode plate having the electrode active material layer is manufactured by pressing. The method is general (for example, paragraphs [0019] to [0026], patent document 1 [claim 1], and paragraphs [0051] to [0055]).

このとき、電極活物質層形成液に含有される活物質粒子は、該溶液中に分散される粒子状の化合物であって、集電体表面に塗布されただけでは該集電体表面に固着され難い材料である。したがって樹脂製結着材を含まない電極活物質層形成液を集電体に塗布して乾燥して塗膜を形成しても、該塗膜は集電体から容易に剥離してしまう。そのため、従来の電極板における電極活物質層は、樹脂製結着材を介して、活物質粒子を集電体上に固着させて、形成されることが一般的であり、該樹脂製結着材は実質的には、必須の構成物質であった。   At this time, the active material particles contained in the electrode active material layer forming liquid are particulate compounds dispersed in the solution, and are fixed to the current collector surface only by being applied to the current collector surface. It is a difficult material. Accordingly, even when an electrode active material layer forming liquid not containing a resin binder is applied to a current collector and dried to form a coating film, the coating film is easily peeled off from the current collector. Therefore, an electrode active material layer in a conventional electrode plate is generally formed by fixing active material particles on a current collector through a resin binder, and the resin binder The material was essentially an essential constituent.

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

上述するとおり、非水電解液二次電池は、次世代クリーンエネルギーの駆動力としての利用が期待されている。しかしながら、自動車やパワーツールなどに対してはもちろんのこと、携帯電話等の比較的小型の装置に用いられる場合であっても、装置が多機能化される傾向にあるために、高出入力特性において、まだまだ改良が求められている。   As described above, the nonaqueous electrolyte secondary battery is expected to be used as a driving force for next-generation clean energy. However, not only for automobiles and power tools, but also when used in relatively small devices such as cellular phones, the devices tend to be multifunctional, so high input / output characteristics There is still a need for improvement.

本発明者らは、非水電解液二次電池用電極板の出入力特性を向上させるために鋭意検討し、電極活物質層中における樹脂製結着材の存在に着目した。上述のとおり、これまで樹脂製結着材は、実質的に電極活物質層を形成するための必須の構成成分として用いられていた。しかし、バインダーとして樹脂製結着材でのみ、活物質粒子を集電体上で固着させる従来の電極板では、樹脂製結着材の存在により電極活物質層の嵩が増し、実質的に電極容量を低下させる結果となっていること、および、活物質粒子間に結着材が存在することにより、電極板の電気抵抗が高くなり、リチウムイオン及び電子の移動の妨げとなっていることなどの問題が推察された。そして結果として、樹脂製結着材が、電極板の高出力化に対してマイナスの要因の1つとなっていることが推察された。   The present inventors diligently studied to improve the input / output characteristics of the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and focused on the presence of a resin binder in the electrode active material layer. As described above, the resin binder has been used as an essential component for substantially forming the electrode active material layer. However, in the conventional electrode plate in which the active material particles are fixed on the current collector only with the resin binder as the binder, the volume of the electrode active material layer increases due to the presence of the resin binder, and the electrode As a result of reducing the capacity, and the presence of a binder between the active material particles, the electrical resistance of the electrode plate is increased, which hinders the movement of lithium ions and electrons, etc. The problem was inferred. As a result, it has been inferred that the resin binder is one of the negative factors for increasing the output of the electrode plate.

本発明は上記の実状に鑑みて成し遂げられた。即ち本発明は、出入力特性に優れた非水電解液二次電池用電極板および上記非水電解液二次電池用電極板の製造方法を提供し、また上記電極板を使用する非水電解液二次電池および電池パックの提供を目的とする。   The present invention has been accomplished in view of the above circumstances. That is, the present invention provides an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in input / output characteristics, a method for producing the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolysis using the electrode plate. An object is to provide a liquid secondary battery and a battery pack.

本発明者らは、活物質粒子を、結着物質である金属酸化物の存在によって集電体表面に固着させて電極活物質層を構成可能であることを見出した。そして、電極活物質層中において、上記金属酸化物が、複数の活物質粒子を被覆する被覆層を構成しており、上記被覆層の表面は、複数の突起が存在していること、および、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物であることを特定することによって、出入力特性に優れる非水電解液二次電池用電極板を提供することができることを見出し、本発明を完成させた。   The present inventors have found that an active material particle can be fixed to the surface of a current collector by the presence of a metal oxide as a binding material to constitute an electrode active material layer. In the electrode active material layer, the metal oxide constitutes a coating layer that coats the plurality of active material particles, and the surface of the coating layer has a plurality of protrusions, and By identifying that it is a metal oxide exhibiting lithium ion insertion / release reaction, it was found that an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent input / output characteristics can be provided, and the present invention has been completed. .

また本発明者らは、活物質粒子を集電体上に固着させる手段の1つとして、加熱など金属反応を生じせしめることの可能な手段によりリチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物を生成可能な1、または2以上の金属元素含有化合物を予め選択し、少なくとも当該金属元素含有化合物と活物質粒子と、生成される金属酸化物を所望の形状にすることのできる形状変化剤とを含有する溶液を集電体表面に塗布した後に、当該金属元素含有化合物を反応させることによって、該集電体表面上でリチウムイオン挿入脱離反応可能であって所望の形状を示す金属酸化物を生成するとともに、この金属酸化物を介して活物質粒子を集電体表面に固着させることができることを見出し、非水電解液二次電池用電極板の製造方法の発明を完成させた。   In addition, as one means for fixing the active material particles on the current collector, the present inventors have produced a metal oxide exhibiting a lithium ion insertion / desorption reaction by means capable of causing a metal reaction such as heating. One or more possible metal element-containing compounds are selected in advance, and contain at least the metal element-containing compound, active material particles, and a shape-changing agent capable of making the generated metal oxide into a desired shape. After the solution to be applied is applied to the current collector surface, the metal element-containing compound is reacted to produce a metal oxide that can undergo lithium ion insertion and desorption reaction on the current collector surface and has a desired shape. In addition, the inventors have found that the active material particles can be fixed to the surface of the current collector through the metal oxide, and have completed the invention of the method for producing an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

すなわち、本発明は、
(1)集電体と、上記集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、上記電極活物質層が、活物質粒子および結着物質を含有しており、上記結着物質が、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物であり、上記金属酸化物は、複数の活物質粒子を被覆する被覆層を構成しており、上記被覆層の表面は、複数の突起が存在していることを特徴とする非水電解液二次電池用電極板、
(2)上記被覆層は、少なくとも、被覆される活物質粒子側の面とは反対側の面が、縮み寄って隆起していることを特徴とする上記(1)に記載の非水電解液二次電池用電極板、
(3)上記金属酸化物が、リチウム複合酸化物であることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の非水電解液二次電池用電極板、
(4)上記金属酸化物が、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、及びチタンの中から選択される、いずれか1種以上の金属とリチウムとの複合酸化物であることを特徴とする上記(1)から(3)のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池用電極板、
(5)上記活物質粒子と、上記金属酸化物が同一の化合物であることを特徴とする上記(1)から(4)のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池用電極板、
(6)上記電極活物質層は、結着物質により、活物質粒子同士が互いに固着されるとともに、結着物質により、活物質粒子が集電体に固着されて構成されていることを特徴とする上記(1)から(5)のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池用電極板、
(7)上記結着物質が活物質粒子の表面の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする上記(1)から(6)のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池用電極板、
(8)正極板と、負極板と、上記正極板と上記負極板との間に設けられるセパレータと、非水溶媒を含む電解液とを少なくとも備えた非水電解液二次電池であって、上記正極板または負極板のいずれか一方、あるいは両方が、上記(1)から(7)のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池用電極板であることを特徴とする非水電解液二次電池、
(9)活物質粒子と、1種または2種以上の金属元素含有化合物と、が少なくとも含有される電極活物質層形成液を、集電体上の少なくとも一部に塗布して塗膜を形成する塗布工程と、上記塗膜に含まれる金属元素含有化合物を反応させて金属酸化物を生成することによって、上記集電体上に該金属酸化物と上記活物質粒子とを含有する電極活物質層を形成する電極活物質層形成工程と、をこの順に備え、上記電極活物質層形成工程において生成される金属酸化物が、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物となるよう、上記塗布工程に用いられる上記金属元素含有化合物を予め選択し、且つ、上記金属酸化物を、複数の活物質粒子を被覆する被覆層であって、表面に複数の突起を備える被覆層とするための形状変化剤を上記電極活物質層形成液に含有させることを特徴とする非水電解液二次電池用電極板の製造方法、
(10)上記形状変化剤が、カップリング剤であることを特徴とする上記(9)に記載の非水電解液二次電池用電極板の製造方法、
(11)上記金属元素含有化合物として、少なくともリチウム塩を用いることを特徴とする上記(9)または(10)に記載の非水電解液二次電池用電極板の製造方法、
(12)上記金属元素含有化合物として、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄およびチタンのいずれかから選択される金属を含有する金属塩を1種以上と、リチウム塩とを用いることを特徴とする上記(9)から(11)のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池用電極板の製造方法、
(13)収納ケースと、正極端子および負極端子を備える非水電解液二次電池と、過充電および過放電保護機能を有する保護回路とを少なくとも備え、上記収納ケースに上記非水電解液二次電池および上記保護回路が収納されて構成される電池パックにおいて、上記非水電解液二次電池が、正極板と、負極板と、上記正極板と上記負極板との間に設けられるセパレータと、非水溶媒を含む電解液とを少なくとも備えた非水電解液二次電池であり、
上記正極板または負極板のいずれか一方、あるいは両方が、上記(1)から(7)のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池用電極板であることを特徴とする電池パック、
を要旨とするものである。
That is, the present invention
(1) A non-aqueous electrolyte secondary battery electrode plate comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector, wherein the electrode active material layer comprises: Active material particles and a binding material are contained, and the binding material is a metal oxide exhibiting a lithium ion insertion / release reaction, and the metal oxide has a coating layer covering a plurality of active material particles. A nonaqueous electrolyte secondary battery electrode plate, wherein the surface of the coating layer has a plurality of protrusions;
(2) The nonaqueous electrolytic solution according to (1), wherein at least the surface opposite to the surface on the active material particle side to be coated is contracted and raised in the coating layer Secondary battery electrode plate,
(3) The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to (1) or (2), wherein the metal oxide is a lithium composite oxide,
(4) The metal oxide is a composite oxide of at least one metal selected from cobalt, nickel, manganese, iron, and titanium and lithium (1) ) To (3), the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery,
(5) The electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (4), wherein the active material particles and the metal oxide are the same compound. ,
(6) The electrode active material layer is characterized in that the active material particles are fixed to each other by the binding material, and the active material particles are fixed to the current collector by the binding material. The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (5) above,
(7) The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (6), wherein the binder material covers at least a part of the surface of the active material particles. Electrode plate,
(8) A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising at least a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and an electrolyte containing a non-aqueous solvent, Either the positive electrode plate or the negative electrode plate, or both are the electrode plates for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (7) above. Electrolyte secondary battery,
(9) An electrode active material layer forming liquid containing at least active material particles and one or more metal element-containing compounds is applied to at least a part of the current collector to form a coating film An electrode active material containing the metal oxide and the active material particles on the current collector by reacting a metal element-containing compound contained in the coating film with the coating step to produce a metal oxide An electrode active material layer forming step for forming a layer in this order, and the coating is performed so that the metal oxide generated in the electrode active material layer forming step becomes a metal oxide exhibiting a lithium ion insertion / release reaction. A shape for selecting in advance the metal element-containing compound used in the process, and forming the metal oxide into a coating layer that covers a plurality of active material particles and has a plurality of protrusions on the surface. The above-mentioned electrode active material Method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode plate, characterized in that to be contained in the layer-forming liquid,
(10) The method for producing an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to (9), wherein the shape change agent is a coupling agent,
(11) The method for producing an electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to (9) or (10), wherein at least a lithium salt is used as the metal element-containing compound,
(12) The metal element-containing compound described above, wherein at least one metal salt containing a metal selected from cobalt, nickel, manganese, iron, and titanium and a lithium salt are used ( 9) From the manufacturing method of the electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries as described in any one of (11),
(13) A storage case, a nonaqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode terminal and a negative electrode terminal, and a protection circuit having an overcharge and overdischarge protection function are provided, and the storage case includes the nonaqueous electrolyte secondary battery. In the battery pack configured to house the battery and the protection circuit, the non-aqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate, A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising at least an electrolyte containing a non-aqueous solvent,
Either one of the positive electrode plate or the negative electrode plate, or both are the electrode plates for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (7). ,
Is a summary.

本発明は、電極活物質層中における活物質粒子を、金属酸化物により集電体上に固着させることを可能とした。そして本発明は、電極活物質層中において、上記金属酸化物が、複数の活物質粒子を被覆する被覆層を構成し、上記被覆層の表面は、複数の突起が存在しているので、非常に優れた出入力特性を示す非水電解液二次電池用電極板を提供することが可能となった。   The present invention makes it possible to fix the active material particles in the electrode active material layer on the current collector with a metal oxide. In the present invention, in the electrode active material layer, the metal oxide constitutes a coating layer that covers a plurality of active material particles, and the surface of the coating layer has a plurality of protrusions. It is possible to provide an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery that exhibits excellent input / output characteristics.

また本発明の非水電解液二次電池用電極板の製造方法によれば、容易な方法、且つ、汎用の材料で、本発明の非水電解液二次電池用電極板を製造することができる。また、上記電極活物質層形成液に形状変化剤を含有させることにより、形成される金属酸化物を、複数の活物質粒子を被覆する被覆層とし、また、上記被覆層の表面には、複数の突起が存在するよう形成することができる。上記本発明の非水電解液二次電池用電極板の製造方法によれば、出入力特性が飛躍的に向上した非水電解液二次電池用電極板を、容易に製造することが可能である。   Moreover, according to the manufacturing method of the electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention, the electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention can be manufactured with an easy method and a general purpose material. it can. Further, the metal oxide formed by adding a shape change agent to the electrode active material layer forming liquid is used as a coating layer that coats a plurality of active material particles, and a plurality of coatings are formed on the surface of the coating layer. It is possible to form so that there are projections. According to the method for producing an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is possible to easily produce an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery with greatly improved input / output characteristics. is there.

また、本発明の電極板を、正極板および/または負極板として使用する、本発明の非水電解液二次電池および本発明の電池パックは、本発明の電極板の出入力特性の向上にともない、非水電解液二次電池自体の出入力性能、および電池パック自体の出入力性能を向上させることが可能である。   In addition, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention and the battery pack of the present invention using the electrode plate of the present invention as a positive electrode plate and / or a negative electrode plate can improve the input / output characteristics of the electrode plate of the present invention. Accordingly, it is possible to improve the input / output performance of the nonaqueous electrolyte secondary battery itself and the input / output performance of the battery pack itself.

1Aは、本発明の電極板の断面を示す模式図であり、1Bは、本発明の電極板における電極活物質層の表面を示す模式図であり、1Cは、1Bの部分拡大模式図である。1A is a schematic diagram showing a cross section of the electrode plate of the present invention, 1B is a schematic diagram showing the surface of the electrode active material layer in the electrode plate of the present invention, and 1C is a partially enlarged schematic diagram of 1B. . 実施例1の電極活物質層の表面を撮影した走査型電子顕微鏡写真(倍率1万倍)である。2 is a scanning electron micrograph (magnification 10,000 times) obtained by photographing the surface of the electrode active material layer of Example 1. FIG. 実施例1の電極活物質層の表面を撮影した走査型電子顕微鏡写真(倍率5万倍)である。2 is a scanning electron micrograph (magnification of 50,000 times) obtained by photographing the surface of the electrode active material layer of Example 1. FIG. 実施例2の電極活物質層の表面を撮影した走査型電子顕微鏡写真(倍率1万倍)である。4 is a scanning electron micrograph (magnification 10,000 times) obtained by photographing the surface of the electrode active material layer of Example 2. FIG. 実施例2の電極活物質層の表面を撮影した走査型電子顕微鏡写真(倍率5万倍)である。4 is a scanning electron micrograph (magnification of 50,000 times) obtained by photographing the surface of the electrode active material layer of Example 2. FIG. リチウム挿入脱離反応を示す金属酸化物を用いたサイクリックボルタンメトリー試験の結果を示すサイクリックボルタモグラムである。It is a cyclic voltammogram which shows the result of the cyclic voltammetry test using the metal oxide which shows lithium insertion elimination reaction. リチウム挿入脱離反応を示さない金属酸化物を用いたサイクリックボルタンメトリー試験の結果を示すサイクリックボルタモグラムである。It is a cyclic voltammogram which shows the result of the cyclic voltammetry test using the metal oxide which does not show lithium insertion elimination reaction. 本発明のリチウムイオン二次電池の一態様を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the one aspect | mode of the lithium ion secondary battery of this invention. 本発明の電池パックの一態様を示す概略分解図である。It is a general | schematic exploded view which shows the one aspect | mode of the battery pack of this invention. (10A)は、比較例1の電極活物質層の表面を撮影した走査型電子顕微鏡写真(倍率1万倍)であり、(10B)は、比較例1の電極活物質層の表面を撮影した走査型電子顕微鏡写真(倍率5万倍)である。(10A) is a scanning electron micrograph (magnification 10,000 times) of the surface of the electrode active material layer of Comparative Example 1, and (10B) is a photograph of the surface of the electrode active material layer of Comparative Example 1. It is a scanning electron micrograph (magnification 50,000 times). 比較例2の電極活物質層の表面を撮影した走査型電子顕微鏡写真(倍率1万倍)である。4 is a scanning electron micrograph (magnification 10,000 times) of the surface of the electrode active material layer of Comparative Example 2. 12A〜12Dは、本発明に用いられる集電体の例示的態様を示す概略断面図である12A to 12D are schematic cross-sectional views illustrating exemplary embodiments of the current collector used in the present invention.

以下に、本発明の非水電解液二次電池用電極板(以下、単に「電極板」という場合がある)、および非水電解液二次電池を実施するための形態について、順に説明する。   Below, the electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary batteries of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “electrode plate”) and the form for carrying out the non-aqueous electrolyte secondary battery will be described in order.

[非水電解液二次電池用電極板]
図1に本発明の非水電解液二次電池用電極板の一実施態様を示す。本発明は、図1Aに示すように、集電体1と、上記集電体1の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層2とを備える非水電解液二次電池用電極板10として構成することができる。電極活物質層2は、図1Bおよび図1Cにその表面を模式的に示すとおり、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物である結着物質の表面に複数の突起8を有しており、また任意で、被覆される活物質粒子21側の面とは反対側の面が縮み寄って隆起していてよい。このように縮み寄って隆起する面は、その隆起の状態が、図1Bに示すとおり、ひだ状の層構成であってよい。突起8は、複数存在しているが、隣り合う突起8間には隙間が存在する。電極活物質層2は、図1Bに示すとおり、ひだ状の被覆層7間に空隙6が存在し、これによって非水電解液を浸透可能としている。また、ひだ状の被覆層7は、電極活物質層2に含まれる活物質粒子21を完全に被覆していてもよいし、あるいは、活物質粒子21の一部が、ひだ状の被覆層7に被覆されていない部分を有していても良い。尚、図示しないが、本発明における結着物質は、被覆される活物質粒子21側の面とは反対側の面が縮み寄って隆起する態様である場合、隆起の形態は特に限定されず、上述するとおりひだ状の層構成の被覆層であってもよいし、あるいは、こぶ状の層構成の被覆層であってもよく、またひだ状の被覆層と、こぶ状の被覆層が混在していてもよい。
[Electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery]
FIG. 1 shows an embodiment of an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention. As shown in FIG. 1A, the present invention provides a nonaqueous electrolyte secondary battery electrode plate comprising a current collector 1 and an electrode active material layer 2 formed on at least a part of the surface of the current collector 1. 10 can be configured. The electrode active material layer 2 has a plurality of protrusions 8 on the surface of the binding material, which is a metal oxide that exhibits a lithium ion insertion / release reaction, as schematically shown in FIGS. 1B and 1C. In addition, optionally, the surface opposite to the surface on the active material particle 21 side to be coated may be contracted and raised. As shown in FIG. 1B, the surface of the surface that shrinks and rises as described above may have a pleated layer structure. Although there are a plurality of protrusions 8, there are gaps between adjacent protrusions 8. As shown in FIG. 1B, the electrode active material layer 2 has gaps 6 between the pleated coating layers 7, thereby allowing the non-aqueous electrolyte to penetrate. Further, the pleated coating layer 7 may completely cover the active material particles 21 contained in the electrode active material layer 2, or a part of the active material particles 21 may be pleated coating layer 7. You may have the part which is not coat | covered. Although not shown, the binding material in the present invention is a mode in which the surface on the side opposite to the surface on the active material particle 21 side to be coated shrinks and rises, the form of the protrusion is not particularly limited, As described above, it may be a coating layer having a pleated layer structure, or may be a coating layer having a knurled layer structure, and a pleated coating layer and a hump-shaped coating layer are mixed. It may be.

本発明の電極板は、上述する構成を採用することにより、出入力特性の向上を図ることができる。また、上記金属酸化物は、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物であるため、電極活物質層中において、活物質としても作用し得るため、電極板の放電容量(以下、「電極容量」ともいう)を増大させ得るという点でも好ましい。また、本発明の電極板の多くの実施形態では、電極活物質層は、結着物質粒子の存在により直接に集電体上に積層されているため、電極活物質層と集電体との間における電子の移動が非常にスムーズである。   The electrode plate of the present invention can improve input / output characteristics by adopting the above-described configuration. In addition, since the metal oxide is a metal oxide that exhibits a lithium ion insertion / release reaction, it can also act as an active material in the electrode active material layer, so that the discharge capacity of the electrode plate (hereinafter referred to as “electrode capacity”). Is also preferable in that it can be increased. Further, in many embodiments of the electrode plate of the present invention, the electrode active material layer is laminated directly on the current collector due to the presence of the binder material particles, so that the electrode active material layer and the current collector The movement of electrons between them is very smooth.

尚、本発明を説明する場合、あるいは本発明の一態様において、結着物質により固着される、という場合には、以下の2つの態様を含む。即ち、上記固着の態様は、被固着物間(例えば、活物質粒子間、活物質粒子と集電体表面との間、あるいは導電材を使用する場合には、導電材と活物質粒子間、導電材粒子間など)に、結着物質である金属酸化物が介在して両者を固着させる場合(以下、「固着態様1」)と、被固着物同士が直接接触し、接触部分を囲んで結着物質が存在することによって被固着物同士を固着させる場合(以下、「固着態様2」)とを含む。本発明の多くの実施形態では、上述する固着態様1および2のいずれか、あるいは両方が、電極活物質層中に存在する。特に、電極活物質層中に含まれる活物質粒子や導電材粒子の粒子径が小さくなるほど、固着態様2が増える傾向にある。   In the case of explaining the present invention, or in the case of being fixed by a binding substance in one aspect of the present invention, the following two aspects are included. That is, the above-described fixing mode is between the objects to be fixed (for example, between the active material particles, between the active material particles and the current collector surface, or when using a conductive material, between the conductive material and the active material particles, When the metal oxide as the binder is interposed between the conductive material particles and the like (hereinafter referred to as “fixing mode 1”), the adherends are in direct contact with each other and surround the contact portion. And the case where the objects to be bonded are fixed together by the presence of the binding substance (hereinafter referred to as “fixing mode 2”). In many embodiments of the present invention, either one or both of the fixing modes 1 and 2 described above are present in the electrode active material layer. In particular, the sticking mode 2 tends to increase as the particle diameter of the active material particles and conductive material particles contained in the electrode active material layer decreases.

本発明は、電極活物質層において、上記固着態様1および2のいずれか、あるいは両方を含んで構成される場合には、導電性の向上の点で優れた効果を発揮する。上記効果を理解するために、導電材粒子を含む電極活物質層において、特に導電材粒子間の固着に着目する。導電材粒子同士が、上記固着態様1によって固着されている場合、本発明の結着物質が金属酸化物であるため、従来の樹脂製結着材のみを使用した電極板に比べて、導電材粒子間での電子のやりとりの障害となり難い。またさらに、導電材粒子同士が、上記固着態様2によって固着されている場合には、粒子同士は直接に接しているため、当然に電子の流れがスムーズであり、優れた導電性が確保される。上記効果は、導電材粒子と活物質粒子間との固着に関しても、同様のことが言える。加えて、集電体と電極活物質層との境界においても、集電体面と、活物質粒子や導電材粒子とが、結着物質を介して固着されるか、あるいはこれらが直接に接触して接触部分の周囲に結着物質が存在することによって固着される。そのため、上述と同様の理由で、集電体と電極活物質層間の電子の流れがスムーズである。即ち、本発明の電極板は、金属酸化物が結着物質として電極活物質層中に存在し、且つ、固着態様1および/または2によって種々の構成材料を固着させていることにより電気抵抗を低く保つことが可能であり、特に固着態様1および2が混在することが好ましい。   In the case where the electrode active material layer is configured to include either or both of the fixing modes 1 and 2, the present invention exhibits an excellent effect in terms of improving the conductivity. In order to understand the above effect, attention is paid particularly to the adhesion between the conductive material particles in the electrode active material layer containing the conductive material particles. When the conductive material particles are fixed to each other by the fixing mode 1, the binding material of the present invention is a metal oxide. Therefore, the conductive material is more conductive than the electrode plate using only the conventional resin binding material. It is unlikely to be an obstacle to the exchange of electrons between particles. Furthermore, when the conductive material particles are fixed by the fixing mode 2, since the particles are in direct contact with each other, the flow of electrons is naturally smooth, and excellent conductivity is ensured. . The same can be said for the above-mentioned effect regarding the adhesion between the conductive material particles and the active material particles. In addition, even at the boundary between the current collector and the electrode active material layer, the current collector surface and the active material particles or the conductive material particles are fixed through the binder, or they are in direct contact with each other. Then, it is fixed by the presence of the binding substance around the contact portion. Therefore, the flow of electrons between the current collector and the electrode active material layer is smooth for the same reason as described above. That is, in the electrode plate of the present invention, the metal oxide is present in the electrode active material layer as a binding material, and various constituent materials are fixed by the fixing modes 1 and / or 2, whereby the electric resistance is increased. It is possible to keep it low, and it is particularly preferable that the fixing modes 1 and 2 are mixed.

本発明の電極板は、非水電解液二次電池の正極板、負極板のいずれか一方として用いることができ、あるいは正極板及び負極板の両方に本発明の電極板を用いてもよい。   The electrode plate of the present invention can be used as either a positive electrode plate or a negative electrode plate of a non-aqueous electrolyte secondary battery, or the electrode plate of the present invention may be used for both the positive electrode plate and the negative electrode plate.

本発明の電極板は、正極板として使用する場合には、樹脂製結着材のみを用いた場合と比較して出入力性能が高い。その上、本発明の電極板は、結着物質を活物質としても作用させるよう設計することにより電極中における活物質の割合を実質的に多くすることが可能であるので、電極板の放電容量を増大させることが可能となる点で非常に優れている。またさらに、本発明の電極板は、多くの金属酸化物が適用できるという点で用途範囲が広く、加えて、従来の負極板と合わせて使用できるので好ましい。   When the electrode plate of the present invention is used as a positive electrode plate, the input / output performance is higher than when only the resin binder is used. In addition, since the electrode plate of the present invention can substantially increase the proportion of the active material in the electrode by designing the binder material to act as an active material, the discharge capacity of the electrode plate can be increased. Is excellent in that it can be increased. Furthermore, the electrode plate of the present invention has a wide range of applications in that many metal oxides can be applied, and in addition, it can be used in combination with a conventional negative electrode plate, which is preferable.

また、本発明の電極板は、本発明の電極板を負極板として使用する場合には、上記正極板と同様に出入力性能が高く、且つ、電極容量を増大させることが可能な点で優れている。加えて、本発明の電極板は、銅やアルミなどの金属基板と金属酸化物との密着性が優れ、さらには負極活物質粒子の周囲に存在する金属酸化物膜がSEI(solid electrolyte interface)として機能し、その結果、サイクル特性が良好になるという観点から好ましい。   In addition, when the electrode plate of the present invention is used as a negative electrode plate, the electrode plate of the present invention is excellent in that the input / output performance is high and the electrode capacity can be increased similarly to the positive electrode plate. ing. In addition, the electrode plate of the present invention has excellent adhesion between a metal substrate such as copper or aluminum and a metal oxide, and further, a metal oxide film present around the negative electrode active material particles is SEI (Solid Electrolyte Interface). From the viewpoint of improving the cycle characteristics as a result.

また特に、本発明の電極板は、正負両極に用いられた場合には、高速充放電が可能な上、サイクル特性が良好になるなどの望ましい効果が発揮される。以下に、本発明の電極板の形態について、詳細に説明する。また必要に応じて本発明を正極板と負極板とに分けて説明するが、特に断りがない場合には、本発明の電極板とは、正極板および負極板のいずれも含み、また活物質粒子とは、正極活物質粒子および負極活物質粒子のいずれも含む意味で用いられる。   In particular, when the electrode plate of the present invention is used for both positive and negative electrodes, desirable effects such as high-speed charge / discharge and good cycle characteristics are exhibited. Below, the form of the electrode plate of this invention is demonstrated in detail. Further, the present invention will be described by dividing it into a positive electrode plate and a negative electrode plate as necessary. Unless otherwise specified, the electrode plate of the present invention includes both the positive electrode plate and the negative electrode plate, and the active material. The term “particle” is used to mean both positive electrode active material particles and negative electrode active material particles.

(集電体)
本発明に用いられる集電体は、一般的に非水電解液二次電池用負極板における負極集電体として用いられるものであれば、特に限定されない。例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔、銅箔などの単体又は合金から形成されているものが好ましく用いられるが、これに限定されない。本発明に用いられる集電体は、必要に応じて、電極活物質層の形成が予定される面において、表面加工処理がなされている集電体であってもよい。表面加工処理がなされている集電体としては、導電性物質が積層されているもの、化学研磨処理、コロナ処理、酸素プラズマ処理などの表面処理がなされていてもの等が挙げられる。あるいは、上記集電体は、物理的に任意の凹凸などが表面に設けられていてもよい。
(Current collector)
The current collector used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a negative electrode current collector in a negative electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery. For example, an aluminum foil, a nickel foil, a copper foil or the like formed from a simple substance or an alloy is preferably used, but is not limited thereto. The current collector used in the present invention may be a current collector that has been subjected to surface processing on the surface on which the electrode active material layer is to be formed, if necessary. Examples of the current collector that has been subjected to surface processing treatment include those in which a conductive material is laminated, surface treatments such as chemical polishing treatment, corona treatment, and oxygen plasma treatment. Alternatively, the current collector may be physically provided with any unevenness on the surface.

本発明に用いられる集電体の例をより具体的に説明する。例えば、図12Aに示すとおり、非水電解液二次電池用電極板20に用いられる集電体1として、それ自体が集電機能を有する金属箔などの集電基材3のみを用いることができる。集電基材3としては、上述するアルミニウム箔、ニッケル箔、カーボンシートなどが例示される。かかる場合には、集電基材3の表面101の少なくとも一部に電極活物質層2が設けられる。   An example of the current collector used in the present invention will be described more specifically. For example, as shown in FIG. 12A, as the current collector 1 used for the electrode plate 20 for a non-aqueous electrolyte secondary battery, only the current collecting base material 3 such as a metal foil itself having a current collecting function may be used. it can. Examples of the current collecting base 3 include the above-described aluminum foil, nickel foil, carbon sheet, and the like. In such a case, the electrode active material layer 2 is provided on at least a part of the surface 101 of the current collecting base material 3.

また、異なる集電体の例としては、図12Bに示すとおり、非水電解液二次電池用電極板20’に用いられる集電体として、それ自体が集電機能を有する集電基材3の上面に、導電性を有する任意の導電性層4が設けられてなる集電体1’を用いることができる。導電性層4は、電極活物質層2と集電基材3と間の電子の移動を妨げない程度の導電性を示すものであればよい。例えば、導電性層4は、銅または銅合金からなる積層層、あるいは任意の導電性微粒子がメッキあるいはスパッタリングなどにより堆積されてなる層、あるいは一枚以上の導電性薄膜が設けられてなる層などであってよく、またこれらの例に限定されない。集電体1’において、導電性層4の表面が、集電体1’の表面102となり、電極活物質層2は、表面102の少なくとも一部に設けられる。尚、図12Bでは、任意の導電性層4が1層である態様を示した。しかし、集電体1’の構成はこれに限定されず、導電性層4は、2以上の任意の導電性層が積層された積層構成であってもよい。   Moreover, as an example of a different collector, as shown in FIG. 12B, a collector base material 3 that itself has a collector function as a collector used for the electrode plate 20 ′ for a nonaqueous electrolyte secondary battery. It is possible to use a current collector 1 ′ in which an arbitrary conductive layer 4 having conductivity is provided on the upper surface. The electroconductive layer 4 should just show electroconductivity of the grade which does not prevent the movement of the electron between the electrode active material layer 2 and the current collection base material 3. FIG. For example, the conductive layer 4 is a laminated layer made of copper or a copper alloy, a layer in which arbitrary conductive fine particles are deposited by plating or sputtering, or a layer in which one or more conductive thin films are provided. However, the present invention is not limited to these examples. In the current collector 1 ′, the surface of the conductive layer 4 becomes the surface 102 of the current collector 1 ′, and the electrode active material layer 2 is provided on at least a part of the surface 102. In addition, in FIG. 12B, the aspect in which the arbitrary electroconductive layer 4 is one layer was shown. However, the configuration of the current collector 1 ′ is not limited to this, and the conductive layer 4 may have a stacked configuration in which two or more arbitrary conductive layers are stacked.

また、異なる集電体の例としては、図12Cに示すとおり、非水電解液二次電池用電極板20’’に用いられる集電体として、それ自体が集電機能を有する集電基材3の上面に、断続的に形成された任意の断続層5が設けられてなる集電体1’’を用いることができる。断続層5は、上述する導電性層4と同じく導電性の層であってもよいし、あるいは導電性を示さない層であってもよい。即ち、非水電解液二次電池用電極板20’’において、集電体1’’の表面は、断続層5の表面である表面103と、断続層5が設けられておらず集電基材3自体の表面である表面103’とからなる。このとき、電極活物質層2は、表面103および表面103’のいずれとも接するよう形成することができる。非水電解液二次電池用電極板20’’では、断続層5は、導電性を有していても、有していなくてもよい。断続層5が導電性を有していない層であっても、集電体1’’の表面103’において電極活物質層2と集電基材3とが直接接するため、電極活物質層2と集電体1’’との間において電子の移動が確保される。ただし、非水電解液二次電池用電極板20’’自体の電気抵抗をより小さいものにするという観点からは、断続層5も、導電性を示すことが好ましい。   As an example of a different current collector, as shown in FIG. 12C, a current collector base material having a current collecting function as a current collector used for the electrode plate 20 '' for a nonaqueous electrolyte secondary battery. A current collector 1 ″ in which an arbitrary intermittent layer 5 formed intermittently is provided on the upper surface of 3 can be used. The intermittent layer 5 may be a conductive layer similar to the conductive layer 4 described above, or may be a layer that does not exhibit conductivity. That is, in the electrode plate 20 ″ for the non-aqueous electrolyte secondary battery, the surface of the current collector 1 ″ is the surface 103 which is the surface of the intermittent layer 5 and the current collector base where the intermittent layer 5 is not provided. It consists of surface 103 'which is the surface of material 3 itself. At this time, the electrode active material layer 2 can be formed so as to be in contact with both the surface 103 and the surface 103 ′. In the electrode plate 20 ″ for a nonaqueous electrolyte secondary battery, the intermittent layer 5 may or may not have conductivity. Even if the intermittent layer 5 is a non-conductive layer, the electrode active material layer 2 is in direct contact with the current collector base 3 on the surface 103 ′ of the current collector 1 ″. And the current collector 1 ″ ensure the movement of electrons. However, from the viewpoint of reducing the electrical resistance of the electrode plate 20 ″ for the nonaqueous electrolyte secondary battery itself, it is preferable that the intermittent layer 5 also exhibits conductivity.

また、断続層5が導電性を示す場合、図12Dに示すように、集電体1’’の表面であって断続層5上にのみ、選択的に電極活物質層2’を設けて、非水電解液二次電池用電極板20’’’を構成してもよい。即ち、集電体1’’の表面のうち、表面103の少なくとも一部に、選択的に電極活物質層2’を設けても良い。あるいは、図示しないが、断続層5が導電性を示さない場合、集電体1’’の表面103’の少なくとも一部に選択的に電極活物質層2’を設けてもよい。   When the intermittent layer 5 exhibits conductivity, as shown in FIG. 12D, an electrode active material layer 2 ′ is selectively provided only on the intermittent layer 5 on the surface of the current collector 1 ″. You may comprise electrode board 20 '' 'for nonaqueous electrolyte secondary batteries. That is, the electrode active material layer 2 ′ may be selectively provided on at least a part of the surface 103 of the surface of the current collector 1 ″. Alternatively, although not shown, when the intermittent layer 5 does not exhibit conductivity, the electrode active material layer 2 ′ may be selectively provided on at least a part of the surface 103 ′ of the current collector 1 ″.

尚、上述する集電体の説明は、本発明に用いられる集電体を何ら限定するものではない。本発明に用いられる集電体は、以上に例示するとおり、集電機能を有する集電基材のみであってもよく、かかる態様では、電極活物質層が設けられる集電体の表面とは、該集電基材の表面を指す。あるいは、本発明において、集電体とは、集電機能を有する集電基材と、該集電基材上に設けられる任意の積層層を有していてもよい。かかる態様では、電極活物質層が設けられる集電体の表面とは、集電基材と電極活物質層との間の少なくとも一領域で電子の移動が確保される範囲において、上記積層層の表面、あるいは、積層層が設けられていない集電基材表面、あるいは、上記積層層の表面および積層層が設けられていない集電基材表面の両方を指す。   The description of the current collector described above does not limit the current collector used in the present invention. As exemplified above, the current collector used in the present invention may be only a current collecting base material having a current collecting function, and in such an embodiment, the surface of the current collector on which the electrode active material layer is provided is defined. , Refers to the surface of the current collecting substrate. Alternatively, in the present invention, the current collector may have a current collecting base material having a current collecting function and an arbitrary laminated layer provided on the current collecting base material. In such an embodiment, the surface of the current collector on which the electrode active material layer is provided is within the range in which the movement of electrons is ensured in at least one region between the current collector base material and the electrode active material layer. It refers to the surface, or the surface of the current collecting base material on which the laminated layer is not provided, or the surface of the current collecting base material on which the surface of the laminated layer is not provided.

本発明に用いられる集電体は、耐熱温度が800℃以下、さらには600℃以下、特には400℃以下のものを選択することが可能である。かかる集電体の選択は、後述する本発明の製造方法における電極活物質層形成工程における温度条件との関係によって決定される。本発明の製造方法では、電極活物質層形成工程が加熱工程である場合に、例えば400℃以下の加熱温度で集電体上に直接に電極活物質層を形成することができる。したがって、上記集電体は、耐熱温度が800℃以下、さらには600℃以下、特には400℃以下のものを選択することができ、該集電体上に直接に電極活物質層が形成されてなる本発明の電極板を提供することができる。尚、400℃以下の耐熱性の低い集電体上に直接に設けられた電極活物質層は、活物質粒子と、結着物質とが同じ化合物からなる組み合わせであることが望ましいが、これに限定されない。   As the current collector used in the present invention, one having a heat resistant temperature of 800 ° C. or lower, further 600 ° C. or lower, and particularly 400 ° C. or lower can be selected. The selection of the current collector is determined by the relationship with the temperature condition in the electrode active material layer forming step in the production method of the present invention described later. In the manufacturing method of this invention, when an electrode active material layer formation process is a heating process, an electrode active material layer can be directly formed on a collector at the heating temperature of 400 degrees C or less, for example. Accordingly, the current collector can be selected to have a heat resistant temperature of 800 ° C. or lower, more preferably 600 ° C. or lower, and particularly 400 ° C. or lower, and an electrode active material layer is directly formed on the current collector. An electrode plate of the present invention can be provided. The electrode active material layer directly provided on the current collector having low heat resistance of 400 ° C. or lower is preferably a combination in which the active material particles and the binding material are made of the same compound. It is not limited.

上記集電体の厚みは、一般に非水電解液二次電池用正極板または負極板の集電体として使用可能な厚みであれば特に限定されないが、10〜200μmであることが好ましく、15〜50μmであることがより好ましい。   The thickness of the current collector is not particularly limited as long as it can be used as a current collector for a positive electrode plate or a negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, but is preferably 10 to 200 μm. More preferably, it is 50 μm.

(電極活物質層)
本発明における電極活物質層は、少なくとも、活物質粒子と、結着物質として、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物とを含んで構成される。
(Electrode active material layer)
The electrode active material layer in the present invention includes at least active material particles and a metal oxide that exhibits a lithium ion insertion / release reaction as a binding material.

本発明における結着物質である金属酸化物は、上述のとおり、複数の活物質粒子を被覆する被覆層を構成しており、上記被覆層の表面は、複数の突起が存在しているという構成上の特徴を有する。上記特徴を示すために、本発明における電極活物質層の表面を撮影した走査型電子顕微鏡写真を図2〜5に示す。尚、図2および図3は後述する実施例1を撮影した電極活物質層表面、図4および図5は後述する実施例2の電極活物質層表面を撮影した電子顕微鏡写真である。   As described above, the metal oxide that is a binding material in the present invention constitutes a coating layer that covers a plurality of active material particles, and the surface of the coating layer has a plurality of protrusions. With the above features. In order to show the said characteristic, the scanning electron micrograph which image | photographed the surface of the electrode active material layer in this invention is shown to FIGS. FIGS. 2 and 3 are electron micrographs taken from the surface of the electrode active material layer taken in Example 1 described later, and FIGS. 4 and 5 are electron micrographs taken from the surface of the electrode active material layer of Example 2 described later.

図2は、本発明の一実施態様における電極活物質層中において、結着物質である金属酸化物が、複数の活物質粒子および導電材を被覆して、ひだ状の被覆層を形成している。そして、さらに倍率を上げて、図2に示される上記電極活物質層を観察すると、図3に示されるように、上記被覆層表面に複数の突起が存在していることが理解される。   FIG. 2 shows that in the electrode active material layer in one embodiment of the present invention, a metal oxide as a binding material covers a plurality of active material particles and a conductive material to form a pleated coating layer. Yes. Then, when the magnification is further increased and the electrode active material layer shown in FIG. 2 is observed, it is understood that there are a plurality of protrusions on the surface of the coating layer as shown in FIG.

図4は、本発明の一実施態様における電極活物質層中において、結着物質である金属酸化物が、複数の活物質粒子および導電材を被覆して、こぶ状の被覆層を形成している。そして、さらに倍率を上げて、図4に示される上記電極活物質層を観察すると、図5に示されるように、上記被覆層表面に複数の突起が存在していることが理解される。   FIG. 4 shows that in the electrode active material layer according to one embodiment of the present invention, a metal oxide as a binding material covers a plurality of active material particles and a conductive material to form a hump-like coating layer. Yes. Then, when the magnification is further increased and the electrode active material layer shown in FIG. 4 is observed, it is understood that there are a plurality of protrusions on the surface of the coating layer as shown in FIG.

また、図3又は図5に示される実施態様では、被覆層表面に存在している突起は、針状(図3)又は鱗状(図5)であり、最大長が1nm〜1000nm程度である。また、被覆層全体の表面積うち80%〜100%程度の領域に、多数の突起が密に集まって存在している。   Moreover, in the embodiment shown in FIG. 3 or FIG. 5, the protrusions present on the surface of the coating layer are needle-like (FIG. 3) or scale-like (FIG. 5), and the maximum length is about 1 nm to 1000 nm. In addition, a large number of protrusions are densely gathered in an area of about 80% to 100% of the surface area of the entire coating layer.

以上に説明する、電極活物質層における結着物質である金属酸化物の特徴的な形態は、本発明の電極板の出入力特性の向上に大きく寄与するものである。即ち、活物質粒子を被覆する金属酸化物が、活物質粒子を被覆する被覆層を形成し、その被覆層の表面に複数の突起が存在しているため、表面積総量が大きい。ここで本発明における金属酸化物は、リチウムイオン挿入脱離反応を示すものであるため、本発明の電極板を電池に用いた際の設計により、該金属酸化物を活物質として作用させることが可能である。したがって、金属酸化物が結着物質としても活物質としても作用する本発明の態様において、該金属酸化物の表面積総量が大きいことにより、リチウムイオンの出入りがスムーズになり、この結果、出入力特性の向上に好適に作用する。   The characteristic form of the metal oxide, which is the binder in the electrode active material layer, described above greatly contributes to the improvement of the input / output characteristics of the electrode plate of the present invention. That is, since the metal oxide that coats the active material particles forms a coating layer that coats the active material particles, and there are a plurality of protrusions on the surface of the coating layer, the total surface area is large. Here, since the metal oxide in the present invention exhibits a lithium ion insertion / release reaction, the metal oxide can act as an active material depending on the design when the electrode plate of the present invention is used in a battery. Is possible. Therefore, in the embodiment of the present invention in which the metal oxide functions as both a binder and an active material, the large amount of surface area of the metal oxide facilitates the entry and exit of lithium ions, resulting in input / output characteristics. It works favorably for improving.

さらに、被覆層が、被覆される活物質粒子側の面とは反対側の面が縮み寄って隆起する本発明の態様であれば、被覆層、即ち、金属酸化物の表面積総量の増大はより顕著になるため、出入力特性がより優れる。   Furthermore, if the coating layer is an aspect of the present invention in which the surface opposite to the surface on the active material particle side to be coated shrinks and rises, the increase in the total surface area of the coating layer, that is, the metal oxide is further increased. Since it becomes prominent, the input / output characteristics are more excellent.

本発明の電極板において、電極活物質層の厚みは、当該電極板に求められる電極容量や出入力特性を勘案して、適宜設計することができる。一般的には、電極活物質層の厚みは、200μm以下、より一般的には100μm以上かつ150μm以下の厚みで設計される。ただし、本発明においては、電極活物質層を非常に薄く形成することが可能である。そのため、用いられる活物質粒子の粒子径にもよるが、電極活物質層の厚みが300nm以上200μm以下の電極活物質層を形成することができる。出入力特性を向上させつつも電極容量を向上させ得るという観点からは、特に電極活物質層の膜厚を300nm以上150μm以下にすることが好ましく、500nm以上100μm以下とすることがより好ましい。即ち、電極活物質層の厚みが、上述の範囲のように薄い場合には、用いられる活物質粒子は粒子径が小さいものであり、少なくとも電極活物質層の膜厚以下の粒子径であることを意味する。また、電極活物質層の厚みが、上述の範囲のように薄い場合には、電極活物質層内における活物質粒子と集電体との距離が、短くなるので、電極板の抵抗を下げることができる。尚、本発明において電極活物質層の膜厚の下限は、主として用いられる活物質粒子の粒子径に依存し、使用可能な活物質粒子の粒子径の縮小化に伴い、さらに膜厚を薄くすることが可能である。   In the electrode plate of the present invention, the thickness of the electrode active material layer can be appropriately designed in consideration of the electrode capacity and input / output characteristics required for the electrode plate. In general, the thickness of the electrode active material layer is designed to be 200 μm or less, more generally 100 μm or more and 150 μm or less. However, in the present invention, the electrode active material layer can be formed very thin. Therefore, although depending on the particle diameter of the active material particles used, an electrode active material layer having an electrode active material layer thickness of 300 nm to 200 μm can be formed. From the viewpoint that the electrode capacity can be improved while improving the input / output characteristics, the thickness of the electrode active material layer is particularly preferably 300 nm to 150 μm, and more preferably 500 nm to 100 μm. That is, when the thickness of the electrode active material layer is thin as in the above range, the active material particles used have a small particle diameter, and are at least a particle diameter equal to or smaller than the film thickness of the electrode active material layer. Means. In addition, when the thickness of the electrode active material layer is as thin as the above range, the distance between the active material particles and the current collector in the electrode active material layer is shortened, so that the resistance of the electrode plate is reduced. Can do. In the present invention, the lower limit of the film thickness of the electrode active material layer mainly depends on the particle diameter of the active material particles used, and the film thickness is further reduced as the particle diameter of usable active material particles is reduced. It is possible.

活物質粒子:
本発明の正極板における電極活物質層に含有される正極活物質粒子としては、一般的に非水電解液二次電池用正極板において用いられるリチウムイオン挿入脱離反応を示す活物質粒子であれば、特に限定されない。上記正極活物質の具体的な例としては、例えばLiCoO、LiMn、LiNiO、LiFeO、LiTiO、LiFePOなどのリチウム複合酸化物などを挙げることができる。また、本発明の負極板における電極活物質層に含有される負極活物質粒子としては、一般的に非水電解液二次電池用負極板において用いられるリチウムイオン挿入脱離反応を示す活物質粒子であれば、特に限定されない。上記負極活物質の具体的な例としては、例えばグラファイトやLiTi12などを挙げることができる。
Active material particles:
The positive electrode active material particles contained in the electrode active material layer in the positive electrode plate of the present invention may be active material particles that exhibit a lithium ion insertion / release reaction generally used in positive electrode plates for non-aqueous electrolyte secondary batteries. There is no particular limitation. The above Examples of the positive electrode active material, for example LiCoO 2, LiMn 2 O 4, LiNiO 2, LiFeO 2, LiTiO 2, LiFePO 4 and the like lithium composite oxides such as. In addition, as the negative electrode active material particles contained in the electrode active material layer in the negative electrode plate of the present invention, active material particles generally exhibiting lithium ion insertion and desorption reactions used in negative electrode plates for non-aqueous electrolyte secondary batteries If it is, it will not be specifically limited. Specific examples of the negative electrode active material include graphite and Li 4 Ti 5 O 12 .

本発明に用いられる活物質粒子の粒子径は、特に限定されず、任意の大きさのものを適宜選択して使用することができる。特に、粒子径の小さい活物質粒子を用いる態様の本発明によれば、電極活物質層中における活物質粒子の表面面積の総量を増大させることができるとともに、1つの活物質粒子内におけるリチウムの移動距離を短縮することが可能であるため、飛躍的に出入力特性を向上させることができる。したがって、より高い出入力特性を求める場合には、粒子径の寸法の小さいものを選択することが望ましい。具体的には、用いる活物質粒子の粒子径は、好ましくは10μm未満、より好ましくは5μm以下、特に好ましくは1μm以下である。従来の、樹脂製結着材を用いたスラリー状の電極活物質層形成液では、用いる活物質粒子径が10μm未満となると塗工適性が不良になる傾向にあり、5μm以下であると該形成液の流動性が著しく悪くなり、印刷機などの量産設備に適用が困難となり、さらに1μm以下であると、活物質粒子を形成液中に分散すること自体が困難になる傾向にあった。これに対し、本発明を製造する場合には、上述のような問題点が回避されるため、任意に活物質粒子の粒子径を選択することができる。尚、本発明および本明細書に示す活物質粒子の粒子径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定により測定される平均粒径(体積中位粒径:D50)である。   The particle diameter of the active material particles used in the present invention is not particularly limited, and those having an arbitrary size can be appropriately selected and used. In particular, according to the present invention in which active material particles having a small particle diameter are used, the total amount of the surface area of the active material particles in the electrode active material layer can be increased, and lithium in one active material particle can be increased. Since the moving distance can be shortened, the input / output characteristics can be dramatically improved. Therefore, when a higher input / output characteristic is required, it is desirable to select one having a small particle size. Specifically, the particle diameter of the active material particles to be used is preferably less than 10 μm, more preferably 5 μm or less, and particularly preferably 1 μm or less. In a conventional slurry-like electrode active material layer forming liquid using a resin binder, when the active material particle diameter used is less than 10 μm, the coating suitability tends to be poor, and when it is 5 μm or less, the formation is performed. The fluidity of the liquid is remarkably deteriorated, making it difficult to apply to mass production equipment such as a printing press. Further, if it is 1 μm or less, it tends to be difficult to disperse the active material particles in the forming liquid. On the other hand, when manufacturing this invention, since the above problems are avoided, the particle diameter of an active material particle can be selected arbitrarily. The particle size of the active material particles shown in the present invention and the present specification is an average particle size (volume median particle size: D50) measured by laser diffraction / scattering particle size distribution measurement.

上記、電極活物質層中に含有される活物質粒子の粒子径は、電子顕微鏡観察結果を画像解析式粒度分布測定ソフトウェア(株式会社マウンテック製、MAC VIEW)を用いて任意に選択された複数(例えば10ケ程度)の活物質粒子の最長径を測定し、その平均値を算出することにより求めることができる。
活物質粒子を使用することは、非常に有利であり、望ましい。尚、上記観点から、本発明では活物質粒子の粒子径は、さらに500nm以下、より好ましく100nm以下のものが選択される。粒子径がより小さいものを選択することにより、電極活物質層の単位重量当たりの活物質粒子の表面積の総量が増大し、また、1つの粒子内におけるリチウムイオンの移動距離が小さくなる。その結果、出入力特性が向上することが期待されるからである。
The particle diameter of the active material particles contained in the electrode active material layer is a plurality of particle sizes arbitrarily selected from image observation results using image analysis type particle size distribution measurement software (manufactured by Mount Tech Co., Ltd., MAC VIEW). For example, it can be obtained by measuring the longest diameter of about 10 particles) and calculating the average value.
The use of active material particles is very advantageous and desirable. From the above viewpoint, in the present invention, the particle diameter of the active material particles is further selected to be 500 nm or less, more preferably 100 nm or less. By selecting a particle having a smaller particle diameter, the total surface area of the active material particles per unit weight of the electrode active material layer is increased, and the movement distance of lithium ions in one particle is decreased. As a result, the input / output characteristics are expected to be improved.

金属酸化物:
上記電極活物質層中に含有される金属酸化物は、リチウムイオン挿入脱離反応を示すものであって、金属元素に結合する酸素元素を有する化合物であればよく、このような条件を満たす限り、一般的に金属と理解される元素の酸化物であれば、特に限定されない。より具体的には、上記金属酸化物は、Li、Be、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Cs、Ba、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Fr、Ra、およびCeなどの金属元素の1種の金属酸化物、または2種以上の金属元素を含む複合金属酸化物とすることができる。本発明における金属酸化物としては、リチウム複合酸化物を選択することによって、リチウムイオン二次電池の電極板として、好適に使用し得るために望ましい。中でも上記金属酸化物が、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、およびチタンの中から選択される、いずれか1種以上の金属とリチウムとの複合酸化物である場合には、リチウムイオン二次電池に好適な電極板を提供することができるため好ましい。より具体的には、リチウムイオン二次電池用電極板における電極活物質層において、該金属酸化物を結着物質として作用させるとともに、活物質としても作用させ得るため、出入力特性が向上し、且つ電極容量が増大した電極板を提供可能となるため好ましい。
Metal oxide:
The metal oxide contained in the electrode active material layer exhibits a lithium ion insertion / release reaction, and may be a compound having an oxygen element bonded to a metal element, as long as these conditions are satisfied. The oxide is not particularly limited as long as it is an oxide of an element generally understood as a metal. More specifically, the metal oxide includes Li, Be, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, One metal oxide of metal elements such as Tl, Pb, Bi, Fr, Ra, and Ce, or a composite metal oxide containing two or more metal elements can be used. The metal oxide in the present invention is desirable because it can be suitably used as an electrode plate of a lithium ion secondary battery by selecting a lithium composite oxide. In particular, when the metal oxide is a composite oxide of at least one metal selected from cobalt, nickel, manganese, iron, and titanium, lithium ion secondary battery Since a suitable electrode plate can be provided, it is preferable. More specifically, in the electrode active material layer in the electrode plate for a lithium ion secondary battery, the metal oxide can act as a binder and can also act as an active material. In addition, an electrode plate having an increased electrode capacity can be provided, which is preferable.

上述で列挙する金属元素の酸化物とは、上述する金属元素のうちのいずれか1つに酸素が結合した金属酸化物、あるいは上述する金属元素から選択される2以上の金属元素を含む複合金属酸化物のいずれであってもよい。尚、2以上の金属元素が含有される複合金属酸化物であって、本発明の正極用の電極板における金属酸化物の例としては、LiCoO、LiMn、LiNiO、LiFeO、LiTiO、LiFePO、LiMnPO、V、LiTi12などを挙げることができる。また、同様に、本発明の負極用の電極板における金属酸化物の例としては、LiTi12、SiOなどを挙げることができる。尚、上述の例示のとおり、本発明における金属酸化物は、金属元素含有リン酸化合物を含む。 The metal element oxides listed above are metal oxides in which oxygen is bonded to any one of the above metal elements, or a composite metal containing two or more metal elements selected from the above metal elements Any of oxides may be used. In addition, it is a complex metal oxide containing two or more metal elements, and examples of the metal oxide in the positive electrode plate of the present invention include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiFeO 2 , LiTiO 2, LiFePO 4, LiMnPO 4 , V 2 O 5, Li etc. 4 Ti 5 O 12 and the like. Similarly, examples of the metal oxide in the negative electrode plate of the present invention include Li 4 Ti 5 O 12 and SiO 2 . As illustrated above, the metal oxide in the present invention includes a metal element-containing phosphate compound.

上述に例示するように、本発明における金属酸化物はリチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物であって、活物質としての作用も発揮し得る。活物質粒子と、これを集電体上に固着させるための結着物質である金属酸化物との組み合わせの観点では、正極活物質粒子と、正極活物質となり得る金属酸化物との組み合わせ、あるいは、負極活物質粒子と、負極活物質となり得る金属酸化物との組み合わせが好ましい。   As exemplified above, the metal oxide in the present invention is a metal oxide exhibiting a lithium ion insertion / release reaction, and can also exhibit an action as an active material. From the viewpoint of the combination of the active material particles and the metal oxide that is the binding material for fixing the active material particles on the current collector, the combination of the positive electrode active material particles and the metal oxide that can be the positive electrode active material, or A combination of negative electrode active material particles and a metal oxide that can be a negative electrode active material is preferable.

特に、正極活物質粒子を構成する金属酸化物材料と、上記結着物質としての金属酸化物とが同一の化合物である態様、および、負極活物質粒子を構成する金属酸化物材料と、上記結着物質としての金属酸化物とが同一の化合物である態様は、電極容量の増大の観点から非常に好ましい。特に、活物質粒子がマンガン酸リチウム粒子であって、結着物質もマンガン酸リチウムである態様は、出入力特性の向上が非常に優れており、望ましい。即ち、電池を用いて作動される装置には、装置ごとの電圧の規格がある。一方、電池における電極板にも固有の電位(電位差)が存在し、当該電位は、主として電極活物質層中に含有される活物質の電位により決定される。ここで本発明は、電極活物質層中に活物質粒子と、活物質となりうる金属酸化物(結着物質)とが存在する。そして、上記活物質粒子と上記金属酸化物とが同一の化合物である態様は、示される電位も等しいものとなる。その結果、上記金属酸化物も、活物質として上記活物質粒子と同様に充放電時においてリチウムイオンの出し入れに関与することとなり、電極容量が、実質的に増大される。一方、上記活物質粒子と、上記金属酸化物とが異なる化合物であり、したがって電位も異なる態様は、上記金属酸化物の電位と、当該電池が用いられる装置の電圧の規格によって、該金属酸化物が活物質として作用する場合としない場合とがある。   In particular, the metal oxide material constituting the positive electrode active material particles and the metal oxide as the binder material are the same compound, the metal oxide material constituting the negative electrode active material particles, The embodiment in which the metal oxide as the electrodeposition material is the same compound is very preferable from the viewpoint of increasing the electrode capacity. In particular, an embodiment in which the active material particles are lithium manganate particles and the binder material is also lithium manganate is desirable because the input / output characteristics are extremely improved. That is, a device operated using a battery has a voltage standard for each device. On the other hand, the electrode plate in the battery also has a unique potential (potential difference), and the potential is mainly determined by the potential of the active material contained in the electrode active material layer. Here, in the present invention, active material particles and a metal oxide (binding material) that can be an active material exist in the electrode active material layer. And the aspect in which the active material particle | grains and the said metal oxide are the same compounds also has the same electric potential. As a result, the metal oxide also participates in and out of lithium ions as an active material during charging / discharging like the active material particles, and the electrode capacity is substantially increased. On the other hand, the aspect in which the active material particles and the metal oxide are different compounds, and therefore the potential is also different, depends on the potential of the metal oxide and the voltage standard of the device in which the battery is used. May or may not act as an active material.

本発明において、活物質粒子と、結着物質である金属酸化物とが同一の化合物であるとは、両者が同じ組成を示す化合物であることを意味する。このとき、活物質粒子および金属酸化物の化学組成に示される組成比率は、完全に同じものだけでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において異なっていてもよい。また、活物質粒子である化合物および金属酸化物である化合物のいずれか一方、あるいは両方に、任意の元素が本発明の趣旨を逸脱しない程度にドープされている場合にも、両化合物は同一と理解することができる。   In the present invention, the fact that the active material particles and the metal oxide as the binder are the same compound means that both are compounds having the same composition. At this time, the composition ratios shown in the chemical composition of the active material particles and the metal oxide are not only completely the same, but may be different within a range not departing from the gist of the present invention. Further, even when any element or both of the compound that is the active material particle and the compound that is the metal oxide are doped to an extent that does not depart from the spirit of the present invention, both compounds are the same. I can understand.

また活物質粒子と、金属酸化物とが同一の化合物であることを、化学組成の分析以外の別な手段で判断する方法として、化合物の結晶構造を確認してもよい。即ち、透過型電子顕微鏡で、活物質粒子である化合物と、金属酸化物である化合物とを観察し、2つの化合物の結晶構造が同じであれば、両者は同一の化合物を判断することができる。ここで結晶構造が同一とは、結晶構造が同一の結晶相に含まれる場合を意味する。換言すると、活物質粒子と金属酸化物とが同一でないという場合は、両者の結晶構造が、それぞれ異なる結晶相に位置する場合をいい、結晶格子の対照性の差異に基づく狭義の否同一性を意図しない。   In addition, as another method for determining that the active material particles and the metal oxide are the same compound by another means other than the analysis of the chemical composition, the crystal structure of the compound may be confirmed. That is, when a compound that is an active material particle and a compound that is a metal oxide are observed with a transmission electron microscope and the crystal structures of the two compounds are the same, both can determine the same compound. . Here, the same crystal structure means that the crystal structure is included in the same crystal phase. In other words, when the active material particles and the metal oxide are not the same, the crystal structures of the two are located in different crystal phases, and the narrowly defined identity based on the difference in the contrast of the crystal lattices. Not intended.

例えば、本発明の電極板を用いて作製された電池において、活物質粒子の電位が3.7V、結着物質である金属酸化物の電位が4.5Vである例について示す。当該電池を、電圧の規格が3.7Vの装置に用いた場合には、上記金属酸化物がリチウムイオンの挿入脱離を示す電圧まで至らないため当該金属酸化物は充放電に貢献しない(即ち、活物質として作用しない)。一方、本発明の電極板を用いて作製された電池において、活物質粒子の電位が3.7V、結着物質である金属酸化物の電位が3.4Vである例について示す。当該電池を、電圧の規格が3.7Vの装置に用いた場合には、上記金属酸化物がリチウムイオンの挿入脱離を示し充放電に貢献する(即ち、活物質として作用する)。ただし後者の例は、活物質粒子の電位と金属酸化物の電位の差だけ、電力のロスが発生する。したがって電池の放電容量(尚、本明細書において、電池の放電容量を単に「電池容量」ともいう)増大の観点からは、本発明の電極板における結着物質である金属酸化物は、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物であって、活物質粒子以下の電位を示す金属酸化物であることが好ましく、特に、活物質粒子と等しい電位を示す金属酸化物であることがより好ましい。   For example, in the battery manufactured using the electrode plate of the present invention, an example in which the potential of the active material particles is 3.7 V and the potential of the metal oxide as the binding material is 4.5 V is described. When the battery is used in a device having a voltage standard of 3.7 V, the metal oxide does not reach a voltage indicating insertion / extraction of lithium ions, so that the metal oxide does not contribute to charging / discharging (that is, Does not act as an active material). On the other hand, in a battery manufactured using the electrode plate of the present invention, an example in which the potential of the active material particles is 3.7 V and the potential of the metal oxide as the binding material is 3.4 V is shown. When the battery is used in a device having a voltage standard of 3.7 V, the metal oxide exhibits insertion / extraction of lithium ions and contributes to charge / discharge (that is, acts as an active material). However, in the latter example, power loss is generated by the difference between the potential of the active material particles and the potential of the metal oxide. Therefore, from the viewpoint of increasing the discharge capacity of the battery (in this specification, the discharge capacity of the battery is also simply referred to as “battery capacity”), the metal oxide that is the binding material in the electrode plate of the present invention is lithium ion. A metal oxide that exhibits an insertion / release reaction and is preferably a metal oxide that exhibits a potential equal to or lower than that of the active material particles, and more preferably a metal oxide that exhibits a potential equal to that of the active material particles.

また、上述のとおり、電池としたときに活物質の働きを示す結着物質は、電池容量を増大させる効果に加え、さらに電池の初期充放電効率をも増大させることが可能であることが本発明者らの鋭意検討により見出された。ここで、一般的にリチウムイオン二次電池では、初期充放電効率の低下の問題が存在する。即ち、初期充電における充電容量を100%としたときに、続いて行われる放電では、放電容量が100%未満に低下するという問題があった。上記放電容量の低下は、95%を下回る場合もあった。これは、一般的に、初期充電時において、正極活物質粒子から負極活物質粒子へと移動したリチウムイオンの一部が、負極活物質粒子表面で損失してしまい、続く放電時に、充電量のリチウムイオン100%を負極活物質粒子から正極活物質粒子に提供できないためと考えられている。   In addition, as described above, the binding material that functions as an active material when used as a battery can increase the initial charge / discharge efficiency of the battery in addition to the effect of increasing the battery capacity. It was discovered by the inventors' extensive studies. Here, in general, there is a problem of reduction in initial charge / discharge efficiency in a lithium ion secondary battery. That is, when the charge capacity in the initial charge is 100%, there is a problem that the discharge capacity is reduced to less than 100% in the subsequent discharge. In some cases, the discharge capacity decreased below 95%. In general, during initial charging, a part of the lithium ions transferred from the positive electrode active material particles to the negative electrode active material particles is lost on the surface of the negative electrode active material particles. It is considered that 100% of lithium ions cannot be provided from the negative electrode active material particles to the positive electrode active material particles.

これに対し、本発明における電極活物質層に含まれる1つの活物質粒子に着目した場合に、本発明の一態様として、結着物質である金属酸化物は、該活物質粒子の表面の少なくとも一部を覆っていてもよい。このとき、該結着物質は、非水電解液と接触可能な露出面を有している状態で存在してよい。これは、上記固着態様1あるいは2において、一部の表面が非水電解液に接触可能に露出している結着物質、および、他の活物質粒子、導電材、集電体などには接しておらず、1つの活物質粒子の表面の一部のみを覆っている結着物質を含む。本発明の電極板を使用する電池を動作させる場合に、活物質粒子の表面の少なくとも一部を覆い、且つ、非水電解液と接触可能な露出面を有している結着物質は、活物質粒子に先んじて、あるいは活物質粒子と平行して結着物質においてもリチウムの挿入脱離反応が生じ得る。   On the other hand, when attention is paid to one active material particle contained in the electrode active material layer in the present invention, as one aspect of the present invention, the metal oxide as the binding material has at least the surface of the active material particle. Some may be covered. At this time, the binder may be present in a state having an exposed surface that can come into contact with the non-aqueous electrolyte. This is in contact with the binding material, a part of which is exposed so as to be in contact with the non-aqueous electrolyte, and other active material particles, a conductive material, a current collector, etc. It does not include a binding material that covers only a part of the surface of one active material particle. When a battery using the electrode plate of the present invention is operated, a binder material that covers at least a part of the surface of the active material particles and has an exposed surface that can come into contact with the non-aqueous electrolyte is an active material. Prior to the material particles or in parallel with the active material particles, a lithium insertion / extraction reaction can also occur in the binder material.

そして、本発明の電極板において、複数の活物質粒子を被覆する被覆層であって、活物質粒子の表面の少なくとも一部を覆い、あるいはさらに非水電解液と接触可能な露出面を有している結着物質が、活物質として作用する場合に、当該結着物質により、充電時に損失したリチウムイオンを補填することができると本発明者らは推測する。このようなリチウムイオン補填効果を確認するために、以下のような実施例と参考例とを実施することができる。即ち、本発明の電極板について、結着物質も活物質として換算し、電極活物質層における体積当たりの活物質量をXg/cmと設計する。一方、参考例の電極板について、金属酸化物である結着物質を含まない従来の電極活物質層における体積当たりの活物質量をXg/cmと設計する。上記実施例と上記参考例とを比較した場合、発明の電極板の方が、初期充放電効率が高くなることがわかる。このことから、上記実施例における初期充放電効率の向上は、活物質の作用を発揮する結着物質の存在によることが理解される。何故、結着物質が活物質粒子の表面を覆って存在することにより、このような効果が発揮されるのかは不明であるが、本発明者らは、活物質粒子の表面を覆う結着物質は、薄膜形状で活物質粒子を覆う部分が存在するため、非水電解液側にも、接触する活物質粒子側にもリチウムイオンの出入りが非常にし易く、このため、損失したリチウムイオンを容易に補填することができるのではないかと推測している。本発明の電極板は、単位面積あたり略同量の活物質粒子を含む樹脂結着材のみを用いた従来の電極板と比較して、初期充放電効率を向上させることが可能であり、好ましくは、初期充電容量100%に対し、続く放電容量を95%以上、より好ましくは、98%以上とすることが可能である。 The electrode plate of the present invention is a coating layer for covering a plurality of active material particles, covering at least a part of the surface of the active material particles, or further having an exposed surface that can come into contact with the non-aqueous electrolyte. The present inventors infer that when the binding material acting as an active material can compensate for lithium ions lost during charging by the binding material. In order to confirm such a lithium ion supplementation effect, the following examples and reference examples can be implemented. That is, for the electrode plate of the present invention, the binder material is also converted as an active material, and the amount of active material per volume in the electrode active material layer is designed to be Xg / cm 3 . On the other hand, for the electrode plate of the reference example, the amount of active material per volume in a conventional electrode active material layer that does not include a binder that is a metal oxide is designed to be Xg / cm 3 . When comparing the above examples and the above reference examples, it can be seen that the electrode plate of the invention has higher initial charge / discharge efficiency. From this, it is understood that the improvement of the initial charge / discharge efficiency in the above-described examples is due to the presence of the binding material that exhibits the action of the active material. It is unclear why the binding material covers the surface of the active material particles, so that such an effect is exhibited. Since there is a part that covers the active material particles in the form of a thin film, it is very easy for lithium ions to enter and exit both the non-aqueous electrolyte side and the active material particle side that comes into contact with it. I guess I can make up for it. The electrode plate of the present invention is capable of improving the initial charge / discharge efficiency as compared to a conventional electrode plate using only a resin binder containing approximately the same amount of active material particles per unit area, preferably The initial discharge capacity is 100%, and the subsequent discharge capacity can be 95% or more, more preferably 98% or more.

尚、上述で記載する金属酸化物の例は、本発明における金属酸化物を何ら限定するものではない。本発明において、集電体上で活物質粒子の結着物質として働きうる金属酸化物とは、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物であって、その存在により、活物質粒子を集電体上に固着させることのできるものであれば、いずれのものであってもよい。   In addition, the example of the metal oxide described above does not limit the metal oxide in this invention at all. In the present invention, the metal oxide that can act as a binder for the active material particles on the current collector is a metal oxide that exhibits a lithium ion insertion / release reaction. Any material can be used as long as it can be fixed on the body.

本発明において、結着物質である金属酸化物が、リチウムイオン挿入脱離反応を示すものであるか否かは、電気化学測定(サイクリックボルタンメトリー)法により確認することができる。   In the present invention, it can be confirmed by an electrochemical measurement (cyclic voltammetry) method whether or not the metal oxide as the binding substance exhibits a lithium ion insertion / elimination reaction.

具体的には、金属酸化物の適切な電圧範囲において、電極電位が設定され、測定が実施される。例えば金属酸化物が、LiMnであれば3.0Vから4.3Vまで掃引したのち、再び3.0Vまで戻す作業を3回程度繰り返すものである。走査速度は1mV/秒が好ましい。例えば金属酸化物が、LiMnであれば、サイクリックボルタモグラムにおいて、約3.9V付近にLiMnのLi脱離反応に相当する酸化ピークが出現し、約4.1V付近にLi挿入反応に相当する還元ピークが出現する。上記ピークの出現によって、LiMnのリチウムイオンの挿入脱離反応が確認される。LiMnを用いた際のサイクリックボルタモグラムにおいて2回目のサイクル結果を図2に示す。尚、適切な電圧範囲とは、サイクリックボルタンメトリー試験において、試験に用いられる金属酸化物におけるリチウムイオンの挿入脱離を示すピークの有無が確認できる程度の電圧範囲を意味する。 Specifically, the electrode potential is set and measurement is performed in an appropriate voltage range of the metal oxide. For example, if the metal oxide is LiMn 2 O 4 , the operation of sweeping from 3.0 V to 4.3 V and then returning to 3.0 V again is repeated about three times. The scanning speed is preferably 1 mV / sec. For example, if the metal oxide is LiMn 2 O 4 , in the cyclic voltammogram, an oxidation peak corresponding to the Li elimination reaction of LiMn 2 O 4 appears in the vicinity of about 3.9 V, and Li in the vicinity of about 4.1 V. A reduction peak corresponding to the insertion reaction appears. The appearance of the peak confirms the insertion / extraction reaction of LiMn 2 O 4 lithium ions. FIG. 2 shows the second cycle result in the cyclic voltammogram when LiMn 2 O 4 is used. The appropriate voltage range means a voltage range in which the presence or absence of a peak indicating insertion / extraction of lithium ions in the metal oxide used in the test can be confirmed in the cyclic voltammetry test.

一方、リチウムイオンの挿入脱離反応を示さない金属酸化物の例として、酸化鉄を用いて同様にサイクリックボルタンメトリー試験を実施した場合には、サイクリックボルタモグラムには、ピークが検出されない。酸化鉄を用いた際のサイクリックボルタモグラムにおいて2回目のサイクル結果を図3に示す。   On the other hand, when a cyclic voltammetry test is similarly performed using iron oxide as an example of a metal oxide that does not show insertion / extraction reaction of lithium ions, no peak is detected in the cyclic voltammogram. FIG. 3 shows the results of the second cycle in the cyclic voltammogram when using iron oxide.

尚、本発明の電極板を製造するにあたり、電極活物質層中に含有が予定される金属酸化物のリチウムイオン挿入脱離反応の有無は、上述のとおり確認することができる。したがって、予め確認した上で、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物が、電極活物質層中における結着物質として決定される。一方、すでに完成された電極板における電極活物質層中にリチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物が含有されているか否かは、例えば、以下のとおり確認することができる。即ち、電極活物質層を削ってサンプルを作成し、該サンプルの組成分析を実施することにより、サンプル中に、いかなる金属酸化物が含有されているかを推定することができる。そして、推定された金属酸化物よりなる塗膜を、ガラスなどの基板上に形成し、これをサイクリックボルタンメトリー試験に供することにより、当該金属酸化物がリチウムイオン挿入脱離反応を示すか示さないかを確認することができる。あるいはまた、既に完成された電極板における電極活物質層を透過型電子顕微鏡で観察し、結着物質である金属酸化物の結晶格子が、従来公知の活物質として知られる化合物の結晶格子と同様であれば、該結着物質である金属酸化物は、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物であると判断することができる。   In producing the electrode plate of the present invention, the presence or absence of a lithium ion insertion / release reaction of a metal oxide that is expected to be contained in the electrode active material layer can be confirmed as described above. Therefore, after confirming in advance, a metal oxide that exhibits a lithium ion insertion / release reaction is determined as a binder in the electrode active material layer. On the other hand, whether or not a metal oxide showing a lithium ion insertion / release reaction is contained in the electrode active material layer in the electrode plate that has already been completed can be confirmed as follows, for example. That is, it is possible to estimate what kind of metal oxide is contained in the sample by cutting the electrode active material layer to prepare a sample and performing composition analysis of the sample. Then, by forming a coating film made of the estimated metal oxide on a substrate such as glass and subjecting it to a cyclic voltammetry test, the metal oxide does not show a lithium ion insertion / desorption reaction. Can be confirmed. Alternatively, the electrode active material layer in the already completed electrode plate is observed with a transmission electron microscope, and the crystal lattice of the metal oxide as the binding material is the same as the crystal lattice of the compound known as a conventionally known active material If so, it can be determined that the metal oxide as the binding substance is a metal oxide exhibiting a lithium ion insertion / release reaction.

本発明において、電極活物質層中における活物質粒子と金属酸化物の配合比率は特に特定されず、使用される活物質粒子の種類や大きさ、金属酸化物の種類、電極に求められる機能などを勘案して適宜決定することができる。ただし、本発明における金属酸化物は、上述のとおり、リチウムイオン挿入脱離反応を示すものであることから、活物質粒子を集電体上に固着させるための結着物質としての役割のみならず、活物質としての役割も果たしうる。   In the present invention, the mixing ratio of the active material particles and the metal oxide in the electrode active material layer is not particularly specified, the type and size of the active material particles used, the type of metal oxide, the function required for the electrode, etc. Can be determined as appropriate. However, since the metal oxide in the present invention exhibits a lithium ion insertion / release reaction as described above, it not only plays a role as a binder for fixing the active material particles on the current collector. It can also play a role as an active material.

(その他の材料)
上記電極活物質層は、上述する活物質粒子および結着物質である金属酸化物のみから構成することが可能であるが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、さらなる添加剤が含有されていてもよい。たとえば、本発明の電極板は、導電材を使用することなく良好な導電性を発揮させることが可能であるが、より優れた導電性が望まれる場合や、活物質粒子の含有量を増大させたい場合などには、導電材を使用することが望ましい。
(Other materials)
The electrode active material layer can be composed only of the above-described active material particles and a metal oxide as a binder, but further additives are contained within a range not departing from the gist of the present invention. Also good. For example, the electrode plate of the present invention can exhibit good conductivity without using a conductive material, but when better conductivity is desired or the content of active material particles is increased. For example, it is desirable to use a conductive material.

上記導電材としては、通常、非水電解液二次電池用電極板に用いられるものを使用することができ、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック等の炭素材料が例示されるが、これに限定されるものではない。導電材の平均粒径は20nm〜50nm程度であることが好ましい。また異なる導電材としては炭素繊維(VGCF)が公知である。上記平均粒径は、活物質粒子の粒径を測定する方法と同様に、電子顕微鏡による実測から求められる算術平均により求められる。   As the conductive material, those usually used for electrode plates for non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used, and examples thereof include carbon materials such as acetylene black and carbon black such as ketjen black. It is not limited to. The average particle size of the conductive material is preferably about 20 nm to 50 nm. Carbon fiber (VGCF) is known as a different conductive material. The average particle diameter is obtained by an arithmetic average obtained from actual measurement using an electron microscope, as in the method of measuring the particle diameter of the active material particles.

導電材を電極活物質層に含有させる場合には、その含有量は特に限定されないが、一般的には、活物質粒子100重量部、あるいは活物質粒子および結着物質の総量100重量部に対して、導電材の割合が5重量部以上20重量部以下となるようにすることが望ましい。   In the case where the conductive material is contained in the electrode active material layer, the content is not particularly limited, but in general, with respect to 100 parts by weight of the active material particles or 100 parts by weight of the total amount of the active material particles and the binding material. Thus, it is desirable that the ratio of the conductive material be 5 parts by weight or more and 20 parts by weight or less.

また本発明は、樹脂製結着材を使用せずとも活物質粒子を集電体上に固着させることができるものであるが、これは電極活物質層に樹脂成分が含有されることを禁止する趣旨ではない。たとえば、電極板を用いて電池を組み立てる場合には、電解液を電極の細孔内部へしみこませる必要があり、この際、電解液の浸透性を向上させるために電極活物質層中に、樹脂成分を1〜10%ほど含有させる場合がある。このように、必要に応じて、本発明においても電極活物質層中に少量の樹脂材料を含有させてもよい。あるいは、結着物質として、金属酸化物に加え、樹脂製結着材も電極活物質層中に含有されていてもよい。   In the present invention, the active material particles can be fixed on the current collector without using a resin binder, but this prohibits the resin component from being contained in the electrode active material layer. It is not the purpose. For example, when assembling a battery using an electrode plate, it is necessary to immerse the electrolyte into the pores of the electrode. At this time, in order to improve the permeability of the electrolyte, a resin is contained in the electrode active material layer. The component may be contained in an amount of 1 to 10%. Thus, if necessary, a small amount of resin material may be contained in the electrode active material layer in the present invention. Alternatively, as the binder, in addition to the metal oxide, a resin binder may be contained in the electrode active material layer.

(直流抵抗測定)
本発明において、電極板の出入力特性は、製造された電極板の直流抵抗値(Ω)を測定することにより、評価することができる。即ち、電極板の直流抵抗値が、低くなるということは、電気的な導電パスが良好であることを意味し、その結果、出入力特性が向上したと理解することができる。上記直流抵抗値は、下記に示す方法で測定することができる。即ち、直流抵抗値の測定は、試験セルを用いて、次のように算出する。2種類の放電レート(たとえば放電レート1Cと5C)で放電試験を実施した場合において、放電開始後10秒後の電圧値(mV)を測定する。たとえば、放電レート1Cの条件での放電試験を実施した場合については電圧値(V1)(mV)、放電レート5Cの条件での放電試験を実施した場合についても、放電開始後10秒後の電圧値(V5)(mV)を測定する。そして、これらの測定値(V1,V5)と、放電レート1C、5Cそれぞれに対応する定電流値(I1,I5)(mA)に基づき、次に示す数1により、直流抵抗値(Ω)が算出される。
(DC resistance measurement)
In the present invention, the input / output characteristics of the electrode plate can be evaluated by measuring the DC resistance value (Ω) of the manufactured electrode plate. That is, when the DC resistance value of the electrode plate is low, it means that the electrical conductive path is good, and as a result, it can be understood that the input / output characteristics are improved. The DC resistance value can be measured by the following method. That is, the measurement of the direct current resistance value is calculated as follows using a test cell. When a discharge test is performed at two types of discharge rates (for example, discharge rates 1C and 5C), a voltage value (mV) 10 seconds after the start of discharge is measured. For example, the voltage value (V1) (mV) when the discharge test is performed under the condition of the discharge rate 1C, and the voltage 10 seconds after the start of the discharge when the discharge test is performed under the condition of the discharge rate 5C. The value (V5) (mV) is measured. Based on these measured values (V1, V5) and the constant current values (I1, I5) (mA) corresponding to the discharge rates 1C, 5C, the direct current resistance value (Ω) is expressed by the following equation (1). Calculated.

[非水電解液二次電池用電極板の製造方法]
次に、本発明の非水電解液二次電池用電極板の製造方法(以下、単に「本発明の製造方法」という場合がある)について説明する。本発明の製造方法は、まず、結着物質である金属酸化物の前駆体となる金属元素含有化合物、活物質粒子、および形状変化剤、あるいはさらに任意の添加剤を含む、電極活物質層形成液を調製する。そして本発明の製造方法は、上記電極活物質層形成液を集電体表面の所望の領域に塗布して塗膜を形成する塗布工程と、上記塗膜より電極活物質層を形成する電極活物質層形成工程と、を順に備える。
[Method for producing electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery]
Next, a method for producing the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “the production method of the present invention”) will be described. In the production method of the present invention, first, an electrode active material layer formation comprising a metal element-containing compound that becomes a precursor of a metal oxide as a binder, active material particles, and a shape change agent, or further an optional additive. Prepare the solution. The production method of the present invention includes an application step of applying the electrode active material layer forming liquid to a desired region of the current collector surface to form a coating film, and an electrode active material layer forming the electrode active material layer from the coating film. And a material layer forming step.

上記電極活物質層形成工程は、上記塗膜に含まれる溶媒を除去するとともに、上記塗膜中に含有される金属元素含有化合物を反応させて金属酸化物を生成し、該金属酸化物によって上記活物質粒子を上記集電体上に固着させることによって、上記集電体上に該金属酸化物と上記活物質粒子とを含有する電極活物質層を形成する工程であってよい。 In the electrode active material layer forming step, the solvent contained in the coating film is removed and a metal element-containing compound contained in the coating film is reacted to generate a metal oxide. It may be a step of forming an electrode active material layer containing the metal oxide and the active material particles on the current collector by fixing the active material particles on the current collector.

あるいは、本発明における電極活物質層形成工程は、塗布工程と上記電極活物質層形成工程との間に、任意の工程を設け、塗膜中の溶媒を除去した後に、電極活物質層形成工程を実施してもよい。即ち、電極活物質層形成工程は、予め溶媒の除去された塗膜中に含有される金属元素含有化合物を反応させて金属酸化物を生成し、該金属酸化物によって上記活物質粒子を上記集電体上に固着させることによって、上記集電体上に該金属酸化物と上記活物質粒子とを含有する電極活物質層を形成する工程であってもよい。   Alternatively, in the electrode active material layer forming step in the present invention, an optional step is provided between the coating step and the electrode active material layer forming step, and after removing the solvent in the coating film, the electrode active material layer forming step May be implemented. That is, in the electrode active material layer forming step, a metal element-containing compound contained in the coating film from which the solvent has been removed is reacted to generate a metal oxide, and the active material particles are collected by the metal oxide. It may be a step of forming an electrode active material layer containing the metal oxide and the active material particles on the current collector by being fixed on the current collector.

尚、本発明の製造方法は、正極板を製造する場合には、正極活物質層を集電体上に積層形成するために、上記電極活物質層形成液には、正極活物質粒子およびこれに適した金属元素含有化合物を添加し、また負極板を製造する場合には、負極活物質層を集電体上に積層形成するために、電極活物質層形成液には、負極活物質粒子およびこれに適した金属元素含有化合物を添加する。ただし、本発明の製造方法において、「正極」および「負極」を、まとめて「電極」として示す場合がある。   In the production method of the present invention, when producing a positive electrode plate, the positive electrode active material layer and the positive electrode active material layer are formed in the electrode active material layer forming liquid in order to form a positive electrode active material layer on the current collector. When a negative electrode plate is produced by adding a metal element-containing compound suitable for the electrode active material layer, the negative electrode active material particle is formed in the electrode active material layer forming liquid in order to form a negative electrode active material layer on the current collector. And a metal element-containing compound suitable for this is added. However, in the manufacturing method of the present invention, “positive electrode” and “negative electrode” may be collectively referred to as “electrode”.

従来の樹脂製結着材を用いるスラリー状の電極活物質層形成液とは異なり、本発明の非水電解液二次電池用電極板の製造方法において用いられる、金属元素含有化合物、活物質粒子および形状変化剤を含有して調製される電極活物質層形成液は、含有される活物質粒子の粒子径によらず、集電体への塗布性が良好に維持される程度の粘度が示される。したがって、従来の電極活物質層形成液では、粘度の著しい向上のため使用困難であった粒子径の小さい活物質粒子を、本発明の非水電解液二次電池用電極板の製造方法では、使用することができるようになった。また本発明の非水電解液二次電池用電極板の製造方法は、上記電極活物質層形成液の集電体への塗布性が良好であることから、所望の厚みに塗布することも可能となり、電極活物質層の薄膜化を可能とした。   Unlike the conventional slurry-like electrode active material layer forming liquid using a resin binder, the metal element-containing compound and the active material particles used in the method for producing an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention In addition, the electrode active material layer forming liquid prepared containing the shape change agent has a viscosity that can maintain good coatability on the current collector regardless of the particle size of the active material particles contained. It is. Therefore, in the conventional electrode active material layer forming liquid, the active material particles having a small particle diameter, which has been difficult to use due to a significant improvement in viscosity, are used in the method for producing an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention. It can be used now. In addition, the method for producing an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention can be applied to a desired thickness because the electrode active material layer forming liquid has good applicability to the current collector. Thus, the electrode active material layer can be made thin.

上記電極活物質層形成工程は、例えば、加熱工程、減圧乾燥工程、減圧加熱工程、あるいはこれらの組み合わせなどが例示されるが、これらに限定されず、集電体上に塗布された電極活物質層形成溶液により形成された塗膜を電極活物質層として形成可能な手段を実施する工程であれよい。例えば、上記電極活物質層形成工程は、上記塗膜中に含有される溶媒を除去する手段を実施し、次いで金属元素含有化合物を反応させる手段を実施するなど、2以上の手段を含んでもよい。   Examples of the electrode active material layer forming step include, but are not limited to, a heating step, a reduced pressure drying step, a reduced pressure heating step, or a combination thereof, and an electrode active material applied on a current collector. It may be a step of implementing means capable of forming a coating film formed by the layer forming solution as an electrode active material layer. For example, the electrode active material layer forming step may include two or more means such as a means for removing the solvent contained in the coating film and then a means for reacting the metal element-containing compound. .

上記電極活物質層形成工程が、加熱手段を実施する加熱工程である場合には、本発明の製造方法は、金属元素含有化合物が溶解する上記電極活物質層形成液を集電体上に塗布し、該金属元素含有化合物の熱分解開始温度以上の温度で加熱して熱分解させ、これに含まれる金属元素を酸化せしめてリチウム挿入脱離反応を示す金属酸化物を生成することができる。上記電極活物質層形成工程において、集電体上に生成される金属酸化物は、溶液中に含まれる活物質粒子を抱き込むように集電体上で塗膜化するため、活物質粒子を集電体上に固着させることができる。上記電極活物質層形成液中に含まれる活物質粒子や導電材粒子は、上記固着態様1に加え、固着態様2として示すように、粒子同士の直接の接触が良好に保たれた状態で固着される態様が含まれる。このように、固着態様1および2に示されるような固着の状態を可能とする要因は、本発明の製造方法において、金属元素含有化合物が溶媒に溶解されていること、且つ、活物質粒子等を混合した電極活物質層形成液を集電体上に塗布して電極活物質層を形成する際に、加熱などの手段により溶媒が除去され、生成される金属酸化物(結着物質)が、粒子間、あるいは粒子同士が直接に接触する接触部分の周囲に生成されることにあると推察される。この結果、本発明の製造方法は、導電性が良好で電気抵抗を低く保つことが可能な電極板を製造することができる。尚、本発明の製造方法において、電極活物質層形成溶液中に含まれる金属元素含有化合物は、溶媒に溶解した状態のものも含めて金属元素含有化合物と呼ぶ。   When the electrode active material layer forming step is a heating step for performing a heating means, the production method of the present invention applies the electrode active material layer forming solution in which the metal element-containing compound is dissolved onto the current collector. Then, the metal element-containing compound can be heated and decomposed at a temperature equal to or higher than the thermal decomposition start temperature, and the metal element contained therein can be oxidized to produce a metal oxide exhibiting a lithium insertion / elimination reaction. In the electrode active material layer forming step, the metal oxide produced on the current collector is coated on the current collector so as to embrace the active material particles contained in the solution. It can be fixed on the current collector. The active material particles and the conductive material particles contained in the electrode active material layer forming liquid are fixed in a state in which the direct contact between the particles is well maintained as shown in the fixing mode 2 in addition to the fixing mode 1. Embodiments to be included. As described above, the factors that enable the fixed state as shown in the fixing modes 1 and 2 are that the metal element-containing compound is dissolved in the solvent and the active material particles in the manufacturing method of the present invention. When forming the electrode active material layer by applying the electrode active material layer forming liquid mixed with the electrode to form the electrode active material layer, the solvent is removed by means such as heating, and the generated metal oxide (binding material) It is presumed that the particles are generated between the particles or around the contact portion where the particles are in direct contact with each other. As a result, the manufacturing method of the present invention can manufacture an electrode plate that has good conductivity and can keep electric resistance low. In addition, in the manufacturing method of this invention, the metal element containing compound contained in an electrode active material layer forming solution is called a metal element containing compound including the state melt | dissolved in the solvent.

活物質粒子:
上記電極活物質層形成液に含有される活物質粒子は、上述において既に説明した正極活物質粒子、あるいは負極活物質粒子と同様であるため、ここではその説明を割愛する。尚、本発明に用いられる電極活物質層形成液は、従来の樹脂製結着材を用いた電極活物質層形成液に比べて、平均粒径の小さい活物質粒子を用いた場合であっても粘度調整が容易である。特に、本発明の製造方法に用いられる電極活物質層形成液は、活物質粒子の粒子径が10μm以下、さらには1μm以下の小さいサイズのものを用いても、塗布性が低下するほどの粘度の上昇がみられないという望ましい特徴を有している。したがって、用いられる活物質粒子の粒子径は、所望の大きさを選択することができる。
Active material particles:
Since the active material particles contained in the electrode active material layer forming liquid are the same as the positive electrode active material particles or the negative electrode active material particles already described above, the description thereof is omitted here. The electrode active material layer forming liquid used in the present invention is a case where active material particles having a small average particle diameter are used as compared with an electrode active material layer forming liquid using a conventional resin binder. The viscosity can be easily adjusted. In particular, the electrode active material layer forming liquid used in the production method of the present invention has a viscosity that reduces applicability even when the active material particles have a particle size of 10 μm or less, and even 1 μm or less. It has a desirable feature that no increase in the level of Therefore, a desired size can be selected for the particle diameter of the active material particles used.

金属元素含有化合物:
上記電極活物質層形成液中に溶解される金属元素含有化合物は、電極活物質層中に含有され、結着物質として活物質粒子同士を固着させ、また、活物質粒子を集電体上に固着させ、且つ、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物の前駆体である。したがって、上記金属元素含有化合物は、溶液中に溶解された状態で基板上に塗布され、熱分解開始温度以上で加熱されたときに、上述する金属酸化物を生成することができるものであればよい。尚、使用する金属元素含有化合物から生成される金属酸化物が、リチウムイオン挿入脱離反応を示すか否かは、予備実験において、金属元素含有化合物を含有する溶液を基板上に塗布してこれを加熱することによって金属酸化物を形成し、上述するサイクリックボルタンメトリー法により確認することができる。
Metal element-containing compounds:
The metal element-containing compound dissolved in the electrode active material layer forming liquid is contained in the electrode active material layer, and the active material particles are fixed to each other as a binder, and the active material particles are placed on the current collector. It is a metal oxide precursor that is fixed and exhibits lithium ion insertion / release reaction. Therefore, the metal element-containing compound can be applied to the substrate in a state dissolved in a solution, and can generate the metal oxide described above when heated at a temperature equal to or higher than the thermal decomposition start temperature. Good. Whether or not the metal oxide produced from the metal element-containing compound to be used exhibits a lithium ion insertion / release reaction is determined by applying a solution containing the metal element-containing compound on the substrate in a preliminary experiment. Is heated to form a metal oxide, which can be confirmed by the cyclic voltammetry method described above.

たとえば、上記金属元素含有化合物の例としては、リチウム元素含有化合物と、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄またはチタンから選択されるいずれかの金属元素を含む金属元素含有化合物の1種あるいは2種以上との組み合わせが挙げられる。また本発明において用いられる金属元素含有化合物は、当該化合物内に炭素が含まれていない、無機金属元素含有化合物であってもよいし、あるいは当該化合物内に炭素が含まれて構成される有機金属元素含有化合物であってもよい。尚、本発明および本明細書において、無機金属元素含有化合物及び有機金属含有化合物は、まとめて、端に金属元素含有化合物と呼ばれる場合がある。   For example, as an example of the metal element-containing compound, one or more of a lithium element-containing compound and a metal element-containing compound containing any metal element selected from cobalt, nickel, manganese, iron or titanium The combination of is mentioned. Further, the metal element-containing compound used in the present invention may be an inorganic metal element-containing compound that does not contain carbon in the compound, or an organic metal constituted by containing carbon in the compound. It may be an element-containing compound. In the present invention and the present specification, the inorganic metal element-containing compound and the organic metal-containing compound are sometimes collectively referred to as a metal element-containing compound.

また金属元素含有化合物としては、リチウム元素あるいはコバルト等の他の金属元素の塩化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩、リン酸塩、臭素酸塩、炭酸塩等を挙げることができる。中でも、本発明においては、塩化物、硝酸塩、酢酸塩は汎用品として入手が容易なので、使用することが好ましい。とりわけ、硝酸塩は広範囲の種類の集電体に対して製膜性がよいので、好ましく使用される。上記金属元素含有化合物として、少なくもリチウム塩を用いることにより、リチウムイオン二次電池用の電極板の製造が容易になり好ましい。特に、上記金属元素含有化合物として、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄およびチタンのいずれかから選択される金属を含有する金属塩を1種以上と、リチウム塩とを用いることにより、リチウム複合金属酸化物を電極活物質層中に製造することができる。そして、該リチウム複合酸化物を、リチウムイオン二次電池用電極板における電極活物質層において結着物質として作用させるととともに、活物質としても作用させ得るため、出入力特性が向上し、且つ電極容量が増大した電極板を製造することが容易になるため好ましい。   Examples of the metal element-containing compound include chloride, nitrate, sulfate, perchlorate, acetate, phosphate, bromate, carbonate, etc. of other metal elements such as lithium element or cobalt. it can. Among them, in the present invention, chloride, nitrate, and acetate are preferably used because they are easily available as general-purpose products. In particular, nitrate is preferably used because it has good film forming properties for a wide variety of current collectors. It is preferable to use at least a lithium salt as the metal element-containing compound because it facilitates the production of an electrode plate for a lithium ion secondary battery. In particular, as the metal element-containing compound, by using one or more metal salts containing a metal selected from cobalt, nickel, manganese, iron and titanium, and a lithium salt, a lithium composite metal oxide Can be produced in the electrode active material layer. The lithium composite oxide can act as a binder in the electrode active material layer of the electrode plate for a lithium ion secondary battery, and can also act as an active material. This is preferable because it is easy to manufacture an electrode plate having an increased capacity.

例えば、集電体上に金属酸化物として、LiCoOを生成するための金属元素含有化合物としては、Li元素含有化合物、及びCo元素含有化合物を主原料として組み合わせて用いることができ、さらに、必要に応じてその他の原料を上記主原料と組み合わせて用いることもできる。上記Li元素含有化合物としては、例えば、クエン酸リチウム四水和物、過塩素酸リチウム三水和物、酢酸リチウム二水和物、硝酸リチウム、炭酸リチウム及びりん酸リチウム等が挙げられ、また、Co元素含有化合物としては、例えば、塩化コバルト(II)六水和物、蟻酸コバルト(II)二水和物、コバルト(III)アセチルアセトナート、コバルト(II)アセチルアセトナート二水和物、酢酸コバルト(II)四水和物、しゅう酸コバルト(II)二水和物、硝酸コバルト(II)六水和物、塩化コバルト(II)アンモニウム六水和物、亜硝酸コバルト(III)ナトリウム、炭酸コバルト及び硫酸コバルト(II)七水和物等が挙げられる。主原料として用いるLi元素含有化合物、及びCo元素含有化合物の組み合わせ割合(Li:Co=X:1)は、特に限定されないが、1≦X<2であることが好ましく、1≦X≦1.2であることがより好ましい。 For example, as a metal element-containing compound for generating LiCoO 2 as a metal oxide on a current collector, a Li element-containing compound and a Co element-containing compound can be used in combination as main raw materials, and further necessary Depending on the case, other raw materials may be used in combination with the main raw material. Examples of the Li element-containing compound include lithium citrate tetrahydrate, lithium perchlorate trihydrate, lithium acetate dihydrate, lithium nitrate, lithium carbonate, and lithium phosphate. Examples of the Co element-containing compound include cobalt (II) chloride hexahydrate, cobalt (II) formate dihydrate, cobalt (III) acetylacetonate, cobalt (II) acetylacetonate dihydrate, and acetic acid. Cobalt (II) tetrahydrate, cobalt (II) oxalate dihydrate, cobalt (II) nitrate hexahydrate, cobalt (II) ammonium chloride hexahydrate, sodium cobalt (III) nitrite, carbonic acid Examples thereof include cobalt and cobalt (II) sulfate heptahydrate. The combination ratio (Li: Co = X: 1) of the Li element-containing compound and the Co element-containing compound used as the main raw material is not particularly limited, but is preferably 1 ≦ X <2, and preferably 1 ≦ X ≦ 1. 2 is more preferable.

また例えば、集電体上に金属酸化物として、LiNiOを生成するための金属元素含有化合物としては、Li元素含有化合物、及びNi元素含有化合物を主原料として組み合わせて用いることができ、さらに、必要に応じてその他の原料を上記主原料と組み合わせて用いることもできる。Li元素含有化合物の例は、上述するLiCoOを生成する場合と同様であり、また、Ni元素含有化合物としては、例えば、塩化ニッケル(II)六水和物、酢酸ニッケル(II)四水和物、過塩素酸ニッケル(II)六水和物、臭化ニッケル(II)三水和物、硝酸ニッケル(II)六水和物、ニッケル(II)アセチルアセトナート二水和物、次亜りん酸ニッケル(II)六水和物、炭酸ニッケル、及び硫酸ニッケル(II)六水和物等が挙げられる。主原料として用いるLi元素含有化合物、及びNi元素含有化合物の組み合わせ割合(Li:Ni=X:1)は、特に限定されないが、1≦X<2であることが好ましく、1≦X≦1.2であることがより好ましい。 Further, for example, as a metal element-containing compound for generating LiNiO 2 as a metal oxide on a current collector, a Li element-containing compound and a Ni element-containing compound can be used in combination as main raw materials, If necessary, other raw materials can be used in combination with the main raw material. Examples of the Li element-containing compound are the same as in the case of producing LiCoO 2 described above. Examples of the Ni element-containing compound include nickel chloride (II) hexahydrate and nickel acetate (II) tetrahydrate. , Nickel (II) perchlorate hexahydrate, nickel (II) bromide trihydrate, nickel (II) nitrate hexahydrate, nickel (II) acetylacetonate dihydrate, hypophosphorous acid Examples thereof include nickel (II) acid hexahydrate, nickel carbonate, and nickel (II) sulfate hexahydrate. The combination ratio (Li: Ni = X: 1) of the Li element-containing compound and Ni element-containing compound used as the main raw material is not particularly limited, but is preferably 1 ≦ X <2, and preferably 1 ≦ X ≦ 1. 2 is more preferable.

また例えば、集電体上に金属酸化物としてLiMnを生成するための金属元素含有化合物としては、Li元素含有化合物、及びMn元素含有化合物を主原料として組み合わせて用いることができ、さらに、必要に応じてその他の原料を上記主原料と組み合わせて用いることもできる。Li元素含有化合物の例は、上述するLiCoOを生成する場合と同様であり、また、Mn元素含有化合物としては、例えば、酢酸マンガン(III)二水和物、硝酸マンガン(II)六水和物、硫酸マンガン(II)五水和物、しゅう酸マンガン(II)二水和物、炭酸マンガン、及びマンガン(III)アセチルアセトナート等が挙げられる。主原料として用いるLi元素含有化合物、及びMn元素含有化合物の組み合わせ割合(Li:Mn=X:1)は、特に限定されないが、0.5≦X<1であることが好ましく、0.5≦X≦0.6であることがより好ましい。 Also, for example, as a metal element-containing compound for generating LiMn 2 O 4 as a metal oxide on a current collector, a Li element-containing compound and a Mn element-containing compound can be used in combination as main raw materials, If necessary, other raw materials can be used in combination with the main raw material. Examples of the Li element-containing compound are the same as in the case of producing LiCoO 2 described above, and examples of the Mn element-containing compound include manganese acetate (III) dihydrate, manganese nitrate (II) hexahydrate. Products, manganese (II) sulfate pentahydrate, manganese (II) oxalate dihydrate, manganese carbonate, manganese (III) acetylacetonate and the like. The combination ratio (Li: Mn = X: 1) of the Li element-containing compound and the Mn element-containing compound used as the main raw material is not particularly limited, but is preferably 0.5 ≦ X <1, 0.5 ≦ More preferably, X ≦ 0.6.

また例えば、集電体上に金属酸化物としてLiFeOを生成するための金属元素含有化合物としては、Li元素含有化合物、及びFe元素含有化合物を主原料として組み合わせて用いることができ、さらに、必要に応じてその他の原料を上記主原料と組み合わせて用いることもできる。Li元素含有化合物の例は、上述するLiCoOを生成する場合と同様であり、また、Fe元素含有化合物としては、例えば、塩化鉄(II)四水和物、クエン酸鉄(III)、酢酸鉄(II)、しゅう酸鉄(II)二水和物、硝酸鉄(III)九水和物、乳酸鉄(II)三水和物、及び硫酸鉄(II)七水和物等が挙げられる。主原料として用いるLi元素含有化合物、及びFe元素含有化合物の組み合わせ割合(Li:Fe=X:1)は、特に限定されないが、1≦X<2であることが好ましく、1≦X≦1.2であることがより好ましい。 Further, for example, as a metal element-containing compound for generating LiFeO 2 as a metal oxide on a current collector, a Li element-containing compound and a Fe element-containing compound can be used in combination as main raw materials, and further necessary Depending on the case, other raw materials may be used in combination with the main raw material. Examples of the Li element-containing compound are the same as in the case of producing LiCoO 2 described above. Examples of the Fe element-containing compound include iron chloride (II) tetrahydrate, iron (III) citrate, and acetic acid. Examples include iron (II), iron (II) oxalate dihydrate, iron (III) nitrate nonahydrate, iron (II) lactate trihydrate, and iron (II) sulfate heptahydrate. . The combination ratio (Li: Fe = X: 1) of the Li element-containing compound and the Fe element-containing compound used as the main raw material is not particularly limited, but is preferably 1 ≦ X <2, and preferably 1 ≦ X ≦ 1. 2 is more preferable.

また例えば、集電体上に金属酸化物としてLiTi12を生成するための金属元素含有化合物としては、Li元素含有化合物、及びTi元素含有化合物を主原料として組み合わせて用いることができ、さらに、必要に応じてその他の原料を上記主原料と組み合わせて用いることもできる。Li元素含有化合物の例は、上述するLiCoOを生成する場合と同様であり、また、Ti元素含有化合物としては、例えば、四塩化チタン、チタンキレート剤、及びチタンアセチルアセトナート等が挙げられる。主原料として用いるLi元素含有化合物、及びTi元素含有化合物の組み合わせ割合(Li:Ti=X:1)は、特に限定されないが、0.8≦X<2であることが好ましく、0.8≦X≦1.0であることがより好ましい。 Further, for example, as a metal element-containing compound for generating Li 4 Ti 5 O 12 as a metal oxide on a current collector, a Li element-containing compound and a Ti element-containing compound can be used in combination as main raw materials. Furthermore, if necessary, other raw materials can be used in combination with the main raw material. Examples of the Li element-containing compound are the same as in the case of producing LiCoO 2 described above, and examples of the Ti element-containing compound include titanium tetrachloride, a titanium chelating agent, and titanium acetylacetonate. The combination ratio (Li: Ti = X: 1) of the Li element-containing compound and the Ti element-containing compound used as the main raw material is not particularly limited, but is preferably 0.8 ≦ X <2, and 0.8 ≦ More preferably, X ≦ 1.0.

上述する電極活物質層形成液において、溶媒中における、添加される1種または2種以上の金属元素含有化合物の添加量の合計の比率は、0.01〜5mol/L、特に0.1〜2mol/Lが好ましい。上記濃度が0.01mol/L以上であることにより、集電体と該集電体表面で生成される電極活物質層とが良好に密着し、活物質粒子の固着が図られる。また、上記濃度が、5mol/L以下であることにより、上記電極活物質層形成液は集電体表面へ良好に塗布できる程度の良好な粘度を維持することができ、均一な塗膜が形成される。   In the electrode active material layer forming liquid described above, the ratio of the total amount of one or more metal element-containing compounds added in the solvent is 0.01 to 5 mol / L, particularly 0.1 to 5 mol / L. 2 mol / L is preferred. When the concentration is 0.01 mol / L or more, the current collector and the electrode active material layer generated on the surface of the current collector are satisfactorily adhered, and the active material particles are fixed. Further, when the concentration is 5 mol / L or less, the electrode active material layer forming liquid can maintain a good viscosity enough to be applied to the current collector surface, and a uniform coating film is formed. Is done.

形状変化剤:
上記電極活物質層形成工程において生成される金属酸化物を、複数の活物質粒子を被覆する被覆層とし、且つ、該被覆層の表面に複数の突起が存在するよう形成する手段の1つとして、電極活物質層形成液に、形状変化剤を添加する方法が挙げられる。上記形状変化剤としては、カップリング剤が好適であり、特にシラン系カップリング剤あるいはチタネート系カップリング剤あるいはアルミニウム系カップリング剤が好ましい。上記形状変化剤の使用により、本発明の一態様である、被覆層の活物質粒子とは反対側の面が縮み寄って隆起する形態も得られやすい。
Shape change agent:
As one of means for forming the metal oxide generated in the electrode active material layer forming step as a coating layer covering a plurality of active material particles, and forming a plurality of protrusions on the surface of the coating layer And a method of adding a shape-changing agent to the electrode active material layer forming liquid. As the shape change agent, a coupling agent is preferable, and a silane coupling agent, titanate coupling agent, or aluminum coupling agent is particularly preferable. By using the shape change agent, it is easy to obtain a form in which the surface of the coating layer opposite to the active material particles is contracted and raised, which is one embodiment of the present invention.

上記シラン系カップリング剤としては、例えば、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・塩酸塩、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、アミノシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、オクタデシルジメチル[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン等が挙げられる。   Examples of the silane coupling agent include γ- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, and β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl. Trimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, γ-glycidoxy Propyltrimethoxysilane, aminosilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, hexamethyldisilazane, γ-anilinopropyltrimethoxy Sisilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, octadecyldimethyl [3- (trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxy Examples include silane, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, and trimethylchlorosilane.

上記チタネート系カップリング剤としては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル)ビス(ジ−トリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリ(N−アミドエチル・アミノエチル)チタネート、ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート、ジイソステアロイルエチレンチタネート等が挙げられる。   Examples of the titanate coupling agent include isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tridodecylbenzenesulfonyl titanate, isopropyl tris (dioctylpyrophosphate) titanate, tetraisopropyl bis (dioctyl phosphite) titanate, tetraoctyl bis (ditridecyl phosphite). Phyto) titanate, tetra (2,2-diallyloxymethyl) bis (di-tridecyl) phosphite titanate, bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate, bis (dioctylpyrophosphate) ethylene titanate, isopropyltrioctanoyl titanate, isopropyl Dimethacrylisostearoyl titanate, isopropylisostearoyl diacryl titanate DOO, isopropyl tri (dioctyl phosphate) titanate, isopropyl tricumylphenyl titanate, isopropyl tri (N- amidoethyl-aminoethyl) titanate, dicumyl phenyloxy acetate titanate, diisostearoyl ethylene titanate.

上記アルミニウム系カップリング剤としては、例えば、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等が挙げられる。   Examples of the aluminum coupling agent include acetoalkoxyaluminum diisopropylate.

(その他の添加剤)
また上記電極活物質層形成液には、上述する活物質粒子、金属元素含有化合物、および形状変化剤以外にも、導電材、分散剤、可塑剤あるいは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、その他の添加剤を添加してもよい。上記導電材および分散剤、可塑剤を除くその他の添加剤は、本発明の電極活物質層の説明において記載した内容と同様のものを用いることができる。
(Other additives)
In addition to the active material particles, the metal element-containing compound, and the shape change agent described above, the electrode active material layer forming liquid includes a conductive material, a dispersant, a plasticizer, or a range that does not depart from the spirit of the present invention. Other additives may be added. As the other additives except the conductive material, the dispersant, and the plasticizer, the same materials as described in the description of the electrode active material layer of the present invention can be used.

導電材を電極活物質層形成液に添加する場合には、集電体表面上において生成される活物質粒子、あるいは活物質粒子および形成が予定される金属酸化物の総量100重量部に対して、導電材の添加量が5重量部〜20重量部であることが望ましい。尚、上述は、20重量を超えて導電材を添加することを除外する趣旨ではない。   When the conductive material is added to the electrode active material layer forming liquid, the active material particles generated on the current collector surface, or the active material particles and the total amount of metal oxides scheduled to be formed are 100 parts by weight. In addition, the addition amount of the conductive material is desirably 5 to 20 parts by weight. In addition, the above is not the meaning which excludes adding a conductive material exceeding 20 weight.

上記分散剤は、電極活物質層形成液に添加される活物質粒子や導電剤などを、該形成液中で良好に分散させるために用いられる。上記分散剤としては、トルエンなどの芳香族溶剤、アミンなどのケトン系溶媒、エステル、エーテル溶媒、アミドなどの溶媒又は水などが挙げられる。 The dispersant is used to satisfactorily disperse the active material particles and the conductive agent added to the electrode active material layer forming liquid in the forming liquid. Examples of the dispersant include aromatic solvents such as toluene, ketone solvents such as amines, solvents such as esters, ether solvents, amides, and water.

上記可塑剤は、電極活物質層層形成液のインキとしての性能を確保する時間、所謂ポットライフを充分にするために電極活物質層層形成液に添加される。上記可塑剤の例としては、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジブチルのようなフタル酸エステルやアジピン酸エステルやグリセリン酸エステル、クエン酸エステル等の有機酸エステル類、リン酸トリオクチル等のリン酸エステル類や流動パラフィン、固形ワックス、ミネラルオイル等が挙げられる。尚、これらを単独で使用しても或いは混合物として使用してもよい。   The plasticizer is added to the electrode active material layer forming liquid in order to ensure the so-called pot life for ensuring the performance of the electrode active material layer forming liquid as an ink. Examples of the plasticizer include phthalic acid esters such as dioctyl phthalate, diheptyl phthalate and dibutyl phthalate, organic acid esters such as adipic acid ester, glyceric acid ester and citrate ester, and phosphorous such as trioctyl phosphate. Examples include acid esters, liquid paraffin, solid wax, mineral oil, and the like. These may be used alone or as a mixture.

(溶媒)
上記電極活物質層形成液を調製するために用いられる溶媒としては、特に限定されないが、例えば、水、あるいは、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、プロパノール、ブタノール等の総炭素数が5以下の低級アルコール、アセチルアセトン、ジアセチル、ベンゾイルアセトン等のジケトン類、アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、ベンゾイル酢酸エチル、ベンゾイル蟻酸エチル等のケトエステル類、トルエン、およびこれらの混合溶媒等を挙げることができる。
(solvent)
The solvent used for preparing the electrode active material layer forming liquid is not particularly limited. For example, water or a lower alcohol having a total carbon number of 5 or less, such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, propanol, and butanol. And diketones such as acetylacetone, diacetyl and benzoylacetone, ketoesters such as ethyl acetoacetate, ethyl pyruvate, ethyl benzoylacetate and ethyl benzoylformate, toluene, and a mixed solvent thereof.

尚、上記電極活物質層形成液は、集電体上に形成が予定される電極活物質層における活物質粒子、金属酸化物、あるいはさらに必要に応じて導電材などのその他の添加剤が必要量含まれるように勘案して、これらの配合量が決定される。その際、溶媒に添加される溶質(即ち、活物質粒子、金属元素含有化合物および任意の添加剤)の比率は、塗布工程において集電体上への塗布性及び、電極活物質層形成工程における溶媒の除去を勘案し、適宜調整する。一般的には、電極活物質層形成液を100重量%としたときに、含有される溶質の総量は、30〜70重量%となるよう調整される。   In addition, the electrode active material layer forming liquid requires active material particles, metal oxides, or other additives such as a conductive material as required in the electrode active material layer to be formed on the current collector. These amounts are determined in consideration of being included in the amounts. At that time, the ratio of the solute added to the solvent (that is, the active material particles, the metal element-containing compound, and the optional additive) depends on the coating property on the current collector and the electrode active material layer forming step in the coating step. Adjust as appropriate in consideration of removal of the solvent. Generally, when the electrode active material layer forming liquid is 100% by weight, the total amount of solutes contained is adjusted to be 30 to 70% by weight.

次に、以上のとおり調製された電極活物質層形成液を、集電体上に塗布して塗膜を形成する。尚、本発明の製造方法において用いられる集電体は、上記非水電解液二次電池用電極板に用いられる集電体と同様であるため、ここではその説明を割愛する。   Next, the electrode active material layer forming liquid prepared as described above is applied onto a current collector to form a coating film. The current collector used in the production method of the present invention is the same as the current collector used in the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and the description thereof is omitted here.

本発明の製造方法における塗布工程では、溶液の塗布方法として公知の塗布方法を、適宜選択して実施することができる。たとえば、印刷法、スピンコート、ディップコート、バーコート、スプレーコート等によって、集電体表面の任意の領域に上記電極活物質層形成液を塗布して塗膜を形成することができる。また、集電体表面が多孔質であったり、凹凸が多数設けられていたり、三次元立体構造を有したりする場合には、塗布方法は、上記方法以外であって例えば手動で塗布する方法も可能である。尚、本発明において使用する集電体は、必要に応じて、予めコロナ処理や酸素プラズマ処理等を行うことで、電極活物質層の製膜性をさらに改善することができるため好ましい。   In the coating step in the production method of the present invention, a known coating method can be appropriately selected and implemented as a solution coating method. For example, the electrode active material layer forming liquid can be applied to any region of the current collector surface to form a coating film by printing, spin coating, dip coating, bar coating, spray coating, or the like. In addition, when the current collector surface is porous, has a large number of irregularities, or has a three-dimensional structure, the coating method is other than the above method, for example, a manual coating method. Is also possible. Note that the current collector used in the present invention is preferable because corona treatment, oxygen plasma treatment, and the like can be performed in advance as necessary to further improve the film forming property of the electrode active material layer.

上記電極活物層層形成液の集電体への塗布量は、製造される電極板の用途等に応じて任意に決めることができる。本発明における電極活物質層は、上述のとおり非常に薄く形成することが可能であるため、薄膜化を図りたい場合には、最終的な電極活物質層の厚みが300nm〜150μm、特には500nm〜100μm程度となるように薄く塗布してよい。以上の通り、基板に電極層形成用溶液を塗布することにより、結着物質である金属酸化物の前駆体である金属元素含有化合物が含有される電極活物質層形成用の塗膜が形成される。   The amount of the electrode active material layer forming liquid applied to the current collector can be arbitrarily determined according to the application of the electrode plate to be produced. Since the electrode active material layer in the present invention can be formed very thin as described above, when it is desired to reduce the thickness, the final electrode active material layer has a thickness of 300 nm to 150 μm, particularly 500 nm. You may apply | coat thinly so that it may be set to about ~ 100 micrometers. As described above, a coating film for forming an electrode active material layer containing a metal element-containing compound that is a precursor of a metal oxide that is a binder is formed by applying an electrode layer forming solution to a substrate. The

上記塗布工程と、電極活物質層形成工程との間、あるいは、電極活物質層形成工程の後には、さらにプレス工程を実施してもよい。上記プレス工程は、集電体上に形成された上記電極活物質層形成用塗膜を、必要に応じて乾燥させて溶媒を除去し、その後、プレスすることによって実施することができる。したがって、プレス工程後に電極活物質層形成工程を実施する場合には、該電極活物質層形成工程前に予め、塗膜中の溶媒の一部または全部が除去されていてよい。プレス方法は、従来の樹脂製結着材が含まれるスラリー状の電極活物質層形成液を集電体上に塗布して乾燥させ、次いで実施されるプレスと同様の方法で実施することができるが、これに限定されない。このように本発明の製造方法は、プレス工程を実施することによって、最終的に製造される電極板における電極活物質層の空隙率を調整し、また体積当たりのエネルギー密度を増加させることができる。   A pressing step may be further performed between the coating step and the electrode active material layer forming step or after the electrode active material layer forming step. The said press process can be implemented by drying the said coating film for electrode active material layer formation formed on the electrical power collector as needed, removing a solvent, and pressing it after that. Therefore, when performing an electrode active material layer formation process after a press process, a part or all of the solvent in a coating film may be removed beforehand before this electrode active material layer formation process. The pressing method can be carried out in the same manner as the press performed by applying a slurry-like electrode active material layer forming liquid containing a conventional resin binder on the current collector and drying it. However, it is not limited to this. Thus, the manufacturing method of the present invention can adjust the porosity of the electrode active material layer in the finally manufactured electrode plate and increase the energy density per volume by performing the pressing step. .

次に、上記塗布工程において形成された塗膜から電極活物質層を形成するための電極活物質層形成工程について、該塗膜を加熱する加熱工程を例に説明する。本加熱工程は、上記塗膜中に存在する金属元素含有化合物を熱分解するとともに酸化させ、且つ、該塗膜中に含まれる溶媒を除去することを目的に行われる(ただし、加熱工程前にプレス工程を実施する場合には、溶媒は実質的にはプレス前における乾燥で予め除去されている)。加熱方法としては、後述する加熱温度で、塗膜を加熱することができる加熱方法あるいは加熱装置であれば、特に限定されず、適宜選択して実施することができる。具体的な例としては、ホットプレート、オーブン、加熱炉、赤外線ヒーター、ハロゲンヒーター、熱風送風機等のいずれかを使用するか、あるいは2以上を組み合わせて使用する方法を挙げることができる。用いられる集電体が平面状である場合には、加熱工程は、ホットプレート等を使用することが好ましい。尚、ホットプレートを用いて加熱する場合には、塗膜面側が、ホットプレート面と接しない向きに設置して加熱することが好ましい。上記加熱温度は用いられる金属元素含有化合物の種類によって異なるが、上記塗膜を通常150℃〜800℃の温度範囲において加熱することにより良好に金属元素含有化合物の熱分解が行われ、速やかに金属酸化物が生成される。生成された金属酸化物は、リチウムイオン挿入脱離反応を示すことから、結晶性の金属酸化物であると理解される。   Next, the electrode active material layer forming step for forming the electrode active material layer from the coating film formed in the coating step will be described by taking a heating step for heating the coating film as an example. This heating step is carried out for the purpose of thermally decomposing and oxidizing the metal element-containing compound present in the coating film, and removing the solvent contained in the coating film (but before the heating step) When carrying out the pressing step, the solvent is substantially removed beforehand by drying before pressing). The heating method is not particularly limited as long as it is a heating method or a heating apparatus capable of heating the coating film at a heating temperature described later, and can be appropriately selected and carried out. Specific examples include a method of using a hot plate, an oven, a heating furnace, an infrared heater, a halogen heater, a hot air blower, or the like, or a combination of two or more. When the current collector to be used is planar, it is preferable to use a hot plate or the like for the heating step. In addition, when heating using a hot plate, it is preferable to install and heat the coating film surface side in a direction not in contact with the hot plate surface. The heating temperature varies depending on the type of the metal element-containing compound used. However, the metal element-containing compound is favorably thermally decomposed by heating the coating film in a temperature range of 150 ° C. to 800 ° C. An oxide is produced. The generated metal oxide is understood to be a crystalline metal oxide because it exhibits a lithium ion insertion / release reaction.

ここで一般的に、結晶性の金属酸化物を生成する場合には、少なくとも約800℃以上の温度で上記塗膜を加熱する必要がある。これに対し、本発明の製造方法において、700℃以下、さらには600℃以下、特には、400℃以下という低い加熱温度においても、結晶性の金属酸化物が生成されるのは、本発明の製造方法の特徴的な点の1つといえる。尚、上記結晶性の金属酸化物には、微結晶状態のものも含まれる。本発明者らの研究によれば、活物質粒子が含まれない以外は、電極活物質層形成液と同様に調整した試験溶液を用いて、本発明の製造方法における塗布工程、および加熱工程を実施した場合にも、リチウムイオン挿入脱離反応を示す結晶性の金属酸化物(以下、金属酸化物A)が生成されることがわかった。また、これに加え、活物質粒子が含まれる電極活物質層形成液を用いて、集電体上に電極活物質層を形成した場合には、該電極活物質層中に含まれる結着物質である金属酸化物(以下、本段落において「金属酸化物B」)は、リチウムイオン挿入脱離反応を示すとともに、上記金属酸化物Aよりも優れた放電容量(μAh)を示すことを見出した。金属酸化物Bに示される放電容量(μAh)は、金属酸化物Bの理論値に極めて近い値まで示される傾向にある。700℃以下、さらには600℃以下、特には、400℃以下という低い加熱温度において、このように放電容量の高い(即ち、結晶性の優れた)金属酸化物を生成することができるという点は、本発明の製造方法の特筆すべき有利な点である。上述する加熱温度と、生成される金属酸化物の結晶性の発達との関係は、以下のとおり推測される。即ち、電極活物質層形成液中には、活物質粒子が含有されているため、生成される金属酸化物は、該活物質粒子の結晶性に追従して、700℃以下、さらには600℃以下、特には、400℃以下の加熱温度であってもリチウム挿入脱離反応が可能で、結晶性の高い金属酸化物となると推測される。特に、生成される金属酸化物と混合される活物質粒子の化学組成が同じ場合には、この追従作用が顕著であると推測される。   Here, generally, when producing a crystalline metal oxide, it is necessary to heat the coating film at a temperature of at least about 800 ° C. or higher. On the other hand, in the production method of the present invention, the crystalline metal oxide is generated even at a low heating temperature of 700 ° C. or lower, further 600 ° C. or lower, particularly 400 ° C. or lower. This is one of the characteristic points of the manufacturing method. Note that the crystalline metal oxide includes a microcrystalline state. According to the study by the present inventors, the coating step and the heating step in the production method of the present invention were carried out using a test solution prepared in the same manner as the electrode active material layer forming liquid except that the active material particles were not included. It was also found that a crystalline metal oxide (hereinafter referred to as metal oxide A) exhibiting a lithium ion insertion / elimination reaction was produced even when carried out. In addition to this, when the electrode active material layer is formed on the current collector using the electrode active material layer forming liquid containing the active material particles, the binder contained in the electrode active material layer It was found that the metal oxide (hereinafter referred to as “metal oxide B” in this paragraph) exhibits a lithium ion insertion / release reaction and a discharge capacity (μAh) superior to that of the metal oxide A. . The discharge capacity (μAh) shown in the metal oxide B tends to be shown to a value very close to the theoretical value of the metal oxide B. The point that a metal oxide having such a high discharge capacity (that is, excellent crystallinity) can be produced at a heating temperature as low as 700 ° C. or less, further 600 ° C. or less, particularly 400 ° C. or less. This is a notable advantage of the production method of the present invention. The relationship between the heating temperature described above and the development of crystallinity of the metal oxide produced is estimated as follows. That is, since the active material particles are contained in the electrode active material layer forming liquid, the generated metal oxide follows the crystallinity of the active material particles, and is 700 ° C. or lower, further 600 ° C. In particular, it is presumed that lithium insertion / extraction reaction is possible even at a heating temperature of 400 ° C. or lower, and a highly crystalline metal oxide is obtained. In particular, when the chemical composition of the active material particles to be mixed with the generated metal oxide is the same, this follow-up action is assumed to be remarkable.

上記加熱工程は、加熱温度を400℃以下で実施することにより、集電体の選択範囲が広がり、種々の集電体上に電極活物質層を直接に形成することができる点、および、実施温度が低いということによりコストメリットが向上する点など種々の効果が発揮されるため、好ましい。   The heating step is performed at a heating temperature of 400 ° C. or less, so that the selection range of the current collector is widened, and the electrode active material layer can be directly formed on various current collectors. Since various effects, such as the point that cost merit improves by having low temperature, are preferable.

尚、上記加熱温度は、予備的に、使用が予定される金属元素含有化合物が溶解された溶液を適当な基板上に塗布して加熱し、基板上に積層される膜を削って試料とし、組成分析を行い、金属元素と酸素の含有比率を測定することによって、金属酸化物が形成されているかどうかを判断することができる。そして、金属酸化物が生成されていた場合には、用いられた金属元素含有化合物が、基板上で熱分解開始温度以上の温度で加熱されたことが確認される。即ち、本発明において「金属元素含有化合物の熱分解開始温度」とは、加熱により金属元素含有化合物が分解され、金属元素の酸化が開始する温度、と理解することができる。   In addition, the heating temperature is preliminarily applied to a suitable substrate with a solution in which a metal element-containing compound to be used is dissolved and heated, and a film laminated on the substrate is scraped and used as a sample. By performing composition analysis and measuring the content ratio of the metal element and oxygen, it can be determined whether or not a metal oxide is formed. And when the metal oxide was produced | generated, it was confirmed that the used metal element containing compound was heated at the temperature more than thermal decomposition start temperature on a board | substrate. That is, in the present invention, the “thermal decomposition start temperature of the metal element-containing compound” can be understood as a temperature at which the metal element-containing compound is decomposed by heating and the oxidation of the metal element starts.

また、上記加熱工程において、加熱温度を決定する際には、さらに、用いられる集電体、活物質粒子、導電材などの耐熱性も勘案することが望ましい。たとえば、一般的に正極板の集電体として用いられるアルミ箔の耐熱性は、660℃前後であるため、上記加熱温度が660℃を超える場合には、集電体を損傷するおそれがある。したがって、用いられる集電体、活物質粒子などを先に決定し、これらの耐熱性を勘案して、これらの耐熱温度と熱分解開始温度とを勘案して、金属元素含有化合物を選択してもよい。尚、本発明の製造方法に関し、「加熱温度」とは、加熱工程における最高温度を意味する。また加熱工程における加温の態様は、例えば、除々に昇温し、あるいは、一定の温度で加熱し、あるいは、段階的な温度で加熱してよく、任意に決定することができる。   In the heating step, when determining the heating temperature, it is desirable to further consider the heat resistance of the current collector, active material particles, conductive material, and the like used. For example, since the heat resistance of an aluminum foil generally used as a current collector for a positive electrode plate is around 660 ° C., the current collector may be damaged if the heating temperature exceeds 660 ° C. Therefore, the current collector, active material particles, etc. to be used are determined first, taking into account their heat resistance, taking into account their heat resistant temperature and thermal decomposition starting temperature, and selecting a metal element-containing compound. Also good. In the production method of the present invention, “heating temperature” means the highest temperature in the heating step. The heating mode in the heating step may be arbitrarily determined, for example, by gradually increasing the temperature, heating at a constant temperature, or heating at a stepped temperature.

本発明の電極板は、上述のとおり製造された電極活物質層に、さらに樹脂成分を含有させてもよい。電極活物質層にさらに樹脂成分を含有させる方法は、例えば、樹脂混合液を、電極活物質層の表面に塗布し、あるいは、樹脂混合液槽に電極板を浸漬させて、該樹脂混合液を電極活物質層の空隙に浸透させ、次いで、乾燥させることによって、電極活物質層に含浸する上記樹脂混合液の溶媒を除去し、樹脂成分だけを、電極活物質層の内部に残留させる方法が挙げられる。このように、電極活物質層中に樹脂成分を含有する本発明の電極板であれば、樹脂成分の存在により、電極板の曲げ耐性が向上し、加工特性を向上させることが可能である。また、特に上記樹脂成分が、従来使用されていた樹脂製結着材である場合には、集電体に対する電極活物質層の膜密着性をより向上させることができる。   The electrode plate of the present invention may further contain a resin component in the electrode active material layer produced as described above. For example, the electrode active material layer may further contain a resin component by, for example, applying a resin mixed solution to the surface of the electrode active material layer or immersing an electrode plate in a resin mixed solution tank, A method of removing the solvent of the resin mixed solution impregnated in the electrode active material layer by infiltrating the gaps in the electrode active material layer and then drying, and leaving only the resin component inside the electrode active material layer. Can be mentioned. Thus, if it is the electrode plate of this invention which contains a resin component in an electrode active material layer, the bending tolerance of an electrode plate will improve by presence of a resin component, and it can improve a process characteristic. In particular, when the resin component is a conventionally used resin binder, the film adhesion of the electrode active material layer to the current collector can be further improved.

上記樹脂混合液に含まれる樹脂材料として、例えば、PVDFなどの従来の樹脂製結着材、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメトキシセルロース(CMC)や、上記粘度調整剤に挙げるものなどを選択することができるが、これに限定されない。また上記樹脂材料は、電極活物質層における空隙内に浸透可能なサイズを適宜選択する。また、樹脂混合液の溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、プロパノール、ブタノール等の総炭素数が5以下の低級アルコール、アセチルアセトン、ジアセチル、ベンゾイルアセトン等のジケトン類、アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、ベンゾイル酢酸エチル、ベンゾイル蟻酸エチル等のケトエステル類、Nーメチルピロリドン(NMP)などのピロリドン類、トルエン、およびこれらの混合溶媒、水等などを用いることができ、該溶媒に、樹脂材料を混合させて、樹脂混合液を調製することができる。   As the resin material contained in the resin mixed solution, for example, a conventional resin binder such as PVDF, styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethoxy cellulose (CMC), or those listed in the viscosity modifier are selected. However, the present invention is not limited to this. The resin material is appropriately selected to have a size that can penetrate into the voids in the electrode active material layer. Examples of the solvent for the resin mixture include lower alcohols having a total carbon number of 5 or less such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, propanol, and butanol, diketones such as acetylacetone, diacetyl, and benzoylacetone, ethyl acetoacetate, and pyrubin. Ketoesters such as ethyl acetate, ethyl benzoylacetate and ethyl benzoylformate, pyrrolidones such as N-methylpyrrolidone (NMP), toluene, a mixed solvent thereof, water, and the like can be used. Can be mixed to prepare a resin mixed solution.

電極活物質層中に含有される樹脂成分の量は、電極板の出入力性能を低下させない程度に調整することが望ましい。即ち、樹脂材料が電極活物質層に含有される本発明の電極板を製造する際には、本発明で特定される細孔径、あるいは空隙率が確保される量となるよう調整する。   The amount of the resin component contained in the electrode active material layer is desirably adjusted to such an extent that the input / output performance of the electrode plate is not deteriorated. That is, when manufacturing the electrode plate of the present invention in which the resin material is contained in the electrode active material layer, the pore diameter or porosity specified in the present invention is adjusted to an amount that can be ensured.

[非水電解液二次電池]
本発明の非水電解液二次電池は、一般的には、図8に例示するように、集電体55の一方面側に電極活物質層54が設けられてなる正極板50及びこれに組み合わされる集電体1の一方面側に電極活物質層2が設けられてなる電極板10(即ち、図8中、電極板10は負極板である)と、これらの間にポリエチレン製多孔質フィルムのようなセパレータ70とが設けられる。そして、これらが外装81、82内に収納され、且つ、外装81、82内に非水電解液90が充填された状態で密封されて製造されて、非水電解液二次電池100が構成される。
[Nonaqueous electrolyte secondary battery]
In general, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode plate 50 in which an electrode active material layer 54 is provided on one surface side of a current collector 55, as illustrated in FIG. An electrode plate 10 in which the electrode active material layer 2 is provided on one side of the current collector 1 to be combined (that is, in FIG. 8, the electrode plate 10 is a negative electrode plate), and a polyethylene porous material therebetween. A separator 70 such as a film is provided. These are housed in the outer casings 81 and 82 and sealed and manufactured in a state where the outer casings 81 and 82 are filled with the non-aqueous electrolyte 90, thereby forming the non-aqueous electrolyte secondary battery 100. The

(電極板)
本発明の非水電解液二次電池は、特に、正極板及び負極板の少なくとも一方が、上述する本発明の非水電解液二次電池用電極板を用いることを特徴とする。
(Electrode plate)
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is particularly characterized in that at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate uses the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention described above.

特に、従来、負極板が炭素質材料より構成される場合には、これにあわせて正極板の導電性を上げるために正極板に導電材料を多量に添加することが一般的であったが、このために正極板の空隙率が低下し、電解液の浸透性が低下することにより電池の出力を増大させることが困難であった。しかしながら本発明の電極板は高出入力可能な電極板であるので、これを正極板として用いた場合には、従来のように導電材を多量に用いることなく、あるいは導電材を全く用いることなく、良好な導電性及び高出入力化を可能とする。   In particular, conventionally, when the negative electrode plate is composed of a carbonaceous material, it has been common to add a large amount of conductive material to the positive electrode plate in order to increase the conductivity of the positive electrode plate accordingly. For this reason, the porosity of the positive electrode plate is lowered, and the permeability of the electrolytic solution is lowered, so that it is difficult to increase the output of the battery. However, since the electrode plate of the present invention is an electrode plate capable of high input / output, when this is used as a positive electrode plate, a large amount of conductive material is not used as in the prior art, or no conductive material is used at all. Good electrical conductivity and high input / output can be achieved.

また非水電解液二次電池は、負極板に用いられる負極活物質として、グラファイトなどの炭素質材料ではなく、金属リチウム及びその合金、スズ、ケイ素、及びそれらの合金等、リチウムイオンを挿入脱離可能な材料を用い、負極板を構成する態様も含む。かかる態様の電池においては、本発明の電極板を負極として積極的に使用して、非水電解液二次電池を製造することができる。   In addition, non-aqueous electrolyte secondary batteries do not insert and remove lithium ions, such as metallic lithium and its alloys, tin, silicon, and their alloys, rather than carbonaceous materials such as graphite, as the negative electrode active material used in the negative electrode plate. The aspect which comprises a negative electrode plate using the material which can be separated is also included. In such a battery, a nonaqueous electrolyte secondary battery can be produced by positively using the electrode plate of the present invention as a negative electrode.

また本発明の電極板を、正極板および負極板の両方に用いて非水電解液二次電池を構成することもできる。   Moreover, a nonaqueous electrolyte secondary battery can also be comprised using the electrode plate of this invention for both a positive electrode plate and a negative electrode plate.

尚、本発明の非水電解液二次電池において、正極板または負極板のいずれか一方において、本発明の電極板を用いる場合には、他方の電極板は、非水電解液二次電池において使用される従来公知の電極板を適宜使用することができる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, when the electrode plate of the present invention is used in either the positive electrode plate or the negative electrode plate, the other electrode plate is used in the nonaqueous electrolyte secondary battery. The conventionally well-known electrode plate used can be used suitably.

従来公知の正極板としては、一般的には本発明の電極板において用いられる集電体と同様の集電体表面上の少なくとも一部に、正極活物質粒子、導電材、樹脂製結着材などが添加された正極活物質層形液を塗布して、乾燥し、必要に応じてプレスすることにより形成されたものが使用される。   As a conventionally well-known positive electrode plate, in general, at least part of the current collector surface similar to the current collector used in the electrode plate of the present invention, positive electrode active material particles, conductive material, resin binder A positive electrode active material layered solution to which is added, etc. is applied, dried, and pressed as necessary.

一方、従来公知の負極板としては、集電体として厚み5〜50μm程度の電解銅箔や圧延銅箔等の銅箔を用い、上記集電体表面の少なくとも一部に、負極活物質層形液を塗布して、乾燥し、必要に応じてプレスすることにより形成されたものが使用される。上記負極活物質層形液には、一般的に、天然グラファイト、人造グラファイト、アモルファス炭素、カーボンブラック、またはこれらの成分に異種元素を添加したもののような炭素質材料からなる活物質粒子、あるいは、金属リチウム及びその合金、スズ、ケイ素、及びそれらの合金等の、リチウムイオン挿入脱離可能な材料などからなる活物質粒子、および樹脂製結着材、必要に応じて導電材などの他の添加剤が混合されることが一般的である。   On the other hand, as a conventionally known negative electrode plate, a copper foil such as an electrolytic copper foil or a rolled copper foil having a thickness of about 5 to 50 μm is used as a current collector, and a negative electrode active material layer type is formed on at least a part of the current collector surface. What was formed by apply | coating a liquid, drying, and pressing as needed is used. In the negative electrode active material layered liquid, generally active material particles made of carbonaceous material such as natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon, carbon black, or those obtained by adding different elements to these components, or Active material particles made of lithium ion insertion / desorption materials such as metallic lithium and alloys thereof, tin, silicon, and alloys thereof, and other additives such as resin binders and conductive materials as required It is common for agents to be mixed.

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

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

リチウム塩の溶解に用いられる有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの環状エステル類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの鎖状エステル類、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフランなどの環状エーテル類、及び1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタンなどの鎖状エーテル類等が挙げられるが、これに限定されない。   Examples of the organic solvent used for dissolving the lithium salt include cyclic esters such as propylene carbonate and butylene carbonate, chain esters such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate, cyclic ethers such as tetrahydrofuran and alkyltetrahydrofuran, and 1,2- Examples include, but are not limited to, chain ethers such as dimethoxyethane and 1,2-diethoxyethane.

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

[電池パック]
本発明の電極板を正極板および/または負極板として用いる非水電解液二次電池は、所謂、電池パックに用いられる非水電解液二次電池として使用することができる。即ち、本発明の電池パックは、本発明の電極板を正極板および/または負極板として用い、且つ、正極端子および負極端子を備える非水電解液二次電池と過放電保護機能を有する保護回路とが収納ケースに収納されて構成される。本発明の電池パックは、例えば、過充電、過放電、過電流、電池周辺回路の短絡、正負電極間の短絡などから電池を保護するための保護機能を非水電解液二次電池自体に装備するとともに、過充電や過放電を防止するための保護回路を該非水電解液二次電池と共に収納ケースに収容して一体化されてなる電池パックであってよい。本発明の電池パックは、ノートパソコン、カメラ、携帯電話等の携帯機器など、装置の規模に対して消費電力が大きい装置の電池電源装置として好適に使用することができる。
[Battery pack]
The nonaqueous electrolyte secondary battery using the electrode plate of the present invention as a positive electrode plate and / or a negative electrode plate can be used as a so-called nonaqueous electrolyte secondary battery used in a battery pack. That is, the battery pack of the present invention uses the electrode plate of the present invention as a positive electrode plate and / or a negative electrode plate, and includes a nonaqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode terminal and a negative electrode terminal, and a protection circuit having an overdischarge protection function Are housed in a storage case. The battery pack of the present invention is equipped with a protection function for protecting the battery from, for example, overcharge, overdischarge, overcurrent, a short circuit of the battery peripheral circuit, a short circuit between the positive and negative electrodes, etc., in the nonaqueous electrolyte secondary battery itself. In addition, it may be a battery pack in which a protection circuit for preventing overcharge and overdischarge is housed and integrated in a storage case together with the non-aqueous electrolyte secondary battery. The battery pack of the present invention can be suitably used as a battery power supply device for a device that consumes a large amount of power relative to the scale of the device, such as a portable device such as a notebook computer, a camera, or a mobile phone.

図9に、本発明の電池パックの一態様として、本発明の電極板が用いられて構成されるリチウムイオン二次電池31を用いた本発明の電池パック30の概略分解図を示す。電池パック30は、リチウムイオン二次電池31が樹脂容器36a、樹脂容器36b、および端部ケース37に収納されて構成される。このとき、リチウムイオン二次電池31の一端面であって、正極端子32および負極端子33を備える面と、端部ケース37との間には、過充電や過放電を防止するための保護回路基板34が、設けられる。保護回路基板34は、外部接続コネクタ35を備えており、外部接続コネクタ35は、樹脂容器36aに設けられた外部接続用窓38aおよび、端部ケース37に設けられた外部接続用窓38bに挿入され、外部端子と接続される。また、保護回路基板34には、図示しない、充放電を制御するための充放電安全回路、外部接続端子とリチウムイオン二次電池31とを導通させるための配線回路などが搭載されている。尚、電池パック30は、本発明の電極板が用いられたリチウムイオン二次電池31を用いること以外は、従来公知の電池パックの構成を適宜採用することができる。図示省略するが、電池パック30は、リチウムイオン二次電池31と端部ケース37との間に、正極端子32と接続する正極リード板、負極端子33と接続する負極リード板、絶縁体などを、適宜備えてよい。   FIG. 9 shows a schematic exploded view of a battery pack 30 of the present invention using a lithium ion secondary battery 31 configured using the electrode plate of the present invention as an embodiment of the battery pack of the present invention. The battery pack 30 includes a lithium ion secondary battery 31 housed in a resin container 36a, a resin container 36b, and an end case 37. At this time, a protection circuit for preventing overcharge and overdischarge between one end face of the lithium ion secondary battery 31 and a face including the positive electrode terminal 32 and the negative electrode terminal 33 and the end case 37. A substrate 34 is provided. The protection circuit board 34 includes an external connection connector 35. The external connection connector 35 is inserted into an external connection window 38a provided in the resin container 36a and an external connection window 38b provided in the end case 37. Connected to an external terminal. The protection circuit board 34 includes a charge / discharge safety circuit (not shown) for controlling charge / discharge, a wiring circuit for connecting the external connection terminal and the lithium ion secondary battery 31, and the like. In addition, the battery pack 30 can employ | adopt the structure of a conventionally well-known battery pack suitably except using the lithium ion secondary battery 31 in which the electrode plate of this invention was used. Although not shown, the battery pack 30 includes a positive electrode lead plate connected to the positive electrode terminal 32, a negative electrode lead plate connected to the negative electrode terminal 33, an insulator, and the like between the lithium ion secondary battery 31 and the end case 37. , May be provided as appropriate.

尚、本発明の電極板を用いた本発明の非水電解液二次電池は、電池パックへの使用態様以外に、上記保護回路に、さらに、過大電流の遮断、電池温度モニター等の機能を備え、且つ、該保護回路を二次電池自体に一体化させて取り付けられる態様に用いられてもよい。かかる態様では、電池パックを構成することなく、保護機能および保護回路を備える二次電池として使用することができ、汎用性が高い。尚、上述するいくつかの態様は、例示に過ぎず、本発明の電極板、あるいは本発明の非水電解液二次電池の使用を何ら限定するものではない。   In addition, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention using the electrode plate of the present invention has functions such as overcurrent blocking and battery temperature monitoring in addition to the above-described protection circuit, in addition to the usage mode for battery packs. And the protection circuit may be used by being integrated with the secondary battery itself. In such an embodiment, the battery pack can be used as a secondary battery having a protection function and a protection circuit without constituting a battery pack, and is highly versatile. In addition, some aspects mentioned above are only illustrations, and do not limit use of the electrode plate of this invention, or the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention at all.

(実施例1)
<非水電解液二次電池用電極板の作製>
非水電解液二次電池用電極板における電極活物質層を形成するための電極活物質層形液を以下のとおり調製した。
まず酢酸リチウム(関東化学)2.1gと酢酸マンガン(関東化学)9.8gをメタノール20gに溶解させた溶液を、調整した。そして、上記溶液に、平均粒径4μmの正極活物質マンガン酸リチウム1gと、導電材としてアセチレンブラックHS−100を1g、VGCF(昭和電工社)0.2g、樹脂ヒドロキシエチルセルロース0.1gを純水4.9gに溶解した増粘剤水溶液5gを、さらにアミノ基を官能基として有するシランカップリング剤(KBM−603、信越シリコーン社製)0.5gを混合させ、エクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で7000rpmの回転数で20分間攪拌することによって電極活物質層形成液を調製した。
Example 1
<Preparation of electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery>
The electrode active material layer form liquid for forming the electrode active material layer in the electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries was prepared as follows.
First, a solution in which 2.1 g of lithium acetate (Kanto Chemical) and 9.8 g of manganese acetate (Kanto Chemical) was dissolved in 20 g of methanol was prepared. In the above solution, 1 g of a positive electrode active material lithium manganate having an average particle diameter of 4 μm, 1 g of acetylene black HS-100 as a conductive material, 0.2 g of VGCF (Showa Denko), and 0.1 g of a resin hydroxyethyl cellulose are purified water. 5 g of a thickener aqueous solution dissolved in 4.9 g and 0.5 g of a silane coupling agent having an amino group as a functional group (KBM-603, manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) are mixed, and Excel Auto Homogenizer (Nippon Seiki Co., Ltd.) is mixed. The electrode active material layer forming liquid was prepared by stirring for 20 minutes at a rotation speed of 7000 rpm in a manufacturing company).

次に、集電体である厚さ15μmのアルミ箔を準備し、当該集電体の一面側に、上記にて調製した電極活物質層形成液を、乾燥後の電極活物質層の重さが20g/mとなるように、アプリケーターで塗布し、乾燥させて電極活物質層形成用塗膜を形成した。次いで、ロールプレス機を用いて、プレスして塗膜の厚みを調整した。尚、塗膜の厚みは、プレス前は約20μm、プレス後は約12μmであった。次に、表面に電極活物質層形成用塗膜が形成された集電体を、大気雰囲気の電気炉(高温雰囲気ボックス炉、光洋サーモシステム株式会社製、KB8610N−VP)内に設置し、1時間かけて450℃まで加熱し、その後、450℃に温度を維持したまま10分間加熱し、集電体上に正極の活物質層として適切な電極活物質層が積層された本発明の非水電解液二次電池用電極板を得た。そして上記電極板を室温になるまで放置した後に大気開放して取り出し、所定の大きさ(直径15mmの円板)に裁断し、実施例1とした。尚、電極活物質層形成用塗膜の厚みは、塗膜の任意の箇所を10点測定し、平均値を求めることにより算出した。また、使用した活物質粒子量などから、実施例1における単位面積当たりの活物質粒子の含有量(3.0mg/1.77cm)を算出し、表3に示した。 Next, an aluminum foil having a thickness of 15 μm as a current collector is prepared, and the electrode active material layer forming liquid prepared above is applied to one surface side of the current collector, and the weight of the electrode active material layer after drying. Was applied with an applicator so as to be 20 g / m 2, and dried to form a coating film for forming an electrode active material layer. Subsequently, it pressed using the roll press machine and adjusted the thickness of the coating film. The thickness of the coating film was about 20 μm before pressing and about 12 μm after pressing. Next, the current collector with the electrode active material layer-forming coating film formed on the surface thereof was placed in an electric furnace (high-temperature atmosphere box furnace, manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd., KB8610N-VP) in an air atmosphere. Heating to 450 ° C. over time, and then heating for 10 minutes while maintaining the temperature at 450 ° C. The non-aqueous solution of the present invention in which an electrode active material layer suitable as a positive electrode active material layer is laminated on a current collector An electrode plate for an electrolyte secondary battery was obtained. Then, the electrode plate was allowed to stand until it reached room temperature, then opened to the atmosphere, taken out, and cut into a predetermined size (a disk having a diameter of 15 mm) to obtain Example 1. In addition, the thickness of the coating film for forming an electrode active material layer was calculated by measuring 10 points in any part of the coating film and obtaining an average value. In addition, the content of active material particles per unit area in Example 1 (3.0 mg / 1.77 cm 2 ) was calculated from the amount of active material particles used and the like and shown in Table 3.

膜形成性評価:
実施例1を作成するにあたり、上述で得られた正極板を所望のサイズの円板形状に繰り抜く加工を行ったが、当該加工作業において、電極活物質層が剥離するなどの不具合なく、加工することができた。このことから、電極活物質層層の膜形成性が良好であることを確認した。
以下に示す実施例および比較例においても、上述するように、不具合なく電極板を円板状に繰り抜く加工ができた場合には、電極活物質層の膜形成性が良好であると評価する。一方、上記繰り抜き加工において電極活物質層の一部が剥がれ、あるいは活物質粒子が集電体上から落下するなどして、加工が不良であり、後述する三極式コインセルの作用極として使用に耐える円板が形成されなかった場合には、電極活物質層の膜形成性が不良であると評価する。
Film formation evaluation:
In preparing Example 1, the positive electrode plate obtained above was processed into a disk shape of a desired size, but in the processing operation, there was no problem such as peeling of the electrode active material layer. We were able to. From this, it was confirmed that the film forming property of the electrode active material layer was good.
Also in the following examples and comparative examples, as described above, when the electrode plate can be pulled out into a disk shape without any defects, it is evaluated that the film forming property of the electrode active material layer is good. . On the other hand, part of the electrode active material layer is peeled off in the above-mentioned punching process, or the active material particles fall from the current collector, etc., and the processing is poor, and it is used as a working electrode of a tripolar coin cell to be described later In the case where a disk that can withstand the above is not formed, it is evaluated that the film forming property of the electrode active material layer is poor.

サイクリックボルタンメトリー試験(CV試験):
また、実施例1における電極活物質層中に含有される結着物質である金属酸化物が、リチウムイオン挿入脱離反応を示すか否かを予め確認するために、以下のとおり試験を行った。即ち、正極活物質粒子であるマンガン酸リチウム粒子を用いない以外は、実施例1に用いた上記電極活物質層形液と同様に溶液を調整し、これを用いて、実施例1と同様に積層体を作成し、これを参考例1とした。そして、上記参考例1を用いてCV試験を行った。具体的には、まず電極電位を3.0Vから4.3Vまで掃引したのち、再び3.0Vまで戻す作業を3度繰り返した。走査速度は1mV/秒とした。2回目のサイクル結果を示すサイクリックボルタモグラムにおいて、3.9V付近にLiMnのLi脱離反応に相当する酸化ピークが、4.1V付近にLi挿入反応に相当する還元ピークが確認された。これによって、電極活物質層中に含有される金属酸化物が、リチウムオン挿入脱離反応を示すことが確認された。尚、上記CV試験は、Bio Logic社製のVMP3を用いて実施した。
Cyclic voltammetry test (CV test):
Moreover, in order to confirm beforehand whether the metal oxide which is a binder contained in the electrode active material layer in Example 1 exhibits a lithium ion insertion / release reaction, the following test was performed. . That is, except that lithium manganate particles as positive electrode active material particles were not used, a solution was prepared in the same manner as in the electrode active material layered liquid used in Example 1, and this was used in the same manner as in Example 1. A laminate was prepared and used as Reference Example 1. And the CV test was done using the above Reference Example 1. Specifically, the operation of first sweeping the electrode potential from 3.0 V to 4.3 V and then returning it to 3.0 V was repeated three times. The scanning speed was 1 mV / sec. In the cyclic voltammogram showing the results of the second cycle, an oxidation peak corresponding to the Li elimination reaction of LiMn 2 O 4 was observed near 3.9 V, and a reduction peak corresponding to the Li insertion reaction was confirmed near 4.1 V. . Thus, it was confirmed that the metal oxide contained in the electrode active material layer exhibits a lithium-on insertion / release reaction. The CV test was performed using VMP3 manufactured by Bio Logic.

<三極式コインセルの作製>
エチレンカーボネート(EC)/ジメチルカーボネート(DMC)混合溶媒(体積比=1:1)に、溶質として六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を加えて、当該溶質であるLiPFの濃度が、1mol/Lとなるように濃度調整して、非水電解液を調製した。正極板として上述のとおり作製した実施例1を作用極板として用い、対極板及び参照極板として金属リチウム板を用い、電解液として上記にて作製した非水電解液を用い、三極式コインセルを組み立て、これを実施例試験セル1とした。そして実施例試験セル1を下記充放電試験に供した。
<Production of tripolar coin cell>
Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is added as a solute to a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) (volume ratio = 1: 1), and the concentration of LiPF 6 as the solute is 1 mol. The non-aqueous electrolyte was prepared by adjusting the concentration to be / L. Example 1 produced as described above as a positive electrode plate was used as a working electrode plate, a metal lithium plate was used as a counter electrode plate and a reference electrode plate, and the non-aqueous electrolyte produced as described above was used as an electrolytic solution. And this was designated as Example Test Cell 1. The example test cell 1 was subjected to the following charge / discharge test.

<充放電試験>
上述のとおり作成した三極式コインセルである実施例試験セル1において、作用極板の放電試験を実施するために、まず実施例試験セル1を下記充電試験のとおり満充電させた。
(充電試験)
実施例試験セル1を、25℃の環境下で、電圧が4.3Vに達するまで定電流(270μA)で定電流充電し、当該電圧が4.3V(満充電電圧)に達した後は、電圧が4.3Vを上回らないように、当該電流(放電レート:1C)が5%以下となるまで減らしていき、定電圧で充電を行ない、満充電させた後、10分間休止させた。尚、ここで、上記「1C」とは、上記三極式コインセルを用いて定電流放電して、1時間で放電終了となる電流値(放電終止電圧に達する電流値)のことを意味する。また上記定電流は、実施例試験セル1における作用極板において、1時間で放電可能な容量(実施例1におけるマンガン酸リチウムであれば、90mAh/g)を、この充放電試験において1時間で放電完了させるよう設定された電流値である。
<Charge / discharge test>
In the example test cell 1, which is a tripolar coin cell created as described above, the example test cell 1 was first fully charged as shown in the following charging test in order to conduct a discharge test of the working electrode plate.
(Charge test)
Example Test cell 1 was charged at a constant current (270 μA) under a 25 ° C. environment until the voltage reached 4.3 V, and after the voltage reached 4.3 V (full charge voltage), The current (discharge rate: 1 C) was reduced until the voltage became 5% or less so that the voltage did not exceed 4.3 V, the battery was charged at a constant voltage, fully charged, and then rested for 10 minutes. Here, the “1C” means a current value (current value reaching the discharge end voltage) at which constant current discharge is performed using the tripolar coin cell and discharge is completed in one hour. In addition, the constant current is a capacity that can be discharged in 1 hour (90 mAh / g in the case of lithium manganate in Example 1) in the working electrode plate in Example Test Cell 1 in 1 hour in this charge / discharge test. The current value is set to complete the discharge.

(放電試験)
その後、満充電された実施例試験セル1を、25℃の環境下で、電圧が4.3V(満充電電圧)から3.0V(放電終止電圧)になるまで、定電流(270μA)(放電レート:1C)で定電流放電し、縦軸にセル電圧(V)、横軸に放電時間(h)をとり、放電曲線を作成し、正極用電極板の放電容量(mAh)を求め、当該電極板(15mmφ試験セル)の電極容量(μAh)を求めた。
(Discharge test)
Thereafter, the fully charged example test cell 1 was subjected to a constant current (270 μA) (discharge) in an environment of 25 ° C. until the voltage changed from 4.3 V (full charge voltage) to 3.0 V (discharge end voltage). A constant current discharge at a rate of 1 C), the cell voltage (V) on the vertical axis, the discharge time (h) on the horizontal axis, a discharge curve is created, and the discharge capacity (mAh) of the electrode plate for positive electrode is obtained. The electrode capacity (μAh) of the electrode plate (15 mmφ test cell) was determined.

直流抵抗値の測定:
実施例試験セル1を用いて、次のように電極板の直流抵抗値を算出した。放電レート1Cの条件で放電試験を実施した場合において、放電開始後10秒後の電圧値(V1)(mV)を測定する。さらに、放電レート5Cの条件で放電試験を実施した場合についても、放電開始後10秒後の電圧値(V5)(mV)を測定する。そして、これらの測定値(V1,V5)と、放電レート1C、5Cそれぞれに対応する定電流値(I1,I5)(mA)に基づき、次に示す数2により、直流抵抗値(Ω)が算出される。結果を表3に示す。
DC resistance measurement:
Using the example test cell 1, the DC resistance value of the electrode plate was calculated as follows. When a discharge test is performed under the condition of a discharge rate of 1C, a voltage value (V1) (mV) 10 seconds after the start of discharge is measured. Furthermore, also when the discharge test is performed under the condition of the discharge rate 5C, the voltage value (V5) (mV) 10 seconds after the start of discharge is measured. Based on these measured values (V1, V5) and the constant current values (I1, I5) (mA) corresponding to the discharge rates 1C and 5C, the DC resistance value (Ω) is expressed by the following equation (2). Calculated. The results are shown in Table 3.

初期充放電効率:
実施例1の初期充放電効率を下記のとおり求めた。即ち、上記定電流270μA(1C相当)における1回目の充電試験において、縦軸に印加電流(mA)、横軸に充電時間(h)をとり、充電曲線を作成し、その面積(電流×時間の計算により求めた面積)から正極用電極板の充電容量(μAh)を求め、また、上記定電流270μA(1C相当)における1回目の放電試験において同様に正極用電極板の放電容量(μAh)の実測値を求め、(電極板の実測放電容量(μAh))/(電極板の実測充電容量(μAh))×100なる式から、初期充放電効率を算出した。
Initial charge / discharge efficiency:
The initial charge / discharge efficiency of Example 1 was determined as follows. That is, in the first charge test at the constant current of 270 μA (equivalent to 1C), the vertical axis represents the applied current (mA), the horizontal axis represents the charging time (h), the charging curve was created, and the area (current × time) The charge capacity (μAh) of the positive electrode plate is obtained from the area obtained by the above calculation, and the discharge capacity (μAh) of the positive electrode plate is the same in the first discharge test at the constant current of 270 μA (equivalent to 1C). Was measured, and the initial charge / discharge efficiency was calculated from the formula: (Measured discharge capacity of electrode plate (μAh)) / (Measured charge capacity of electrode plate (μAh)) × 100.

(実施例2〜5、実施例8〜10)
用いるカップリング剤の種類あるいは量を表1に示す内容に変更したこと以外は、実施例1と同様に、電極活物質層形液を調製した。そして、実施例1と同様に電極板を作成し、所定の大きさに裁断し、それぞれ実施例2〜5とした。尚、カップリング剤KBM−403は、エポキシ基を官能基として有するシラン系カップリング剤(信越シリコーン社製)であり、シランカップリング剤KBE−903は、アミノ基を官能基として有するシラン系カップリング剤(信越シリコーン社製)である。また、チタネート系カップリング剤(TC200)は、マツモト交商(株)製、アルミニウム系カップリング剤(プレンアクトAL−M)味の素ファインテクノ(株)製を用いた。
(Examples 2-5, Examples 8-10)
An electrode active material layer solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the type or amount of the coupling agent used was changed to the contents shown in Table 1. And the electrode plate was produced similarly to Example 1, and it cut | judged to the predetermined magnitude | size, and was set as Examples 2-5, respectively. The coupling agent KBM-403 is a silane coupling agent (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) having an epoxy group as a functional group, and the silane coupling agent KBE-903 is a silane cup having an amino group as a functional group. It is a ring agent (manufactured by Shin-Etsu Silicone). In addition, as the titanate coupling agent (TC200), Matsumoto Kosho Co., Ltd., aluminum coupling agent (Plenact AL-M) manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd. was used.

(実施例6)
実施例1と同様に電極板を作成した。そして、以下のとおり調製した樹脂混合液の満たされた浸漬槽に実施例1を浸漬させ、実施例1の空隙に上記樹脂混合液を充分に浸透させた。その後、実施例1を上記浸漬層から取りだし、150℃に加温したオーブン内に設置して15分間乾燥させて、樹脂混合液の溶媒を除去した。これによって、電極活物質層中に、樹脂製結着材が残留する正極板を作成し、これを実施例6とした。尚、上記樹脂混合液は、樹脂材料として、PVDF樹脂を用い、PVDFの濃度が0.1%となるようNMP溶媒に混合させて調製した。
(Example 6)
An electrode plate was prepared in the same manner as in Example 1. And Example 1 was immersed in the immersion tank with which the resin liquid mixture prepared as follows was filled, and the said resin liquid mixture was fully osmose | permeated in the space | gap of Example 1. FIG. Then, Example 1 was taken out from the said immersion layer, and it set in the oven heated at 150 degreeC, it was made to dry for 15 minutes, and the solvent of the resin liquid mixture was removed. Thus, a positive electrode plate in which the resin binder remained in the electrode active material layer was prepared, and this was designated as Example 6. The resin mixed solution was prepared by using PVDF resin as a resin material and mixing it with an NMP solvent so that the concentration of PVDF was 0.1%.

(実施例7)
PVDF樹脂の濃度が5%となるよう調整したこと以外は実施例6と同様に正極板を作成し、これを実施例7とした。
(Example 7)
A positive electrode plate was prepared in the same manner as in Example 6 except that the concentration of the PVDF resin was adjusted to 5%.

(比較例1)
非水電解液二次電池用電極板における電極活物質層を形成するための電極活物質層形液を以下のとおり調製した。平均粒径4μmの正極活物質マンガン酸リチウムを10g、導電材としてアセチレンブラックHS−100を1g、VGCF(昭和電工社製)0.2gを用い、さらにPVDF(クレハ社製、KF#1100)1.3gを用い、有機溶媒であるNMP(三菱化学社製)を加えて、分散させ、固形分濃度が55重量%となるようにエクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で7000rpmの回転数で15分間攪拌して、スラリー状の電極活物質層形成液を調製した。
(Comparative Example 1)
The electrode active material layer form liquid for forming the electrode active material layer in the electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries was prepared as follows. 10 g of positive electrode active material lithium manganate having an average particle size of 4 μm, 1 g of acetylene black HS-100 as a conductive material, 0.2 g of VGCF (manufactured by Showa Denko KK), and PVDF (manufactured by Kureha, KF # 1100) 1 3 g of organic solvent NMP (Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) is added and dispersed, and an Excel auto homogenizer (Nihon Seiki Seisakusho Co., Ltd.) is rotated at 7000 rpm so that the solid content concentration becomes 55% by weight. The mixture was stirred for 15 minutes to prepare a slurry-like electrode active material layer forming liquid.

上記にて調製した電極活物質層形液を、正極集電体として用いられる厚さ15μmのアルミ箔上に、乾燥後の電極活物質層用溶液の塗工量が22g/mとなるように塗布し、オーブンを用いて、120℃の空気雰囲気下で乾燥を行ない、電極活物質層を形成した。
さらに、形成された電極活物質層の塗工密度が1.5g/cm(電極活物質層の厚さ:15μm)となるように、ロールプレス機を用いてプレスした後、所定の大きさ(15mmφ)に裁断し、140℃にて5分間、真空乾燥させて正極用電極板を作製し、比較例1とした。
The electrode active material layered solution prepared above is applied onto a 15 μm thick aluminum foil used as a positive electrode current collector so that the coating amount of the electrode active material layer solution after drying is 22 g / m 2. And dried in an air atmosphere at 120 ° C. using an oven to form an electrode active material layer.
Furthermore, after pressing using a roll press machine so that the coating density of the formed electrode active material layer is 1.5 g / cm 3 (thickness of the electrode active material layer: 15 μm), a predetermined size is obtained. The resultant was cut into (15 mmφ) and vacuum-dried at 140 ° C. for 5 minutes to produce a positive electrode plate.

(比較例2)
電極活物質層形成液に形状変化剤を添加しなかったこと、および、表面に電極活物質層形成用塗膜が形成された集電体の加熱条件を表1示す内容に変更したこと以外は、実施例2と同様に、電極板を作成し、所定の大きさに裁断し、比較例2とした。
(Comparative Example 2)
Except that the shape-changing agent was not added to the electrode active material layer forming liquid, and the heating conditions of the current collector with the electrode active material layer forming coating film formed on the surface were changed to the contents shown in Table 1. As in Example 2, an electrode plate was prepared and cut into a predetermined size to obtain Comparative Example 2.

上述する実施例2から10、比較例1および比較例2についても、実施例1と同様に、形成された電極活物質層の膜厚の測定、膜形成性評価,電極活物質層の密着性評価を行った。結果は表2に示す。   For Examples 2 to 10, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 described above, as in Example 1, measurement of the thickness of the formed electrode active material layer, evaluation of film formation, adhesion of the electrode active material layer Evaluation was performed. The results are shown in Table 2.

上述する実施例2から10、比較例1および比較例2についても、実施例1に関する参考例1と同様に、活物質粒子を除いた以外は、同様の方法で各実施例、および比較例の参考例を作成し、上述と同様にCV試験を行い、形成される結着物質である金属酸化物(樹脂製結着材のみを用いた比較例1は該樹脂製結着材)のリチウムイオン挿入脱離反応の有無を確認した。結果は、ピークが確認されてリチウム挿入脱離反応を示した場合には「有」とし、ピークが確認されずリチウム挿入脱離反応を示さなかった場合には「無」として、表2に「結着物質のLiの挿入脱離反応」としてまとめて示した。   For Examples 2 to 10 described above, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 as well as Reference Example 1 related to Example 1, except that the active material particles were removed, each of the Examples and Comparative Examples was performed in the same manner. A reference example was prepared, a CV test was performed in the same manner as described above, and a lithium ion of a metal oxide (comparative example 1 using only a resin binder) is a lithium ion The presence or absence of an insertion / elimination reaction was confirmed. The result is “Yes” when the peak was confirmed and showed a lithium insertion / elimination reaction, and “No” when the peak was not confirmed and showed no lithium insertion / elimination reaction. The results are collectively shown as “insertion and desorption reaction of Li as a binder”.

また上述する実施例2から10、比較例1および比較例2についても、上記実施例試験セル1と同様に、実施例試験セル2から10および比較例試験セル1、比較例試験セル2を作成し、固有の定電流値及び満充電電圧値、放電終止電圧値に変更した以外は、上述と同様に充放電試験を行った。各試験セルの固有の定電流値、満充電電圧値、放電終止電圧値については、まとめて表3に示す。そして、実施例1と同様に、単位面積当たりの活物質粒子の重量、電極容量、直流抵抗値、初期充放電効率について求めた。結果は、表3に示す。   In addition, for Examples 2 to 10 and Comparative Example 1 and Comparative Example 2 described above, Example Test Cells 2 to 10 and Comparative Example Test Cell 1 and Comparative Example Test Cell 2 were prepared in the same manner as Example Test Cell 1 described above. The charge / discharge test was conducted in the same manner as described above except that the constant current value, the full charge voltage value, and the discharge end voltage value were changed. Table 3 summarizes the specific constant current value, full charge voltage value, and end-of-discharge voltage value of each test cell. And like Example 1, it calculated | required about the weight of the active material particle | grains per unit area, an electrode capacity | capacitance, DC resistance value, and initial stage charge / discharge efficiency. The results are shown in Table 3.

走査型電子顕微鏡写真撮影:
実施例1における電極活物質層表面を走査型電子顕微鏡で、倍率1万倍および5万倍にて撮影し、それぞれ図2、図3として示した。また、実施例2における電極活物質層表面を走査型電子顕微鏡で、倍率1万倍および5万倍にて撮影し、それぞれ図4、図5として示した。図2および図3から、実施例1の電極活物質層中に含まれる結着物質である金属酸化物が、複数の活物質粒子を被覆しながら連続するひだ状の被覆層であり、また該被覆層の表面には、複数の針状の突起が存在していることが確認される。また、図4および図5から、実施例2の電極活物質層中に含まれる結着物質である金属酸化物が、複数の活物質粒子を被覆しながら連続するこぶ状の被覆層であり、また該被覆層の表面には、複数の鱗状の突起が存在していることが確認される。
同様に比較例1の電極活物質層表面を走査型電子顕微鏡で、倍率1万倍、および倍率5万倍で撮影し、それぞれ図10A、および図10Bとして示した。図10Bからは、樹脂製結着材が、活物質粒子と導電材とを接合している状態が確認される。
同様に比較例2の電極活物質層表面を走査型電子顕微鏡で、倍率1万倍で撮影し、図11として示した。図11からは、結着物質である金属酸化物が、粒子状の形状をなしていることが確認される。
Scanning electron microscope photography:
The surface of the electrode active material layer in Example 1 was photographed with a scanning electron microscope at a magnification of 10,000 times and 50,000 times, and shown as FIGS. 2 and 3, respectively. In addition, the surface of the electrode active material layer in Example 2 was photographed with a scanning electron microscope at magnifications of 10,000 and 50,000, and are shown as FIGS. 4 and 5, respectively. From FIG. 2 and FIG. 3, the metal oxide, which is a binder contained in the electrode active material layer of Example 1, is a continuous pleated coating layer covering a plurality of active material particles, It is confirmed that a plurality of needle-like protrusions are present on the surface of the coating layer. Also, from FIG. 4 and FIG. 5, the metal oxide that is the binder contained in the electrode active material layer of Example 2 is a continuous covering layer covering a plurality of active material particles, Further, it is confirmed that a plurality of scale-like protrusions are present on the surface of the coating layer.
Similarly, the surface of the electrode active material layer of Comparative Example 1 was photographed with a scanning electron microscope at a magnification of 10,000 times and a magnification of 50,000 times, and shown as FIGS. 10A and 10B, respectively. From FIG. 10B, it is confirmed that the resin binder joins the active material particles and the conductive material.
Similarly, the surface of the electrode active material layer of Comparative Example 2 was photographed with a scanning electron microscope at a magnification of 10,000 times and shown in FIG. From FIG. 11, it is confirmed that the metal oxide as the binding material has a particulate shape.

(実施例考察)
表3に示すとおり、実施例1から5は、いずれも樹脂製結着材を用いずに電極活物質層を形成したが、いずれも膜形成性が良好であり、樹脂製結着材を使用した比較例と同等に集電体との密着性が良好であることが確認された。したがって、電極活物質層中に形成された金属酸化物が結着物質として作用していることが確認された。また、実施例1から7について、活物質粒子を除いて作成した参考例が、いずれもリチウムイオン挿入脱離反応を示すことが確認され、電極活物質層中に存在する結着物質である金属酸化物が、リチウムイオン挿入脱離反応を示すものであることが確認された。
(Example consideration)
As shown in Table 3, in Examples 1 to 5, all of the electrode active material layers were formed without using the resin binder, but all of the film forming properties were good and the resin binder was used. It was confirmed that the adhesion to the current collector was as good as that of the comparative example. Therefore, it was confirmed that the metal oxide formed in the electrode active material layer acts as a binder. In addition, in Examples 1 to 7, it was confirmed that all of the reference examples prepared by removing the active material particles showed a lithium ion insertion / release reaction, and the metal was a binding material present in the electrode active material layer. It was confirmed that the oxide exhibits a lithium ion insertion / release reaction.

また、表3に示すとおり、電極活物質層における単位面積当たりの活物質粒子の重量が、実施例1から7、9と10は比較例1より少ないにも関わらず、電極板の電極容量(μAh)は、実施例と比較例でほぼ同等であった。同様に、実施例8は比較例3より電極活物質層における単位面積あたりの活物質粒子の重量が少ないにも関わらず、電極板の電極容量(μAh)は、実施例8と比較例3でほぼ同等であった。この結果から、本発明の電極板においては、電極活物質層中に生成された金属酸化物が、結着物質として作用するとともに、リチウムイオン挿入脱離反応を生じることによって、活物質としても作用し、実質的に電極容量を増大させる効果を発揮することが確認された。また、実施例1から10は、いずれも比較例1〜3よりも直流抵抗値が低く、導電パスが良好であり、出入力特性に優れることが示された。   Moreover, as shown in Table 3, although the weight of the active material particles per unit area in the electrode active material layer is less than that of Comparative Example 1 in Examples 1 to 7, 9 and 10, the electrode capacity ( μAh) was almost the same in Examples and Comparative Examples. Similarly, in Example 8, although the weight of the active material particles per unit area in the electrode active material layer is smaller than that in Comparative Example 3, the electrode capacity (μAh) of the electrode plate is the same as in Example 8 and Comparative Example 3. It was almost the same. From this result, in the electrode plate of the present invention, the metal oxide produced in the electrode active material layer acts as a binding material and also acts as an active material by causing a lithium ion insertion / release reaction. It has been confirmed that the effect of substantially increasing the electrode capacity is exhibited. Further, each of Examples 1 to 10 was shown to have a lower DC resistance value than Comparative Examples 1 to 3, a good conductive path, and excellent input / output characteristics.

また、実施例1から10は、比較例1〜3に比べて、直流抵抗値が低く、初期充放電効率が高かった。また、実施例2は、比較例2に比べて、電極容量、直流抵抗値、初期充放電効率のいずれにおいても、良好な結果を示した。この結果、結着物質が、活物質粒子を被覆する被覆層を構成し、該被覆層の表面に複数の突起が存在し、さらに活物質粒子とは反対側の面が縮み寄って隆起してなる連続するひだ状またはこぶ状の層構成を示すことにより優れた性能が発揮されることが確認された。   In addition, Examples 1 to 10 had lower DC resistance values and higher initial charge / discharge efficiencies than Comparative Examples 1 to 3. In addition, Example 2 showed better results in any of electrode capacity, DC resistance value, and initial charge / discharge efficiency than Comparative Example 2. As a result, the binding material constitutes a coating layer that coats the active material particles, and there are a plurality of protrusions on the surface of the coating layer, and the surface opposite to the active material particles is contracted and raised. It was confirmed that excellent performance was exhibited by showing a continuous pleated or humped layer structure.

また、結着物質である金属酸化物と樹脂製結着材とが含まれる電極活物質層を備える実施例6および7は、実施例2と同程度の直流抵抗、電極容量、初期充放電効率を示すことが確認された。   In addition, Examples 6 and 7 each including an electrode active material layer including a metal oxide as a binder and a resin binder have the same DC resistance, electrode capacity, and initial charge / discharge efficiency as those in Example 2. It was confirmed that

また、実施例1から10は、電極板自体の直流抵抗値等を評価したものであるが、いずれの電極板においても直流抵抗が低く、電極容量が大きく、初期充放電効率が高いことから、これらの電極板のどちらか一方、あるいは両方を用いてリチウムイオン二次電池を作成した場合には、当然に、電池の出入力性能、電池容量、初期充放電効率などが向上することが示唆された。また、上記実施例1から10のいずれかの電極板を正極板および/または負極板として用いる非水電解液二次電池および電池パックについても、出入力特性および電池容量が向上することが示唆された。   In addition, Examples 1 to 10 are those in which the direct current resistance value of the electrode plate itself was evaluated, but in any of the electrode plates, the direct current resistance is low, the electrode capacity is large, and the initial charge and discharge efficiency is high. When a lithium ion secondary battery is made using either or both of these electrode plates, it is naturally suggested that the battery input / output performance, battery capacity, initial charge / discharge efficiency, etc. are improved. It was. In addition, it is suggested that the non-aqueous electrolyte secondary battery and the battery pack using any one of the electrode plates of Examples 1 to 10 as the positive electrode plate and / or the negative electrode plate also improve the input / output characteristics and the battery capacity. It was.

1、1’、1’’、55 集電体
2、2’、54 電極活物質層
3 集電基材
4 導電性層
5 断続層
6 空隙
7 ひだ状の被覆層
8 突起
10、20、20’、20’’、20’’’ 非水電解液二次電池用電極板
21 活物質粒子
30 電池パック
31 リチウムイオン二次電池
32 正極端子
33 負極端子
34 保護回路基板
35 外部接続コネクタ
36a、36b 樹脂容器
37 端部ケース
38a、38b 外部接続用窓
50 非水電解液二次電池用電極板(正極板)
70 セパレータ
81、82 外装
90 非水電解液
100 リチウムイオン二次電池
101、102、103、103’ 集電体の表面
1, 1 ′, 1 ″, 55 Current collector 2, 2 ′, 54 Electrode active material layer 3 Current collecting base material 4 Conductive layer 5 Intermittent layer 6 Void 7 Corrugated coating layer 8 Protrusions 10, 20, 20 ', 20'',20''' electrode plate 21 for non-aqueous electrolyte secondary battery 21 active material particles 30 battery pack 31 lithium ion secondary battery 32 positive electrode terminal 33 negative electrode terminal 34 protective circuit board 35 external connection connectors 36a, 36b Resin container 37 End case 38a, 38b External connection window 50 Nonaqueous electrolyte secondary battery electrode plate (positive electrode plate)
70 Separator 81, 82 Exterior 90 Non-aqueous electrolyte 100 Lithium ion secondary battery 101, 102, 103, 103 ′ Current collector surface

Claims (13)

集電体と、上記集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
上記電極活物質層が、活物質粒子および結着物質を含有しており、
上記結着物質が、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物であり、
上記金属酸化物は、複数の活物質粒子を被覆する被覆層を構成しており、
上記被覆層の表面は、複数の突起が存在していることを特徴とする非水電解液二次電池用電極板。
An electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector,
The electrode active material layer contains active material particles and a binder,
The binder is a metal oxide that exhibits a lithium ion insertion / release reaction,
The metal oxide constitutes a coating layer covering a plurality of active material particles,
An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the surface of the coating layer has a plurality of protrusions.
上記被覆層は、少なくとも、被覆される活物質粒子側の面とは反対側の面が、縮み寄って隆起していることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電池用電極板。 2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein at least a surface of the coating layer opposite to a surface on the side of the active material particle to be coated is contracted and raised. Electrode plate. 上記金属酸化物が、リチウム複合酸化物であることを特徴とする請求項1または2に記載の非水電解液二次電池用電極板。 The electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the metal oxide is a lithium composite oxide. 上記金属酸化物が、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、及びチタンの中から選択される、いずれか1種以上の金属とリチウムとの複合酸化物であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用電極板。 4. The metal oxide according to claim 1, wherein the metal oxide is a composite oxide of at least one metal selected from cobalt, nickel, manganese, iron, and titanium and lithium. 5. The electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary batteries according to any one of the above. 上記活物質粒子と、上記金属酸化物が同一の化合物であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用電極板。 The electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the active material particles and the metal oxide are the same compound. 上記電極活物質層は、結着物質により、活物質粒子同士が互いに固着されるとともに、結着物質により、活物質粒子が集電体に固着されて構成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用電極板。 The electrode active material layer is configured such that active material particles are fixed to each other by a binding material, and the active material particles are fixed to a current collector by a binding material. The electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of 1 to 5. 上記結着物質が活物質粒子の表面の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用電極板。 The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the binder material covers at least a part of the surface of the active material particles. 正極板と、負極板と、上記正極板と上記負極板との間に設けられるセパレータと、非水溶媒を含む電解液とを少なくとも備えた非水電解液二次電池であって、
上記正極板または負極板のいずれか一方、あるいは両方が、請求項1から7のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用電極板であることを特徴とする非水電解液二次電池。
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising at least a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and an electrolyte containing a non-aqueous solvent,
Either one or both of the positive electrode plate and the negative electrode plate is the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the non-aqueous electrolyte solution 2 Next battery.
活物質粒子と、1種または2種以上の金属元素含有化合物と、が少なくとも含有される電極活物質層形成液を、集電体上の少なくとも一部に塗布して塗膜を形成する塗布工程と、
上記塗膜に含まれる金属元素含有化合物を反応させて金属酸化物を生成することによって、上記集電体上に該金属酸化物と上記活物質粒子とを含有する電極活物質層を形成する電極活物質層形成工程と、をこの順に備え、
上記電極活物質層形成工程において生成される金属酸化物が、リチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物となるよう、上記塗布工程に用いられる上記金属元素含有化合物を予め選択し、且つ、
上記金属酸化物を、複数の活物質粒子を被覆する被覆層であって、表面に複数の突起を備える被覆層とするための形状変化剤を上記電極活物質層形成液に含有させることを特徴とする非水電解液二次電池用電極板の製造方法。
Application step of applying an electrode active material layer forming liquid containing at least active material particles and one or more metal element-containing compounds to at least a part of the current collector to form a coating film When,
The electrode which forms the electrode active material layer which contains this metal oxide and the said active material particle on the said collector by making the metal element containing compound contained in the said coating film react, and producing | generating a metal oxide An active material layer forming step in this order,
The metal element-containing compound used in the coating step is selected in advance so that the metal oxide generated in the electrode active material layer forming step becomes a metal oxide exhibiting a lithium ion insertion / release reaction, and
The electrode active material layer-forming liquid contains a shape change agent for coating the metal oxide with a plurality of active material particles, the surface layer having a plurality of protrusions. A method for producing an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
上記形状変化剤が、カップリング剤であることを特徴とする請求項9に記載の非水電解液二次電池用電極板の製造方法。 The method for producing an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 9, wherein the shape change agent is a coupling agent. 上記金属元素含有化合物として、少なくともリチウム塩を用いることを特徴とする請求項9または10に記載の非水電解液二次電池用電極板の製造方法。 The method for producing an electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 9 or 10, wherein at least a lithium salt is used as the metal element-containing compound. 上記金属元素含有化合物として、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄およびチタンのいずれかから選択される金属を含有する金属塩を1種以上と、リチウム塩とを用いることを特徴とする請求項9から11のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用電極板の製造方法。 12. The metal element-containing compound, wherein at least one metal salt containing a metal selected from cobalt, nickel, manganese, iron and titanium and a lithium salt are used. The manufacturing method of the electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of any one of these. 収納ケースと、正極端子および負極端子を備える非水電解液二次電池と、過充電および過放電保護機能を有する保護回路とを少なくとも備え、上記収納ケースに上記非水電解液二次電池および上記保護回路が収納されて構成される電池パックにおいて、
上記非水電解液二次電池が、正極板と、負極板と、上記正極板と上記負極板との間に設けられるセパレータと、非水溶媒を含む電解液とを少なくとも備えた非水電解液二次電池であり、
上記正極板または負極板のいずれか一方、あるいは両方が、請求項1から7のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用電極板であることを特徴とする電池パック。
A storage case; a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode terminal and a negative electrode terminal; and a protection circuit having an overcharge and over-discharge protection function, wherein the storage case includes the non-aqueous electrolyte secondary battery and the In a battery pack configured to contain a protection circuit,
The non-aqueous electrolyte secondary battery includes at least a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and an electrolyte solution containing a non-aqueous solvent. A secondary battery,
Either one of the said positive electrode plate or a negative electrode plate, or both are the electrode plates for nonaqueous electrolyte secondary batteries of any one of Claim 1 to 7, The battery pack characterized by the above-mentioned.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017099201A1 (en) * 2015-12-11 2017-06-15 株式会社Gsユアサ Nonaqueous electrolyte electricity storage element and method for producing same
US11205775B2 (en) 2015-12-11 2021-12-21 Gs Yuasa International Ltd. Nonaqueous electrolyte energy storage device and method for producing the same

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