JP2012094335A - Negative electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery, battery pack, manufacturing method of negative electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, and formation method of electrode active material layer for negative electrode - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a nonaqueous electrolyte secondary battery using the same, a battery pack, a manufacturing method of a negative electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery, and a formation method of an electrode active material layer for a negative electrode capable of relaxing drastic decrease of electrode capacitance even when a use environment temperature of the nonaqueous electrolyte secondary battery drastically lowers.SOLUTION: A negative electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery includes: a collector; and an electrode active material layer provided on at least part of the collector. The electrode active material layer contains negative electrode active material particles, metal and/or metal oxide, and resin.

Description

本発明は、非水電解液二次電池用負極板、上記非水電解液二次電池用負極板を用いる非水電解液二次電池および電池パック、並びに、非水電解液二次電池用負極板の製造方法、および負極用電極活物質層の形成方法に関するものである。   The present invention relates to a negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery and a battery pack using the negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery. The present invention relates to a method for producing a plate and a method for forming a negative electrode active material layer.

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、及び非水電解液を備える。一般的には、非水電解液二次電池は、セパレータを介して正極板と負極板とが、電極活物質層を内側にして対面して構成される。   The non-aqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, and a non-aqueous electrolyte solution. Generally, a non-aqueous electrolyte secondary battery is configured such that a positive electrode plate and a negative electrode plate face each other with an electrode active material layer inside through a separator.

上記正極板及び負極板(以下、総括して「電極板」ともいう)としては、金属箔などの集電体上に、樹脂製結着材のみによりバインドされた電極活物質粒子を含有する電極活物質層を備えるものが一般に用いられている(以下、「樹脂製結着材のみによりバインドされた電極活物質粒子を含有する電極活物質層を備える電極板」を、「従来の電極体」ともいう)。上述する従来の電極板の製造方法は、集電体上に、電極活物質層形成液を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を乾燥させて電極活物質層を形成する方法が一般的である。上記電極活物質層形成液には、電極活物質粒子の他に、樹脂製結着材が含有されており、上記塗膜乾燥時に、樹脂製結着材の結着作用により、電極活物質粒子が集電体上で固着され、該電極活物質粒子を含有する電極活物質層が完成される(例えば特許文献1段落[0019]乃至[0026]、特許文献2[請求項1]、段落[0051]乃至[0055])。   The positive electrode plate and the negative electrode plate (hereinafter collectively referred to as “electrode plate”) include electrodes containing electrode active material particles bound only by a resin binder on a current collector such as a metal foil. Those having an active material layer are generally used (hereinafter referred to as “electrode plate having an electrode active material layer containing electrode active material particles bound only by a resin binder” as “conventional electrode body”. Also called). As a conventional method for producing an electrode plate, a method of forming an electrode active material layer by applying an electrode active material layer forming liquid on a current collector to form a coating film and drying the coating film is generally used. Is. The electrode active material layer forming liquid contains a resin binder in addition to the electrode active material particles, and the electrode active material particles are formed by the binding action of the resin binder when the coating film is dried. Is fixed on the current collector, and an electrode active material layer containing the electrode active material particles is completed (for example, Patent Document 1, paragraphs [0019] to [0026], Patent Document 2 [Claim 1], paragraph [ 0051] to [0055]).

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

非水電解液二次電池は、使用が予定される環境温度よりも著しく低い温度に冷却されると、充放電に寄与される電池容量が低下し電池性能が下がるという性質を有する。ここで、上述する従来の電極板を供える非水電解液二次電池は、使用環境温度が急激に低下した場合に、電池特性も急激に低下するという問題を有する。   When the non-aqueous electrolyte secondary battery is cooled to a temperature that is significantly lower than the environmental temperature that is expected to be used, the battery capacity that contributes to charge and discharge is reduced and the battery performance is lowered. Here, the non-aqueous electrolyte secondary battery provided with the above-described conventional electrode plate has a problem that the battery characteristics are also drastically lowered when the use environment temperature is drastically lowered.

上記電池性能の急激な低下の原因は下記のとおり考えられた。即ち、電池の使用環境温度が急激に低下すると、集電体、あるいは非水電解液二次電池を収納する容器の外壁面から、電極活物質層に向けて、温度が低下する。このとき、従来の電極板では、集電体は金属箔など熱伝導性の良好な部材で構成されることが一般的であるため、速やかに温度が低下する。一方、従来の電極板における電極活物質層は、上述のとおり樹脂製結着材が含まれていることから、熱伝導性が集電体に比べて小さく、したがって、電極活物質層の膜厚方向において温度勾配が発生する。この温度勾配の発生により、実際の充放電において示される電極容量が急激に低下し、これが電池性能の低下を引き起こすものと考えられた。   The cause of the rapid deterioration of the battery performance was considered as follows. That is, when the use environment temperature of the battery rapidly decreases, the temperature decreases from the outer wall surface of the current collector or the container housing the nonaqueous electrolyte secondary battery toward the electrode active material layer. At this time, in the conventional electrode plate, the current collector is generally composed of a member having good thermal conductivity such as a metal foil, and thus the temperature is quickly lowered. On the other hand, since the electrode active material layer in the conventional electrode plate includes the resin binder as described above, the thermal conductivity is smaller than that of the current collector, and thus the film thickness of the electrode active material layer. A temperature gradient occurs in the direction. Due to the occurrence of this temperature gradient, the electrode capacity shown in actual charge / discharge suddenly decreased, which was considered to cause a decrease in battery performance.

ここで、本出願人は、金属または金属酸化物を結着物質として、活物質粒子を集電体上に固着させてなる電極板を研究、開発している。上記本出願人の開発する電極板は、例えば、金属イオンが含有される金属イオン溶液に、少なくとも電極活物質粒子を混合させて電極活物質層形成液を調製し、上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塗布工程と、上記塗膜中に含有される金属イオンあるいはその反応物により生成される金属または金属酸化物によって、活物質粒子同士を固着させることによって電極活物質層を形成し、もって電極板を製造する方法によって得ることができる。   Here, the present applicant has researched and developed an electrode plate in which active material particles are fixed on a current collector using a metal or metal oxide as a binder. The electrode plate developed by the present applicant is, for example, preparing an electrode active material layer forming solution by mixing at least electrode active material particles in a metal ion solution containing metal ions, and preparing an upper electrode active material layer forming solution. The active material particles are fixed to each other by a coating step of coating the current collector on the current collector to form a coating film, and a metal or metal oxide generated by the metal ions contained in the coating film or a reaction product thereof. Thus, an electrode active material layer can be formed, thereby obtaining the electrode plate.

上述する金属または金属酸化物を結着物質とする電極板を用いて製造した電池を用い、使用環境温度の急激な低下における電池性能を確認したところ、やはり、電池性能が急激に低下することが分かった。これは、電極活物質層中に、主として活物質粒子、金属または金属酸化物、任意添加の導電材といった熱伝導性の良好な物質が含まれるため、集電体だけではなく、電極活物質層においても急激な温度低下が起こり、充放電に寄与する実質的な電極容量が急激に下がることによる電池性能の低下と考えられた。   Using a battery manufactured using an electrode plate having the above-mentioned metal or metal oxide as a binder, and confirming the battery performance at a sudden drop in the operating environment temperature, the battery performance may also drop sharply. I understood. This is because the electrode active material layer mainly contains active material particles, metal or metal oxide, and optionally added conductive material, so that not only the current collector but also the electrode active material layer It was considered that the battery performance deteriorated due to a rapid decrease in temperature and a substantial decrease in the electrode capacity contributing to charging and discharging.

以上のとおり本発明者らは、活物質粒子を樹脂製結着材で固着させた場合であっても、金属または金属酸化物で固着させた場合であっても、非水電解液二次電池の使用環境温度の急激な低下に伴い、実際に充放電に寄与する電極容量が急激に低下し、この結果、電池性能が急激に低下するという問題を有していることを確認した。   As described above, the present inventors can use the non-aqueous electrolyte secondary battery regardless of whether the active material particles are fixed with a resin binder or a metal or metal oxide. It was confirmed that the electrode capacity that actually contributes to charging and discharging suddenly decreases as the operating environment temperature of the battery rapidly decreases, and as a result, the battery performance rapidly decreases.

本発明は上記問題に鑑み、特に非水電解液二次電池に用いられる負極板に着目してなされたものである。即ち、本発明は、非水電解液二次電池の使用環境温度が急激に低下した場合であっても、電極容量の急激な低下を緩和することができる非水電解液二次電池用負極板、およびこれを用いた非水電解液二次電池、電池パック、並びに、上記非水電解液二次電池用負極板の製造方法、および負極用電極活物質層の形成方法に関するものである。   In view of the above problems, the present invention has been made by paying particular attention to a negative electrode plate used in a non-aqueous electrolyte secondary battery. That is, the present invention provides a negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery that can alleviate a rapid decrease in electrode capacity even when the operating environment temperature of the non-aqueous electrolyte secondary battery is rapidly reduced. , And a non-aqueous electrolyte secondary battery, a battery pack using the same, a method for producing the negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a method for forming a negative electrode active material layer.

本発明は、
(1)集電体と、上記集電体上の少なくとも一部に設けられる電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用負極板であって、上記電極活物質層は、負極活物質粒子と、金属および/または金属酸化物と、樹脂とを含んでいることを特徴とする非水電解液二次電池用負極板、
(2)上記負極活物質粒子が、上記金属および/または金属酸化物、並びに、上記樹脂により互いに固着されていることを特徴とする上記(1)に記載の非水電解液二次電池用負極板、
(3)上記負極活物質粒子が、上記金属および/または金属酸化物により互いに固着されていることを特徴とする上記(1)に記載の非水電解液二次電池用負極板、
(4)集電体近傍に位置する負極活物質粒子が、上記金属および/または金属酸化物、あるいは上記樹脂の少なくともいずれかによって、直接に集電体上に固着されてい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負極板、
(5)上記金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示すことを特徴とする上記(2)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負極板、
(6)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、上記負極板が、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負極板であることを特徴とする非水電解液二次電池、
(7)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、上記負極板が、上記(1)か(5)のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池用負極板であることを特徴とする電池パック、
(8)金属イオンが含有される金属イオン溶液に、少なくとも負極活物質粒子を混合させて電極活物質層形成液を調製し、上記電極活物質層形成液を負極集電体上に塗布して塗膜を形成する塗布工程と、上記塗膜中に含有される金属イオンあるいはその反応物により生成される金属または金属酸化物によって、負極活物質粒子同士を固着させることによって準電極活物質層を形成する準電極活物質層形成工程と、をこの順に実施し、次いで、上記準電極活物質層に樹脂材料含有液を含浸させた後、該樹脂材料含有液の溶媒を除去し、樹脂と、金属または金属酸化物と、該金属または金属酸化物によって互いに固着される負極活物質粒子とを含む電極活物質層を集電体上に直接に形成することを特徴とする非水電解液二次電池用負極板の製造方法、
(9)金属イオンが含有される金属イオン溶液に、少なくとも負極活物質粒子を混合させて電極活物質層形成液を調製し、上記電極活物質層形成液を基材上に塗布して塗膜を形成する塗布工程と、上記塗膜中に含有される金属イオンあるいはその反応物により生成される金属または金属酸化物によって、負極活物質粒子同士を固着させることによって準電極活物質層を形成する準電極活物質層形成工程と、をこの順に実施し、次いで、上記準電極活物質層に樹脂材料含有液を含浸させた後、該樹脂材料含有液の溶媒を除去し、樹脂と、金属または金属酸化物と、該金属または金属酸化物によって互いに固着される負極活物質粒子と、を含む電極活物質層を形成することを特徴とする負極用電極活物質層の形成方法、
を要旨とする。
The present invention
(1) A negative electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer provided on at least a part of the current collector, wherein the electrode active material layer comprises a negative electrode active material layer. A negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising material particles, a metal and / or metal oxide, and a resin;
(2) The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to (1), wherein the negative electrode active material particles are fixed to each other with the metal and / or metal oxide and the resin. Board,
(3) The negative electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to (1), wherein the negative electrode active material particles are fixed to each other with the metal and / or metal oxide,
(4) The negative electrode active material particles located in the vicinity of the current collector are directly fixed on the current collector by at least one of the metal and / or metal oxide or the resin. The negative electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (3) above,
(5) The electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (2) to (4), wherein the metal oxide exhibits an alkali metal ion insertion / release reaction ,
(6) A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising at least a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and an electrolyte containing a non-aqueous solvent, The negative electrode plate is a negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (5),
(7) 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 solution containing a non-aqueous solvent, wherein the negative electrode plate is the non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) or (5) above. A battery pack, characterized by being a negative electrode plate,
(8) At least negative electrode active material particles are mixed in a metal ion solution containing metal ions to prepare an electrode active material layer forming liquid, and the electrode active material layer forming liquid is applied onto the negative electrode current collector. A quasi-electrode active material layer is formed by adhering negative electrode active material particles to each other by a coating step for forming a coating film and a metal or metal oxide generated by a metal ion or a reaction product contained in the coating film. And forming the quasi-electrode active material layer forming step in this order, and then impregnating the quasi-electrode active material layer with the resin material-containing liquid, and then removing the solvent of the resin material-containing liquid, A non-aqueous electrolyte secondary characterized in that an electrode active material layer comprising a metal or metal oxide and negative electrode active material particles fixed to each other by the metal or metal oxide is directly formed on a current collector Manufacturing method for battery negative plate ,
(9) At least negative electrode active material particles are mixed in a metal ion solution containing metal ions to prepare an electrode active material layer forming solution, and the electrode active material layer forming solution is applied onto a substrate to form a coating film The quasi-electrode active material layer is formed by fixing the negative electrode active material particles to each other by a coating step for forming a metal, and a metal or metal oxide generated by a metal ion contained in the coating film or a reaction product thereof. The quasi-electrode active material layer forming step is performed in this order, and then the quasi-electrode active material layer is impregnated with the resin material-containing liquid, and then the solvent of the resin material-containing liquid is removed, and the resin and metal or A method of forming an electrode active material layer for a negative electrode, comprising forming an electrode active material layer comprising a metal oxide and negative electrode active material particles fixed to each other by the metal or metal oxide;
Is the gist.

本発明の非水電解液二次電池用負極板は、電池の使用環境温度が急激に低下した場合であっても、充放電に実際に寄与する電極容量が急激に低下することが防止される。したがって、本発明の非水電解液二次電池用負極板を用いた非水電解液二次電池、および電池パックは、使用環境温度が急激に低下した場合であっても、電池性能の急激な低下を防止可能である。   The negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention prevents the electrode capacity that actually contributes to charging / discharging from rapidly decreasing even when the operating environment temperature of the battery is rapidly decreased. . Therefore, the non-aqueous electrolyte secondary battery and the battery pack using the negative electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention have a rapid battery performance even when the operating environment temperature rapidly decreases. The decrease can be prevented.

また、本発明の非水電解液二次電池用電極板の製造方法であれば、上述する課題を克服する非水電解液二次電池用負極板を汎用の材料を用いて、容易に製造することができる。   Moreover, if it is the manufacturing method of the electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention, the negative electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries which overcomes the subject mentioned above is easily manufactured using a general purpose material. be able to.

また、本発明の負極用電極活物質層の形成方法であれば、上述する課題を解決することのできる電極活物質層を膜として形成し、その後に、適切な集電体に積層させて電極板を製造することができ、種々の態様に適用可能である。あるいは、本発明の負極用電極活物質層の形成方法であれば、集電体以外の基材上に容易に形成することができ、当該基材ごと集電体に積層させることが可能であり、電極板の設計範囲を拡大することが可能である。   Moreover, if it is the formation method of the electrode active material layer for negative electrodes of this invention, the electrode active material layer which can solve the subject mentioned above is formed as a film | membrane, Then, it laminates | stacks on a suitable electrical power collector, and an electrode A board can be manufactured and is applicable to various aspects. Or if it is the formation method of the electrode active material layer for negative electrodes of this invention, it can form easily on base materials other than a collector, and it can laminate | stack the said base material on a collector. It is possible to expand the design range of the electrode plate.

(1A)は、本発明の負極板の実施態様1の一例に関する断面模式図であり、(1B)は、本発明の負極板の実施態様2の異なる例に関する断面模式図である。(1A) is a cross-sectional schematic diagram regarding an example of Embodiment 1 of the negative electrode plate of the present invention, and (1B) is a schematic cross-sectional diagram regarding a different example of Embodiment 2 of the negative electrode plate of the present invention. 本発明の負極板の実施態様5の一例に関する断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram regarding an example of Embodiment 5 of the negative electrode plate of the present invention. 本発明の非水電解液二次電池の一態様を示す断面概略図である。It is the cross-sectional schematic which shows the one aspect | mode of the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention. 本発明の電池パックの一態様を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the one aspect | mode of the battery pack of this invention. グラファイトのCV試験結果を示すサイクルボルタモグラムである。It is a cycle voltammogram which shows the CV test result of graphite. リチウムイオン挿入脱離反応を示さない金属化合物のCV試験結果を示すサイクルボルタモグラムである。It is a cycle voltammogram which shows the CV test result of the metal compound which does not show lithium ion insertion elimination reaction.

本発明の非水電解液二次電池用負極板(以下、単に「負極板」ともいう)は、集電体と、上記集電体上の少なくとも一部に設けられる電極活物質層とを備える、従来公知の一般的な負極板の構造において、特に、上記電極活物質層が、電極活物質粒子と、金属および/または金属酸化物と、樹脂とを含んでいることを特徴とするものである。上記構成を採用することにより、本発明は、非水電解液二次電池の使用環境温度が低下した際、これまで問題であった電極活物質層の温度勾配の発生、および、電極活物質層の温度の急激な低下を防止することによって、実際に充放電に寄与する電極容量の急激な低下を良好に防止することができる。   A negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention (hereinafter also simply referred to as “negative electrode plate”) includes a current collector and an electrode active material layer provided on at least a part of the current collector. In the structure of a conventionally known general negative electrode plate, in particular, the electrode active material layer includes electrode active material particles, a metal and / or metal oxide, and a resin. is there. By adopting the above configuration, the present invention is able to generate a temperature gradient of the electrode active material layer, which has been a problem until now when the use environment temperature of the non-aqueous electrolyte secondary battery is reduced, and the electrode active material layer By preventing a rapid decrease in temperature, it is possible to satisfactorily prevent a rapid decrease in electrode capacity that actually contributes to charging and discharging.

上述のとおり、本発明の非水電解液二次電池用負極板は、電極活物質層中に、負極活物質粒子に加え、熱伝導性の良い材料として、金属または金属酸化物を含有する。本発明者らは、上記構成を採用することにより、非水電解液二次電池の使用環境温度が急激に低下した場合にであっても、上記金属または金属酸化物の存在により、該電池に用いられる負極板における電極活物質層の膜厚方向の温度勾配の発生が良好に防止されると推測する。   As described above, the negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a metal or metal oxide as a material having good thermal conductivity in addition to the negative electrode active material particles in the electrode active material layer. By adopting the above-described configuration, the present inventors can prevent the non-aqueous electrolyte secondary battery from being added to the battery due to the presence of the metal or metal oxide even when the environment temperature of the non-aqueous electrolyte secondary battery is drastically decreased. It is presumed that generation of a temperature gradient in the film thickness direction of the electrode active material layer in the negative electrode plate to be used is well prevented.

また、本発明の非水電解液二次電池用負極板は、上記電極活物質層に、さらに、熱伝導性の不良な材料として、樹脂を含有する。本発明者らは、上記構成を採用することにより、非水電解液二次電池の使用環境温度が急激に低下した場合にであっても、上記樹脂の存在により、該電池に用いられる負極板における電極活物質層の温度が急激に低下することが防止されると推測する。   The negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention further contains a resin as a material having poor thermal conductivity in the electrode active material layer. By adopting the above configuration, the present inventors have used the negative electrode plate used in the battery due to the presence of the resin even when the use environment temperature of the non-aqueous electrolyte secondary battery is drastically decreased. It is presumed that the temperature of the electrode active material layer is prevented from rapidly decreasing.

尚、電極活物質層に含まれる活物質粒子は、一般的には、粒子自身で、互いに固着する作用、あるいは集電体上に固着する作用を有していないので、何らかの結着材を必要とする。本発明において、上記結着材は、何ら限定されず、電極活物質粒子が集電体上に直接または間接に固着でき、これによって電極活物質層の形成を可能とするものであればよい。特には、本発明における上記金属および/または金属酸化物、上記樹脂の少なくともいずれかが結着材として作用してもよく、これらの具体的な態様については、後述する。   Note that the active material particles contained in the electrode active material layer generally do not have an action of adhering to each other or adhering to the current collector, so some kind of binder is necessary. And In the present invention, the binder is not particularly limited as long as the electrode active material particles can be fixed directly or indirectly on the current collector, thereby enabling the formation of the electrode active material layer. In particular, at least one of the metal and / or metal oxide and the resin in the present invention may act as a binder, and specific embodiments thereof will be described later.

後述する本発明の実施態様において、本発明の負極板に含有される負極活物質粒子を単に「活物質粒子」という場合があり、また本発明に負極板に用いられる集電体は、負極集電体であるところ、単に「集電体」という場合がある。   In the embodiments of the present invention to be described later, the negative electrode active material particles contained in the negative electrode plate of the present invention may be simply referred to as “active material particles”, and the current collector used in the negative electrode plate of the present invention is a negative electrode collector. In some cases, the current collector is simply referred to as a “current collector”.

[実施態様1]
本発明の負極板は、電極活物質層中に、活物質粒子と、金属および/または金属酸化物、樹脂を含み、上記金属および/または金属酸化物、並びに、上記樹脂のいずれもが、結着材として作用し、これによって活物質粒子が、互いに固着する態様であってよい(上記態様を、「実施態様1」ともいう)。以下、結着材として作用する金属および/または金属酸化物を金属結着材、結着材として作用する樹脂を樹脂結着材という。尚、実施態様1では、金属結着材として、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示さない金属、あるいは金属酸化物が選択された本発明の態様を示す。
[Embodiment 1]
The negative electrode plate of the present invention contains active material particles, metal and / or metal oxide, and resin in the electrode active material layer, and any of the metal and / or metal oxide and the resin is bonded. It may be a mode in which the active material particles adhere to each other by acting as a dressing (the above mode is also referred to as “embodiment 1”). Hereinafter, a metal and / or metal oxide that acts as a binder is referred to as a metal binder, and a resin that acts as a binder is referred to as a resin binder. In addition, Embodiment 1 shows an embodiment of the present invention in which a metal that does not show alkali metal ion insertion / release reaction or a metal oxide is selected as the metal binder.

図1Aに、実施態様1の一例として本発明の負極板10の断面を模式的に現した図を示す。負極板10は、集電体1上に、直接に電極活物質層21が形成されてなる。電極活物質層21は、複数の負極用の活物質粒子3を含み、活物質粒子3は、金属および/または金属酸化物からなる、非粒子状の金属結着材4と、樹脂結着材5とにより、互いに固着されている。また、集電体1近傍に存在する活物質粒子3は、金属結着材4および樹脂結着材5により、集電体1表面に直接に固着されており、これによって、電極活物質層21は、集電体1上に直接に形成されている。また、電極活物質層21には、ところどころに空隙6が存在し、これによって負極板10が非水電解液二次電池の負極板として用いられた際に、電極活物質層21内部に非水電解液が浸透可能である。尚、図1Aに示す、樹脂結着材5は、活物質粒子3同士、あるいは活物質粒子3と集電体1表面とを直接に結着させているもの、および、活物質粒子3同士、あるいは活物質粒子3と集電体1表面とを直接に結着させている金属結着材4を覆って、間接的に、結着作用を発揮させているもののいずれも含む。   FIG. 1A schematically shows a cross section of a negative electrode plate 10 of the present invention as an example of Embodiment 1. FIG. The negative electrode plate 10 is formed by directly forming an electrode active material layer 21 on the current collector 1. The electrode active material layer 21 includes a plurality of negative electrode active material particles 3, and the active material particles 3 include a non-particulate metal binder 4 made of metal and / or metal oxide, and a resin binder. 5 are fixed to each other. Further, the active material particles 3 existing in the vicinity of the current collector 1 are directly fixed to the surface of the current collector 1 by the metal binder 4 and the resin binder 5, thereby the electrode active material layer 21. Is formed directly on the current collector 1. Further, in the electrode active material layer 21, there are gaps 6 in some places, whereby when the negative electrode plate 10 is used as the negative electrode plate of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the electrode active material layer 21 has a non-aqueous solution. Electrolyte can penetrate. In addition, the resin binder 5 shown in FIG. 1A is the one in which the active material particles 3 or the active material particles 3 and the surface of the current collector 1 are directly bound, and the active material particles 3. Alternatively, any of those that indirectly cover the metal binding material 4 that directly binds the active material particles 3 and the surface of the current collector 1 to exert the binding action is included.

図1Bに示される本発明の負極板11は、電極活物質層22に含まれる金属結着材4’が粒子状である点が、負極板10と異なる。   The negative electrode plate 11 of the present invention shown in FIG. 1B is different from the negative electrode plate 10 in that the metal binder 4 ′ included in the electrode active material layer 22 is in the form of particles.

電極活物質層21の厚みは、負極板10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。また特に、後述する本発明の負極板10の製造方法1を採用する場合には、使用の樹脂のサイズを勘案した上、含浸させる樹脂含有液が、電極活物質層に充分に浸透可能な程度に、電極活物質層21の厚みを設計することが望ましい。一般的には、電極活物質層21は、200μm以下、より一般的には30μm以上かつ150μm以下の厚みで設計される。しかし、後述する本発明の実施態様1の製造方法を実施することによれば、さらに電極活物質層21の厚みを薄くすることもでき、薄膜化による出入力特性の向上を図ることが可能である。例えば、出入力特性の向上の観点からは、電極活物質層21の膜厚を、好ましくは300nm以上150μm以下にすることができ、より好ましくは、500nm以上100μm以下にすることができる。ただし、以上の記載は、本発明における電極活物質層の厚みを何ら限定するものではない。   The thickness of the electrode active material layer 21 can be appropriately designed in consideration of the electrode capacity and input / output characteristics required for the negative electrode plate 10. In particular, when the production method 1 of the negative electrode plate 10 of the present invention described later is adopted, the resin-containing liquid to be impregnated can sufficiently penetrate into the electrode active material layer in consideration of the size of the resin used. Furthermore, it is desirable to design the thickness of the electrode active material layer 21. In general, the electrode active material layer 21 is designed to have a thickness of 200 μm or less, more generally 30 μm or more and 150 μm or less. However, according to the manufacturing method of Embodiment 1 of the present invention described later, the thickness of the electrode active material layer 21 can be further reduced, and the input / output characteristics can be improved by thinning. is there. For example, from the viewpoint of improving the input / output characteristics, the thickness of the electrode active material layer 21 can be preferably 300 nm to 150 μm, and more preferably 500 nm to 100 μm. However, the above description does not limit the thickness of the electrode active material layer in the present invention.

集電体1:
集電体1は、一般的に非水電解液二次電池用負極板に用いられる負極集電体であれば、特に限定されない。例えば、集電体1は、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。尚、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 1:
The current collector 1 is not particularly limited as long as it is a negative electrode current collector that is generally used for a negative electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery. For example, the current collector 1 is preferably formed of a single element such as a copper foil or an alloy, 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.

図1に示す負極板10あるいは11は、いずれも集電体1の表面に直接に電極活物質層21あるいは22が設けられた例を示した。このように、集電体上に直接に電極且つ物物質層が設けられることによって、集電体と活物質粒子との距離が近くなり、また特に集電体表面と直接に接する活物質粒子が存在することから、電極活物質層における電子の移動がスムーズになり、出入力特性の向上に寄与する結果となり好ましい。   The negative electrode plate 10 or 11 shown in FIG. 1 is an example in which the electrode active material layer 21 or 22 is directly provided on the surface of the current collector 1. Thus, by providing the electrode and the material layer directly on the current collector, the distance between the current collector and the active material particles is reduced, and in particular, the active material particles in direct contact with the current collector surface Therefore, it is preferable that electrons move smoothly in the electrode active material layer and contribute to improvement of the input / output characteristics.

上記集電体の厚みは、一般に非水電解液二次電池用負極板に用いられる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 is a thickness that can be used as a current collector generally used for a negative electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery, but is preferably 10 to 200 μm, and preferably 15 to 50 μm. It is more preferable that

活物質粒子3:
活物質粒子3は、非水電解液二次電池用負極板において充放電に寄与するアルカリ金属の挿入脱離反応を示す化合物であれば、特に限定されず、従来公知の負極活物質を適宜選択して使用することができる。活物質粒子3の具体的な例として、例えばリチウム挿入脱離反応を示す負極活物質、あるいはナトリウム挿入脱離反応を示す活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛、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が好ましい例として挙げられる。中でも、黒鉛は重量あたりに取り出せるエネルギーが大きく、放電電位が卑であり、平坦性がよいなどの理由から好ましく使用される。また特にリチウム挿入脱離反応を示す負極活物質として、金属リチウム及びその合金、スズ、ケイ素、及びそれらの合金やケイ素、チタン、コバルトの酸化物、マンガン、鉄、コバルトの窒化物など、リチウムイオン挿入脱離反応を示す材料が一般的に使用可能である。中でも、チタン酸リチウム(LiTi12)は安全性が高く、出力特性やサイクル特性に優れているという理由から好ましく使用される。
Active material particles 3:
The active material particle 3 is not particularly limited as long as it is a compound that exhibits an alkali metal insertion / release reaction that contributes to charge / discharge in the negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a conventionally known negative electrode active material is appropriately selected. Can be used. Specific examples of the active material particles 3 include, for example, a negative electrode active material exhibiting a lithium insertion / release reaction or an active material exhibiting a sodium insertion / release reaction such as natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon, carbon black, or these A preferred example is a carbonaceous material obtained by adding a different element to these components. Among these, graphite is preferably used because of its large energy that can be taken out per weight, low discharge potential, and good flatness. In addition, lithium ions such as metallic lithium and its alloys, tin, silicon, and alloys thereof, oxides of silicon, titanium, cobalt, nitrides of manganese, iron, cobalt, and the like as negative electrode active materials that exhibit lithium insertion / extraction reaction in particular In general, materials that exhibit insertion and elimination reactions can be used. Among these, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) is preferably used because of its high safety and excellent output characteristics and cycle characteristics.

活物質粒子3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。具体的には、用いられる活物質粒子の粒子径は、一般的は、0.1μm〜30μm程度である。   The particle diameter of the active material particles 3 is not particularly limited, and those having an arbitrary size can be appropriately selected and used. Specifically, the particle diameter of the active material particles used is generally about 0.1 μm to 30 μm.

本発明において、使用する活物質粒子3の平均粒径は、たとえばレーザー回折/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)として示される。一方、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。   In the present invention, the average particle diameter of the active material particles 3 used is shown as an average particle diameter (volume median particle diameter: D50) measured by, for example, laser diffraction / scattering particle size distribution measurement. On the other hand, the particle diameter of the active material particles contained in the electrode active material layer was arbitrarily selected by using an electron microscope observation result using image analysis type particle size distribution measurement software (manufactured by Mount Tech Co., Ltd., MAC VIEW). It can be obtained by measuring the longest diameter of a plurality (for example, about 10) of active material particles and calculating an average value thereof.

金属結着材4
金属結着材4は、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示さない金属および/または金属酸化物であって、少なくとも活物質粒子3同士を固着させることができるものであればよい。したがって、金属結着材4の形状や、寸法は特に限定されない。例えば、図1Aに示すように、非粒子状の金属結着材であってもよいし、図1Bに示すように金属結着材4’のように粒子状であってもよい。上記非粒子状の金属結着材4とは、不定形な形状であって、活物質粒子などの表面を覆う被膜状、活物質間を充填する連続体などのいずれの形状であってもよい。一方、粒子状とは、例えば走査型電子顕微鏡1万倍〜5万倍程度で電極活物質層を観察した際に、輪郭線、あるいは輪郭線の延長線をたどった際に、閉曲していると解されるものをいう。
Metal binder 4
The metal binder 4 may be any metal and / or metal oxide that does not show alkali metal ion insertion / extraction reaction and can at least fix the active material particles 3 to each other. Therefore, the shape and dimensions of the metal binder 4 are not particularly limited. For example, as shown in FIG. 1A, a non-particulate metal binder may be used, or as shown in FIG. 1B, particles may be formed like a metal binder 4 ′. The non-particulate metal binder 4 has an irregular shape, and may be any shape such as a film covering the surface of the active material particles or a continuous body filling the space between the active materials. . On the other hand, the term “particulate” means that, for example, when the electrode active material layer is observed with a scanning electron microscope of about 10,000 to 50,000 times, it is closed when the contour line or the extension of the contour line is traced. It is understood that it is.

金属結着材4として電極活物質層21に含有されてよい金属酸化物は、一般的に金属と理解される元素の酸化物であれば、特に限定されるものではない。尚、本発明において金属酸化物は、金属元素に結合する酸素元素を有する化合物を意味する。上記金属酸化物に含まれる金属の例としては、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などを挙げることができる。   The metal oxide that may be contained in the electrode active material layer 21 as the metal binder 4 is not particularly limited as long as it is an oxide of an element that is generally understood to be a metal. In the present invention, the metal oxide means a compound having an oxygen element bonded to a metal element. Examples of the metal contained in the metal oxide include Li, Be, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, and 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, and Ce.

金属結着材4として含有可能な金属酸化物であって、1種の金属元素の酸化物の例としては、酸化銅、酸化鉄、酸化イットリウム、酸化バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ニッケルが挙げられる。また上記金属酸化物としては、2種以上の金属元素を含有する酸化物であってもよく、例えば、鉄チタン酸化物、ランタンリチウムチタン酸化物、チタン酸リチウムなどの複合金属酸化物が挙げられる。ただしこれらの記載は、何ら本発明を限定するものではない。   Examples of metal oxides that can be contained as the metal binder 4 include oxides of copper, iron oxide, yttrium oxide, barium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, An example is nickel oxide. The metal oxide may be an oxide containing two or more metal elements, and examples thereof include composite metal oxides such as iron titanium oxide, lanthanum lithium titanium oxide, and lithium titanate. . However, these descriptions do not limit the present invention.

特に金属結着材4の好ましい例の1つとして、酸化銅を挙げることができる。負極板における電極活物質層中に金属酸化物を含有させた場合に、最初の充電時に該金属酸化物の少なくとも一部が還元される場合がある。ここで、酸化銅は、電極活物質層中で銅に還元されて銅単体となった際に、リチウムイオンと反応しない(すなわち、リチウムイオン挿入脱離反応を示さない)点および集電体との電気的コンタクトが良好である点から好ましい。また酸化イットリウムも電極板の出入力特性を向上させる効果に寄与することから、本発明における金属結着材4としてより好ましい。 In particular, copper oxide can be given as one of preferable examples of the metal binder 4. When a metal oxide is contained in the electrode active material layer in the negative electrode plate, at least a part of the metal oxide may be reduced during the first charge. Here, when the copper oxide is reduced to copper in the electrode active material layer to form copper alone, it does not react with lithium ions (that is, does not exhibit lithium ion insertion / desorption reaction) and a current collector. This is preferable from the viewpoint of good electrical contact. Yttrium oxide is also more preferable as the metal binder 4 in the present invention because it contributes to the effect of improving the input / output characteristics of the electrode plate.

金属結着材4の異なる別の好ましい例としては、3種の金属元素からなる三元系の複合金属酸化物を挙げることができる。中でも、LaLiTiOが、金属結着材4として好ましい。金属結着材4として、ランタン、リチウム、チタンの酸化物であるLaLiTiOを選択することにより、非水電解液二次電池用負極板の出入力特性を特に好ましく向上させることができる。上記LaLiTiOにおけるランタンとリチウムの元素比率は、限定されないが、特には、0<X<1、0<Y<1の範囲であることが好ましい。LaLiTiOの元素比率が上記範囲であると好ましいという理由は明らかではないが、上記範囲内であると電極中のリチウムイオン伝導性が向上し、これが出入力特性を向上させる要因の1つであることが推察される。尚、以上の例示は、本発明における金属結着材4を何ら限定するものではない。 Another preferred example of the different metal binder 4 is a ternary composite metal oxide composed of three kinds of metal elements. Among these, La X Li Y TiO 3 is preferable as the metal binder 4. By selecting La X Li Y TiO 3 that is an oxide of lanthanum, lithium, and titanium as the metal binder 4, it is possible to particularly preferably improve the input / output characteristics of the negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery. it can. The element ratio of lanthanum and lithium in La X Li Y TiO 3 is not limited, but is preferably in the range of 0 <X <1 and 0 <Y <1. The reason why the element ratio of La X Li Y TiO 3 is preferably in the above range is not clear, but if it is in the above range, the lithium ion conductivity in the electrode is improved, which is a factor that improves the input / output characteristics. It is inferred that it is one. In addition, the above illustration does not limit the metal binder 4 in this invention at all.

金属単体:
金属結着材4は、金属単体であってもよい。電極活物質層21に金属結着材4として含まれてよい金属単体は、電極活物質層形成時において金属単体であるもの、および、上述する金属結着材4である金属酸化物が電極活物質層21内において還元されて、金属元素のみの構成となったもの、のいずれであってもよい。本発明において金属単体とは、金属元素1つからなるもののみならず、2種以上の金属元素からなる複合金属も含む。上記金属単体の具体的な例としては、銅、鉄、イットリウム、バリウム、チタン、アルミニウム、亜鉛、ニッケルなどの1種の金属、あるいは、チタンを含む二元系の複合金属、チタンを含む三元系の複合金属などが挙げられる。尚、三元系金属の好ましい例として挙げられるLaLiTiにおけるランタンとリチウムの元素比率は、限定されないが、特には、0<X<1、0<Y<1の範囲であることが好ましい。LaLiTiの元素比率が上記範囲であると好ましいという理由は明らかではないが、上記範囲内であると電極中のリチウムイオン伝導性が向上し、これが好ましい結果を発揮する要因の1つであることが推察される。尚、上記具体的例示は、何ら本発明を限定するものではない。
Single metal:
The metal binder 4 may be a single metal. The metal simple substance that may be included in the electrode active material layer 21 as the metal binder 4 is a metal simple substance when the electrode active material layer is formed, and the metal oxide that is the metal binder 4 described above is an electrode active. Any of those reduced in the material layer 21 and having only a metal element may be used. In the present invention, the simple metal includes not only one composed of one metal element but also a composite metal composed of two or more metal elements. Specific examples of the simple metal include one metal such as copper, iron, yttrium, barium, titanium, aluminum, zinc and nickel, or a binary composite metal containing titanium and a ternary containing titanium. Examples of such composite metals. The element ratio of lanthanum and lithium in La X Li Y Ti, which is a preferable example of the ternary metal, is not limited, but in particular, it may be in the range of 0 <X <1, 0 <Y <1. preferable. The reason why the element ratio of La X Li Y Ti is preferably in the above range is not clear, but if it is in the above range, the lithium ion conductivity in the electrode is improved, and this is one of the factors that exert a favorable result. It is inferred that Note that the above specific examples do not limit the present invention.

樹脂結着材5:
樹脂結着材5として用いられる樹脂は、直接または間接に、活物質粒子3同士を固着させ、あるいは活物質粒子3と集電体1とを固着させる結着作用を発揮させることができるものであればよい。例えば、従来からの電極板において使用される樹脂製結着材を、本発明における樹脂結着材5として電極活物質層21に含有させてもよい。具体的には、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素化ポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマー;スチレンブタジエンゴムなどの合成ゴム;メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース;ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂などの熱可塑性樹脂などが挙げられるが、これに限定されない。
Resin binder 5:
The resin used as the resin binder 5 is capable of exhibiting a binding action for directly or indirectly fixing the active material particles 3 or fixing the active material particles 3 and the current collector 1 together. I just need it. For example, a resin binder used in a conventional electrode plate may be included in the electrode active material layer 21 as the resin binder 5 in the present invention. Specifically, fluorinated polymers such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride; polyolefin polymers such as polyethylene and polypropylene; synthetic rubbers such as styrene butadiene rubber; methyl cellulose, carboxymethyl cellulose; polyester resins, polyamide resins, polyacrylic acid Although thermoplastic resins, such as ester resin, are mentioned, it is not limited to this.

電極活物質層21に含有される金属結着材4と、樹脂結着材5との含有比率は、特に限定されない。電極活物質層21に含有される金属結着材4と、樹脂結着材5との含有比率は、負極板10に求められる特性を勘案した上、適宜決定してよい。   The content ratio of the metal binder 4 and the resin binder 5 contained in the electrode active material layer 21 is not particularly limited. The content ratio between the metal binder 4 and the resin binder 5 contained in the electrode active material layer 21 may be appropriately determined in consideration of the characteristics required for the negative electrode plate 10.

即ち、金属結着材4が電極活物質層21に含有されることによって、金属結着材4における速やかな熱伝導性が得られ、電池使用環境温度が急激に低下した場合にであっても電極活物質層の膜厚方向の温度勾配の発生を防止することができる。その上、樹脂結着材のみで活物質粒子を固着させる態様の従来の電極板に比べて、樹脂結着材の代替として電極活物質層中に金属結着材を含有させるか、あるいは樹脂結着材の一部を金属結着材に変更することによって、負極板の出入力特性が向上することが、本発明者らの研究により確認されている。特に金属結着材4として、導電性の良好な金属および/または金属酸化物を選択することによって、電極活物質層の導電性を良好にすることができる。したがって、電極活物質層21において金属結着材4の含有比率を多くすることによって、上記有利な効果の発生が顕著である。   That is, even when the metal binder 4 is contained in the electrode active material layer 21, quick thermal conductivity in the metal binder 4 is obtained, and the battery operating environment temperature rapidly decreases. Generation of a temperature gradient in the film thickness direction of the electrode active material layer can be prevented. In addition, as compared to the conventional electrode plate in which the active material particles are fixed only by the resin binder, a metal binder is contained in the electrode active material layer as an alternative to the resin binder, or the resin binder is bonded. It has been confirmed by the present inventors that the input / output characteristics of the negative electrode plate are improved by changing a part of the adhesive to a metal binder. In particular, the conductivity of the electrode active material layer can be improved by selecting a metal and / or metal oxide having good conductivity as the metal binder 4. Therefore, when the content ratio of the metal binder 4 is increased in the electrode active material layer 21, the above advantageous effect is remarkable.

一方、樹脂結着材5が電極活物質層21に含有されることによって、電池使用環境温度が急激に低下した場合にであっても電極活物質層の急激な温度低下を防止することができる。その上、樹脂結着材5の可撓性が有利に働き、電極活物質層21の曲げ特性を向上させることができる。   On the other hand, when the resin binder 5 is contained in the electrode active material layer 21, it is possible to prevent a rapid temperature drop of the electrode active material layer even when the battery operating environment temperature is rapidly decreased. . In addition, the flexibility of the resin binder 5 is advantageous, and the bending characteristics of the electrode active material layer 21 can be improved.

したがって、電極活物質層21に含有される金属結着材4と、樹脂結着材5との含有比率は、金属結着材4および樹脂結着材5それぞれが有する効果の発揮を勘案し、適宜決定してよい。特に、本発明の課題を良好に解決するために、活物質粒子3を100重量部としたときに、金属結着材4は、1重量部以上含有されることが望ましく、また樹脂結着材5は、1重量部以上含有されることが望ましい。   Therefore, the content ratio of the metal binder 4 and the resin binder 5 contained in the electrode active material layer 21 takes into consideration the effects of the metal binder 4 and the resin binder 5 respectively. You may decide suitably. In particular, in order to satisfactorily solve the problems of the present invention, when the active material particles 3 are 100 parts by weight, the metal binder 4 is desirably contained in an amount of 1 part by weight or more, and the resin binder 5 is preferably contained in an amount of 1 part by weight or more.

また、電極活物質層21中における金属結着材4と樹脂結着材5の総量と、活物質粒子3の配合比率は特に特定されず、使用される活物質粒子3の種類や大きさ、金属結着材4と樹脂結着材5の種類、負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、一般的には、電極活物質層21中における活物質粒子3の量が多い方が、電極の電気容量が増大するため、この観点からは、電極活物質層21中に存在する金属結着材4と樹脂結着材5の総量が、少ない方が好ましいといえる。より具体的には、電極活物質層21中において、活物質粒子3の重量比率を100重量部としたときに、金属結着材4と樹脂結着材5の総量の重量比率を、1重量部以上30重量部以下とすることができる。1重量部未満であると、活物質粒子3が集電体上に良好に固着されない場合がある。一方、金属結着材4と樹脂結着材5の総量の重量比率の上限の記載は、本発明において、金属結着材4と樹脂結着材5の総量が50重量部を超えることを除外する趣旨ではない。電極の電気容量を大きくするために、より少ない金属結着材4と樹脂結着材5の総量で活物質粒子3を集電体1上に固着されることができることを示すものである。したがって、電極活物質層形成液に配合される活物質粒子3と金属結着材4と樹脂結着材5の総量も、上記電極活物質層21中における金属結着材4と樹脂結着材5の総量と活物質粒子3の配合量を勘案して決定することができる   Further, the total amount of the metal binder 4 and the resin binder 5 in the electrode active material layer 21 and the mixing ratio of the active material particles 3 are not particularly specified, and the type and size of the active material particles 3 to be used, It can be determined as appropriate in consideration of the types of the metal binder 4 and the resin binder 5, functions required of the negative electrode, and the like. However, in general, the larger the amount of the active material particles 3 in the electrode active material layer 21, the greater the electric capacity of the electrode. From this viewpoint, the metal bond present in the electrode active material layer 21 is also increased. It can be said that it is preferable that the total amount of the adhesive 4 and the resin binder 5 is small. More specifically, in the electrode active material layer 21, when the weight ratio of the active material particles 3 is 100 parts by weight, the weight ratio of the total amount of the metal binder 4 and the resin binder 5 is 1 weight. Part to 30 parts by weight. If it is less than 1 part by weight, the active material particles 3 may not be satisfactorily fixed on the current collector. On the other hand, the description of the upper limit of the weight ratio of the total amount of the metal binder 4 and the resin binder 5 excludes that the total amount of the metal binder 4 and the resin binder 5 exceeds 50 parts by weight in the present invention. It is not the purpose. This shows that the active material particles 3 can be fixed on the current collector 1 with a smaller total amount of the metal binder 4 and the resin binder 5 in order to increase the electric capacity of the electrode. Therefore, the total amount of the active material particles 3, the metal binder 4, and the resin binder 5 blended in the electrode active material layer forming liquid is also the same as the metal binder 4 and the resin binder in the electrode active material layer 21. 5 can be determined in consideration of the total amount of 5 and the blending amount of the active material particles 3

空隙6:
空隙6は、非水電解液を浸透可能にするために、設けられる。電極活物質層21における空隙6の形成率(空隙率)は、特に限定されないが、後述する本発明の負極板の製造方法1を採用する場合には、樹脂含有液が充分に電極活物質層に浸透可能な程度な空隙率が確保されるよう留意することが望ましい。一般的には、電極活物質層21の体積を100%としたときに、15%以上45%以下程度に設計される。上記空隙率は、例えば水銀ポロシメータなどを用いて測定することができる。
Void 6:
The gap 6 is provided in order to allow the non-aqueous electrolyte to penetrate. The formation ratio (void ratio) of the voids 6 in the electrode active material layer 21 is not particularly limited. However, when the production method 1 of the negative electrode plate of the present invention described later is employed, the resin-containing liquid is sufficiently contained in the electrode active material layer. It is desirable to take care to ensure a porosity sufficient to penetrate the water. Generally, when the volume of the electrode active material layer 21 is 100%, it is designed to be about 15% to 45%. The porosity can be measured using, for example, a mercury porosimeter.

導電材:
電極活物質層21には、導電材粒子あるいは導電材繊維は、示されていないが、本発明の負極板では、適宜、導電材粒子および/または導電材繊維を電極活物質層中に含有されてもよい。上記導電材粒子、および上記導電材繊維は、従来公知のものを適宜選択して使用してよい。より具体的には、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。導電材粒子の平均粒径は20nm〜80nm程度であることが一般的である。また導電材粒子としては、炭素繊維(VGCF)が公知である。上記導電剤は、1種または2種以上の組み合わせで電極活物質層中に含まれてよい。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0.1重量部以上20重量部以下となるようにしてよい。尚、本発明の負極板は、導電材を使用しない態様を含み、本段落の記載は、導電材を使用する態様を除外するものではない。
Conductive material:
The electrode active material layer 21 does not show conductive material particles or conductive material fibers, but in the negative electrode plate of the present invention, the electrode active material layer appropriately contains conductive material particles and / or conductive material fibers. May be. As the conductive material particles and the conductive material fibers, conventionally known ones may be appropriately selected and used. More specifically, examples thereof include carbon materials such as carbon black such as acetylene black and ketjen black, but are not limited thereto. In general, the average particle size of the conductive material particles is about 20 nm to 80 nm. Carbon fiber (VGCF) is known as the conductive material particles. The conductive agent may be included in the electrode active material layer by one type or a combination of two or more types. 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, the proportion of the conductive material may be 0.1 parts by weight or more and 20 parts by weight or less. In addition, the negative electrode plate of this invention contains the aspect which does not use a electrically conductive material, and description of this paragraph does not exclude the aspect which uses a electrically conductive material.

電極活物質層21に導電材が含有される場合には、該導電材についても、金属結着材4あるいは4’、および樹脂結着材5の少なくともいずれかによって、集電体上に固着される。   When the electrode active material layer 21 contains a conductive material, the conductive material is also fixed on the current collector by at least one of the metal binder 4 or 4 ′ and the resin binder 5. The

負極板10の製造方法の例(製造方法1):
次に、負極板10の製造方法の一例(以下、「製造方法1」ともいう)について説明する。負極板10の製造方法1は、まず金属結着材4である金属または金属酸化物の前駆体である金属結着材前駆体および活物質粒子、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。そして上記製造方法1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、上記塗膜より準電極活物質層を形成する準電極活物質層形成工程と、を順に実施し、その後、形成された準電極活物質層に樹脂結着材5を含有させて電極活物質層21を形成する樹脂含浸工程を備える。尚、以下に説明する製造方法1では、金属結着材4としては、金属または金属酸化物が電極活物質層21に含有される電極板10が製造される。
Example of manufacturing method of negative electrode plate 10 (manufacturing method 1):
Next, an example of a method for manufacturing the negative electrode plate 10 (hereinafter, also referred to as “manufacturing method 1”) will be described. The manufacturing method 1 of the negative electrode plate 10 includes an electrode active material that includes a metal binder precursor and active material particles that are precursors of a metal or metal oxide that is a metal binder 4, or an optional additive. A layer forming solution is prepared. And the said manufacturing method 1 apply | coats the said electrode active material layer forming liquid to the desired area | region of the collector surface, forms a coating film, and the quasi-electrode which forms a quasi-electrode active material layer from the said coating film An active material layer forming step is sequentially performed, and then a resin impregnation step of forming the electrode active material layer 21 by including the resin binder 5 in the formed quasi-electrode active material layer is provided. In addition, in the manufacturing method 1 demonstrated below, the electrode plate 10 in which the metal binder 4 contains a metal or a metal oxide in the electrode active material layer 21 is manufactured.

(電極活物質層形成液の調製)
製造方法1に用いられる電極活物質層形成液は、溶媒中に、上述で説明する負極活物質粒子、および金属結着材前駆体を含み、あるいはさらに任意で他の添加剤を含有し得る。
(Preparation of electrode active material layer forming solution)
The electrode active material layer forming liquid used in the production method 1 contains the negative electrode active material particles described above and the metal binder precursor in the solvent, or may further optionally contain other additives.

金属結着材前駆体:
上記金属結着材前駆体は、上記電極活物質層形成液に溶解される材料であって、電極活物質層21中に含有され、金属結着材4として活物質粒子3同士を固着させ、また、活物質粒子3を集電体1上に固着させることのできる、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示さない金属または金属酸化物の前駆体である。電極活物質層形成液に溶解される金属結着材前駆体は1種または2種以上であってよく、溶媒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、上述する金属または金属酸化物を生成することができるものであればよい。
Metal binder precursor:
The metal binder precursor is a material that is dissolved in the electrode active material layer forming liquid, is contained in the electrode active material layer 21, and fixes the active material particles 3 to each other as the metal binder 4. Further, it is a metal or metal oxide precursor that does not show alkali metal ion insertion / desorption reaction, and that can fix the active material particles 3 on the current collector 1. The metal binder precursor dissolved in the electrode active material layer forming liquid may be one or more kinds, and is applied on the substrate in a state dissolved in a solvent and heated at a temperature equal to or higher than the thermal decomposition start temperature. Any metal that can produce the metal or metal oxide described above can be used.

金属結着材前駆体は、具体的には、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の群から選択されるいずれか1つ、または2つ以上の金属元素を含有する化合物であればよい。また理由は明らかではないが、上記金属元素の中でも、特に3乃至5周期に属する金属元素が含有する金属結着材前駆体を用いた場合には、生成される電極板10の出入力特性が良好になる傾向にあるため、好ましい。 Specifically, the metal binder precursor includes Li, Be, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, and 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, and Ce, any compound selected from the group consisting of two or more metal elements may be used. Moreover, although the reason is not clear, the output / input characteristics of the electrode plate 10 to be generated are particularly when a metal binder precursor containing a metal element belonging to 3 to 5 cycles among the above metal elements is used. This is preferable because it tends to be good.

上記金属元素を含有する金属結着材前駆体としては、例えば金属塩が好ましく使用される。上記金属塩としては、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上、これらの金属塩をアルコールなどの有機溶媒に溶解させ、これを塗布して塗膜を形成し、次いで加熱すると、塩素イオン、硝酸イオン、酢酸イオンは容易に塗膜中より消失させることができので、好ましく使用される。また、集電体上における塗膜性が良好でるという観点からは、硝酸塩が好ましい。尚、2種以上の金属元素を含有する金属結着材を電極活物質層中に生成させたい場合には、2種以上の金属塩を溶媒中に溶解させればよい。   As the metal binder precursor containing the metal element, for example, a metal salt is preferably used. Examples of the metal salt include chloride, nitrate, sulfate, perchlorate, acetate, phosphate, bromate, carbonate, and the like. Among them, in the present invention, chlorides, nitrates and acetates are easily available as general-purpose products, and these metal salts are dissolved in an organic solvent such as alcohol and applied to form a coating film. When heated, chlorine ions, nitrate ions, and acetate ions can be easily eliminated from the coating film, and thus are preferably used. Moreover, nitrate is preferable from the viewpoint of good coating properties on the current collector. In addition, what is necessary is just to melt | dissolve 2 or more types of metal salts in a solvent, when producing | generating the metal binder containing 2 or more types of metal elements in an electrode active material layer.

上記金属結着材前駆体の具体的な例としては、例えば、金属元素が銅である場合には、塩化銅、硝酸銅、酢酸銅、硫酸銅、銅アセチルアセトナートなど、金属元素が鉄である場合には硝酸鉄、酢酸鉄、鉄アセチルアセトナートなど、金属元素がイットリウムである場合には塩化イットリウム、硝酸イットリウム、酢酸イットリウム、イットリウムアセチルアセトナートなど、金属元素がチタンである場合には、チタンアセチルアセトナート、チタンジイソプロポキシビスアセチルアセトナートなど、金属元素がアルミニウムである場合には、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、アルミニウムアセチルアセトナートなど、金属元素がバリウムある場合には、塩化バリウム、酢酸バリウム、硝酸バリウムなど、金属元素が亜鉛である場合には、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、硝酸亜鉛、亜鉛アセチルアセトナートなど、金属元素がニッケルである場合には、塩化ニッケル、酢酸ニッケル、硝酸ニッケル、ニッケルアセチルアセトナートなどといった金属酸化物前駆体を挙げることができる。   As a specific example of the metal binder precursor, for example, when the metal element is copper, the metal element is iron such as copper chloride, copper nitrate, copper acetate, copper sulfate, copper acetylacetonate. In some cases, such as iron nitrate, iron acetate, iron acetylacetonate, etc., when the metal element is yttrium, yttrium chloride, yttrium nitrate, yttrium acetate, yttrium acetylacetonate, etc., when the metal element is titanium, When the metal element is aluminum, such as titanium acetylacetonate, titanium diisopropoxybisacetylacetonate, etc. When the metal element is barium, such as aluminum chloride, aluminum nitrate, aluminum acetylacetonate, barium chloride, acetic acid When the metal element is zinc, such as barium and barium nitrate When the metal element is nickel, such as zinc chloride, zinc acetate, zinc nitrate, zinc acetylacetonate, metal oxide precursors such as nickel chloride, nickel acetate, nickel nitrate, nickel acetylacetonate can be listed. .

あるいは、電極活物質層中に、ランタン、リチウムおよびチタンの酸化物(LaLiTiO)または、その還元物を含有させることを予定する場合には、チタンアセチルアセトナート、またはチタンジイソプロポキシビスアセチルアセトナートのいずれかと、塩化ランタン、硝酸ランタン、酢酸ランタン、ランタンアセチルアセトナート、ランタンイソプロポキシドなどのいずれかと、塩化リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム、リチウムアセチルアセトナートなどのいずれかとを、溶媒に混合させて、金属酸化物前駆体として用いることができる。 Alternatively, when it is planned to include lanthanum, lithium and titanium oxide (La X Li Y TiO 3 ) or a reduced product thereof in the electrode active material layer, titanium acetylacetonate or titanium diiso Any of propoxybisacetylacetonate, any of lanthanum chloride, lanthanum nitrate, lanthanum acetate, lanthanum acetylacetonate, lanthanum isopropoxide, etc., lithium chloride, lithium nitrate, lithium acetate, lithium carbonate, lithium acetylacetonate, etc. Either of them can be mixed with a solvent and used as a metal oxide precursor.

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種以上の金属結着材前駆体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1と該集電体1表面で生成される電極活物質層21とが良好に密着し、活物質粒子3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1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 the one or more metal binder precursors added in the solvent is 0.01 to 5 mol / L, particularly 0. 1-2 mol / L is preferred. By the said density | concentration being 0.01 mol / L or more, the collector 1 and the electrode active material layer 21 produced | generated on this collector 1 surface adhere | attach favorably, and fixation of the active material particle 3 is achieved. . 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 surface of the current collector 1, and a uniform coating film can be formed. It is formed.

(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3および金属結着材前駆体以外にも、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。
(Other additives)
In addition to the active material particles 3 and the metal binder precursor described above, the electrode active material layer forming liquid may include a conductive material, a dispersant, a plasticizer, or other materials within the scope of the present invention. Additives may be added.

(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1上に形成が予定される電極活物質層21における活物質粒子3、金属結着材4、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を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、金属結着材前駆体、あるいはさらに任意の添加剤)の比率は、塗布工程において集電体1上への塗布性及び、その後の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。   Note that the electrode active material layer forming liquid is the active material particles 3 in the electrode active material layer 21 scheduled to be formed on the current collector 1, the metal binder 4, or, if necessary, other materials such as a conductive material. The amount of these additives is determined in consideration of the required amount of the additive. At that time, the ratio of the solute added to the solvent (that is, active material particles, metal binder precursor, or further optional additive) is determined by the coating property on the current collector 1 in the coating step and the subsequent steps. 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.

(塗布工程)
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1上に塗布して塗膜を形成する塗布工程を実施する。製造方法1における塗布工程では、該形成液の塗布方法を、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1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1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、集電体1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21の製膜性をさらに改善することができるため好ましい。
(Coating process)
Next, the application | coating process which apply | coats the electrode active material layer forming liquid prepared as mentioned above on the electrical power collector 1, and forms a coating film is implemented. In the coating step in production method 1, the method for applying the forming liquid can be selected as appropriate. For example, the electrode active material layer forming liquid can be applied to an arbitrary region on the surface of the current collector 1 by a printing method, spin coating, dip coating, bar coating, spray coating, or the like to form a coating film. Further, when the surface of the current collector 1 is porous, provided with a large number of irregularities, or has a three-dimensional structure, the coating method is other than the above method, and is manually applied, for example. A method is also possible. The current collector 1 is preferable because it can further improve the film forming property of the electrode active material layer 21 by performing corona treatment, oxygen plasma treatment, or the like in advance as necessary.

上記電極活物層形成液の集電体1への塗布量は、製造される電極板10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21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21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。   The amount of the electrode active material layer forming liquid applied to the current collector 1 can be arbitrarily determined according to the application of the electrode plate 10 to be manufactured. Since the electrode active material layer 21 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 21 has a thickness of 300 nm to 150 μm, particularly May be thinly applied so as to be about 500 nm to 100 μm.

(プレス工程)
上記塗布工程と、後述する電極活物質層形成工程との間、あるいは、後述する電極活物質層形成工程の後には、さらに任意でプレス工程を実施してもよい。上記プレス工程は、集電体1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。このように製造方法1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10における電極活物質層21の空隙率を調整し、また体積エネルギー密度を増加させることができる。
(Pressing process)
A press step may be optionally further performed between the coating step and the electrode active material layer forming step described later or after the electrode active material layer forming step described later. The said press process can be implemented by drying the said electrode active material layer forming coating film formed on the electrical power collector 1 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 conventional pressing, in which a slurry-like electrode active material layer forming liquid containing a resin binder is applied on a current collector and dried. . Thus, the manufacturing method 1 can adjust the porosity of the electrode active material layer 21 in the electrode plate 10 finally manufactured by implementing a press process, and can increase a volume energy density.

(準電極活物質層形成工程)
準電極活物質層形成工程は、上記塗膜中に含有される金属結着材前駆体を反応させて金属または金属酸化物を生成し、該金属または金属酸化物を金属結着材4として、活物質粒子3を集電体1上に固着させることによって、集電体1上に金属結着材4と活物質粒子3とを含有する準電極活物質層を形成する工程である。準電極活物質層形成工程において、上記塗膜中に溶媒が含有されている場合には、該溶媒が除去される。本工程において、金属結着材前駆体は、溶媒に溶解した状態であるもの、および溶媒の除去により析出した状態にあるもののいずれも含む。
(Quasi-electrode active material layer formation process)
In the quasi-electrode active material layer forming step, the metal binder precursor contained in the coating film is reacted to generate a metal or metal oxide, and the metal or metal oxide is used as the metal binder 4. This is a step of forming a quasi-electrode active material layer containing the metal binder 4 and the active material particles 3 on the current collector 1 by fixing the active material particles 3 on the current collector 1. In the quasi-electrode active material layer forming step, when a solvent is contained in the coating film, the solvent is removed. In this step, the metal binder precursor includes both those dissolved in a solvent and those precipitated by removal of the solvent.

上記準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準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ばよい。例えば、上記準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、次いで金属結着材前駆体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 quasi-electrode active material layer forming step include a heating step, a reduced-pressure drying step, a reduced-pressure heating step, or a combination thereof. However, the quasi-electrode active material layer forming step is not limited thereto, and the electrode active material applied on the current collector is exemplified. What is necessary is just the process of implementing the means which can form the coating film formed with the substance layer forming solution as a quasi-electrode active material layer. For example, the quasi-electrode active material layer forming step includes 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 binder precursor. May be included.

以下に、準電極活物質層形成工程として、特に加熱工程が実施される場合についてより詳細に説明する。加熱工程は、金属結着材4として金属酸化物を生成する予定の場合には、上記塗膜中に存在する金属結着材前駆体を熱分解するとともに酸化させることを目的に行われる。また加熱工程は、金属結着材4として金属を生成する予定の場合には、上記塗膜中に存在する金属結着材前駆体を熱分解し、金属単体を析出させることを目的に行われる。このとき、塗膜中に溶媒が残っているときは、加熱工程における加熱で、溶媒を除去する。   Hereinafter, the case where the heating step is performed as the quasi-electrode active material layer forming step will be described in more detail. When the metal oxide is to be produced as the metal binder 4, the heating step is performed for the purpose of thermally decomposing and oxidizing the metal binder precursor present in the coating film. In addition, the heating step is performed for the purpose of thermally decomposing the metal binder precursor present in the coating film and precipitating the metal alone when a metal is to be produced as the metal binder 4. . At this time, when the solvent remains in the coating film, the solvent is removed by heating in the heating step.

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結着材前駆体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結着材前駆体の熱分解が行われ、速やかに金属または金属酸化物が生成される。 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. Although the said heating temperature changes with kinds of metal binder precursor used, the thermal decomposition of a metal binder precursor is performed favorably by heating the said coating film in the temperature range of 150 to 800 degreeC normally. A metal or metal oxide is rapidly generated.

尚、加熱工程における加熱温度は、予備的に、使用が予定される金属結着材前駆体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、金属の含有比率、あるいは金属元素と酸素の含有比率を測定することによって、金属または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、金属または金属酸化物が生成されていた場合には、用いられた金属結着材前駆体が、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。尚、上記予備試験における加熱は、本製造方法において予定される加熱雰囲気と同様の雰囲気で実施する。   In addition, the heating temperature in the heating step is preliminarily applied by applying a solution in which a metal binder precursor to be used is dissolved on an appropriate substrate and heating, and scraping the film laminated on the substrate. It is possible to determine whether a metal or a metal oxide is formed by conducting a composition analysis and measuring the content ratio of the metal or the content ratio of the metal element and oxygen. And when the metal or metal oxide was produced | generated, it was confirmed that the used metal binder precursor was heated at the temperature more than thermal decomposition start temperature on a board | substrate. The heating in the preliminary test is performed in an atmosphere similar to the heating atmosphere planned in the manufacturing method.

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。尚、本発明の電極板を製造する方法に関し、「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. In addition, regarding the method for producing the electrode plate 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.

上記加熱工程における加熱雰囲気は、特に限定されず、生成が予定される金属結着材4の種類、電極板を製造するために用いられる材料や加熱温度、金属元素の酸素ポテンシャルなどを勘案して適宜決定することができる。例えば空気雰囲気である場合には、特別な雰囲気の調整が必要なく、簡易に加熱工程を実施することができる点で好ましい。特に、集電体として銅箔を用いる場合には、空気雰囲気下で加熱工程を実施すると酸化してしまい、望ましくない。したがって、かかる場合には、不活性ガス雰囲気下、あるいは還元ガス雰囲気、あるいは不活性ガスと還元ガスの混合ガス雰囲気下で加熱することが好ましい。また、上記加熱工程において、金属結着材4として金属を生成する場合には、上記加熱工程を還元雰囲気で実施し、上記塗膜中に存在する金属結着材前駆体を還元雰囲気で熱分解し、金属単体を析出させることが望ましい。   The heating atmosphere in the heating step is not particularly limited, taking into consideration the type of metal binder 4 to be generated, the material used to manufacture the electrode plate, the heating temperature, the oxygen potential of the metal element, and the like. It can be determined as appropriate. For example, in the case of an air atmosphere, it is preferable in that a special atmosphere adjustment is not necessary and the heating process can be easily performed. In particular, when a copper foil is used as a current collector, it is not desirable because it is oxidized when the heating step is performed in an air atmosphere. Therefore, in such a case, it is preferable to heat in an inert gas atmosphere, a reducing gas atmosphere, or a mixed gas atmosphere of an inert gas and a reducing gas. In the heating step, when a metal is produced as the metal binder 4, the heating step is performed in a reducing atmosphere, and the metal binder precursor present in the coating film is pyrolyzed in a reducing atmosphere. It is desirable to deposit a single metal.

尚、本発明の製造方法において、不活性ガス雰囲気または還元ガス雰囲気は、特に特定の雰囲気に限定されず、従来公知のこれらの雰囲気下において適宜発明の製造方法を実施することができるが、たとえば、不活性ガス雰囲気としてはアルゴンガス、窒素ガス、還元ガス雰囲気としては、水素ガス、一酸化炭素ガス、あるいは上記不活性ガスと上記還元ガスを混合したガス雰囲気などが挙げられる。   In the production method of the present invention, the inert gas atmosphere or the reducing gas atmosphere is not particularly limited to a specific atmosphere, and the production method of the invention can be appropriately carried out in these conventionally known atmospheres. As the inert gas atmosphere, argon gas, nitrogen gas, and reducing gas atmosphere include hydrogen gas, carbon monoxide gas, or a gas atmosphere in which the inert gas and the reducing gas are mixed.

(樹脂含浸工程)
樹脂含浸工程は、上述のとおり製造された準電極活物質層に、さらに樹脂材料を含有させて、当該樹脂材料を樹脂結着材5として活物質粒子3同士あるいは、活物質粒子3と集電体1とを固着させ、電極活物質層21を形成する工程である。
(Resin impregnation process)
In the resin impregnation step, the quasi-electrode active material layer manufactured as described above further contains a resin material, and the resin material is used as the resin binder 5 or between the active material particles 3 or the active material particles 3 and the current collector. In this process, the body 1 is fixed and the electrode active material layer 21 is formed.

樹脂含浸工程を実施するために、樹脂結着材5として上述で説明する樹脂材料を用い、適当な溶媒に混合させて樹脂含有液を調製する。このとき溶媒は、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、プロパノール、ブタノール等の総炭素数が5以下の低級アルコール、アセチルアセトン、ジアセチル、ベンゾイルアセトン等のジケトン類、アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、ベンゾイル酢酸エチル、ベンゾイル蟻酸エチル等のケトエステル類、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、水等などであってよい。尚、選択される樹脂は、形成された準電極活物質層の空隙を構成する孔のサイズなどを勘案し、その分子量を調整してよい。   In order to perform the resin impregnation step, the resin material described above is used as the resin binder 5 and mixed with an appropriate solvent to prepare a resin-containing liquid. At this time, the solvent is not particularly limited. For example, 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 acid, ethyl benzoyl acetate, ethyl benzoylformate, pyrrolidones such as N-methylpyrrolidone (NMP), toluene, a mixed solvent thereof, water, and the like may be used. Note that the resin selected may be adjusted in molecular weight in consideration of the size of the pores forming the voids of the formed quasi-electrode active material layer.

次に、上述のとおり調製した樹脂含有液を準電極活物質層の空隙に含浸させる。含浸させる方法は特に限定されないが、例えば、樹脂含有液を、準電極活物質層の表面に塗布してもよいし、あるいは、印刷法、スピンコート、ディップコート、バーコート、スプレーコートなどによって含浸させでもよいし、あるいは、樹脂含有液槽に準電極活物質層を浸漬させて、該樹脂含有液を準電極活物質層の空隙に浸透させてもよい。   Next, the voids of the quasi-electrode active material layer are impregnated with the resin-containing liquid prepared as described above. The impregnation method is not particularly limited. For example, the resin-containing liquid may be applied to the surface of the quasi-electrode active material layer, or impregnated by a printing method, spin coating, dip coating, bar coating, spray coating, or the like. Alternatively, the quasi-electrode active material layer may be immersed in a resin-containing liquid tank so that the resin-containing liquid penetrates into the voids of the quasi-electrode active material layer.

次いで、準電極活物質層を乾燥させて、準電極活物質層中に含浸する樹脂含有液の溶媒を除去し、且つ、該樹脂含有液中に含まれる樹脂材料によって、活物質粒子3同士、あるいは活物質粒子3と集電体1とを、直接または間接に固着させることによって、電極活物質層が形成され、電極板10が完成する。   Next, the quasi-electrode active material layer is dried, the solvent of the resin-containing liquid impregnated in the quasi-electrode active material layer is removed, and the active material particles 3 are made by the resin material contained in the resin-containing liquid, Alternatively, the active material particles 3 and the current collector 1 are fixed directly or indirectly to form an electrode active material layer, and the electrode plate 10 is completed.

実施態様1の製造方法の一例(製造方法1’)
上述する実施態様1の負極板10の製造方法について、製造方法1とは異なる方法について説明する。実施態様1の負極板10は、所謂、ゾルゲル法による金属粒子あるいは金属酸化物粒子の生成を利用し、さらに、製造方法1において説明する樹脂含浸工程を実施することにより製造することができる(以下、「製造方法1’」ともいう)。
Example of production method of embodiment 1 (production method 1 ′)
A method different from the manufacturing method 1 will be described with respect to the manufacturing method of the negative electrode plate 10 of Embodiment 1 described above. The negative electrode plate 10 of Embodiment 1 can be manufactured by utilizing the so-called sol-gel method of generating metal particles or metal oxide particles, and further by carrying out the resin impregnation step described in Manufacturing Method 1 (hereinafter referred to as “the metal particles”). , Also referred to as “Production Method 1 ′”).

即ち、現在、ゾルゲル法を用いた電極板の製造方法が検討されている。例えば、特願2007−537121(エボニックデグサ公報)には、ゾルゲル法を用いて電極活物質層を形成し、さらに該電極活物質層上にセパレータを積層してなる電極板ユニットの発明が提案されている。上記公報には、ゾルゲル法で形成される無機金属粒子は、結着材である旨記載されているが、実際には、ゾルゲル法で形成される無機金属粒子同士の結着性が弱く、電極活物質層に充分な膜強度付与するには不十分であった。しかしながら、ゾルゲル法を利用して集電体上に生成される膜(本発明では、これを準電極活物質層と呼ぶ)に、製造方法1に示すとおり、樹脂含有液を含浸させることによって、膜強度が良好で、且つ、本発明の課題を解決する優れた電極板を製造することができる。   That is, at present, a method for producing an electrode plate using a sol-gel method is being studied. For example, Japanese Patent Application No. 2007-537121 (Evonik Degussa Publication) proposes an invention of an electrode plate unit in which an electrode active material layer is formed using a sol-gel method and a separator is laminated on the electrode active material layer. ing. In the above publication, it is described that the inorganic metal particles formed by the sol-gel method are binders, but in reality, the binding property between the inorganic metal particles formed by the sol-gel method is weak, and the electrode It was insufficient to give sufficient film strength to the active material layer. However, by impregnating a film produced on the current collector using the sol-gel method (in the present invention, this is called a quasi-electrode active material layer) with a resin-containing liquid as shown in Production Method 1, An excellent electrode plate having good film strength and solving the problems of the present invention can be produced.

[実施態様2]
本発明の負極板の実施態様2として、金属結着材4として、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示す金属酸化物が、電極活物質層に含有されていてもよい。実施態様2の負極板の構成は、金属結着材以外の構成、即ち、活物質粒子、樹脂結着材、集電体、空隙、導電材については、実施態様1で説明したものと同様であるので、ここでは説明を割愛する。
[Embodiment 2]
As Embodiment 2 of the negative electrode plate of the present invention, a metal oxide showing an alkali metal ion insertion / release reaction may be contained in the electrode active material layer as the metal binder 4. The configuration of the negative electrode plate of Embodiment 2 is the same as that described in Embodiment 1 with respect to the configuration other than the metal binder, that is, the active material particles, the resin binder, the current collector, the voids, and the conductive material. Because there is, explanation is omitted here.

本発明における金属結着材として、特にアルカリ金属イオン挿入脱離反応を示すものを選択することにより、電極板の電極容量の増大効果を挙げることができる。即ち、従来の樹脂結着材のみで活物質粒子を固着させていた従来の電極板と比較した場合に、本発明は、樹脂結着材の一部を、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示す金属結着材に置き換えることによって、固着作用が良好に維持される上、当該金属結着材を活物質として作用させることが可能であるため、実質的に、電極活物質層における単位面積当たりの活物質量を増大させることが可能であるからである。   The effect of increasing the electrode capacity of the electrode plate can be obtained by selecting a metal binding material in the present invention that exhibits an alkali metal ion insertion / release reaction. That is, when compared with the conventional electrode plate in which the active material particles are fixed only by the conventional resin binder, the present invention shows a part of the resin binder exhibits an alkali metal ion insertion / release reaction. By replacing with a metal binder, the fixing action is maintained well, and since the metal binder can act as an active material, substantially per unit area in the electrode active material layer This is because the amount of the active material can be increased.

ただし、金属結着材がアルカリ金属イオン挿入脱離反応を示すものである場合には、負極活物質を構成する化合物と電気化学的に反応し、金属結着材の膨張や欠損を招くことがあり、この結果、電極板の劣化を誘引する場合がある。したがって、金属結着材としてアルカリ金属イオン挿入脱離反応を示す金属および/または金属酸化物を選択する場合には、負極活物質を構成する化合物との組み合わせに留意することが望ましい。上記観点では、例えば、活物質粒子および金属酸化物粒子として、チタン酸リチウム、あるいはチタン酸リチウムのチタンと他の任意の元素とを置換した化合物を選択することが望ましい。   However, in the case where the metal binder exhibits an alkali metal ion insertion / release reaction, it may electrochemically react with the compound constituting the negative electrode active material, leading to expansion or loss of the metal binder. As a result, the electrode plate may be deteriorated. Therefore, when selecting a metal and / or metal oxide exhibiting an alkali metal ion insertion / release reaction as the metal binder, it is desirable to pay attention to the combination with the compound constituting the negative electrode active material. In view of the above, it is desirable to select, for example, lithium titanate or a compound in which titanium of lithium titanate and any other element are substituted as the active material particles and the metal oxide particles.

また、換言すると、負極活物質粒子との電気化学的に反応が生じる恐れがないという観点では、本発明における金属結着材として、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示さない金属および/または金属酸化物を選択することが好ましい。   In other words, from the viewpoint that there is no risk of electrochemical reaction with the negative electrode active material particles, the metal binder in the present invention is a metal and / or metal oxide that does not exhibit an alkali metal ion insertion / release reaction. It is preferable to select a product.

アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示す金属酸化物は、一般的に金属と理解される元素の酸化物であって、アルカリ金属イオンの挿入脱離反応を示すものであれば、特に限定されるものではない。上記金酸化物は、1種の金属元素よりなる金属酸化物、あるいは2種以上の金属酸化物を含むアルカリ金属複合勤続酸化物であってよい。   Metal oxides that exhibit alkali metal ion insertion / release reactions are particularly limited as long as they are oxides of elements that are generally understood as metals, and that exhibit alkali metal ion insertion / release reactions. is not. The gold oxide may be a metal oxide composed of one metal element or an alkali metal composite continuous oxide containing two or more metal oxides.

アルカリ金属イオンの挿入脱離反応を示す金属結着材のうち、特にリチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物としては、LiTi12などを挙げることができるが、これに限定されない。 Among metal binders that exhibit alkali metal ion insertion / release reactions, metal oxides that exhibit lithium ion insertion / release reactions can include, but are not limited to, Li 4 Ti 5 O 12. .

本発明における金属結着材がアルカリ金属イオン挿入脱離反応を示すか否かの確認方法について、リチウムイオン挿入脱離を例に説明する。   A method for confirming whether or not the metal binder in the present invention exhibits an alkali metal ion insertion / release reaction will be described by taking lithium ion insertion / release as an example.

サイクリックボルタンメトリー試験(CV試験):
例えば、本発明の電極板10において、金属結着材4として、LiTi12を電極活物質層中に生成を予定する場合には、活物質粒子3を含まないこと以外には、電極板10と同様に、積層体を作成する。そして、該積層体を用いてCV試験を行う。具体的には、まず電極電位を2.0Vから0.03Vまで掃引したのち、再び2.0Vまで戻す。走査速度は1mV/秒としてよい。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、1.5V付近に、LiTi12のリチウムイオン挿入脱離反応に相当する酸化還元ピークを確認することができる。これによって、確かに、上記積層体に設けられた、活物質粒子3を含まない以外は、電極活物質層21と同等の層中に含有されるLiTi12が、リチウムオン挿入脱離反応を示すことを確認することができる。尚、上記CV試験は、例えば、Bio Logic社製のVMP3を用いて実施することができる。また、CV試験における電極電位、および走査速度は、試験される金属酸化物に好適な条件で決定してよい。
Cyclic voltammetry test (CV test):
For example, in the electrode plate 10 of the present invention, when the production of Li 4 Ti 5 O 12 in the electrode active material layer is planned as the metal binder 4, except that the active material particles 3 are not included, Similar to the electrode plate 10, a laminate is prepared. Then, a CV test is performed using the laminate. Specifically, the electrode potential is first swept from 2.0 V to 0.03 V, and then returned to 2.0 V again. The scanning speed may be 1 mV / second. In the cyclic voltammogram showing the cycle result, a redox peak corresponding to the lithium ion insertion / elimination reaction of Li 4 Ti 5 O 12 can be confirmed in the vicinity of 1.5 V. As a result, the Li 4 Ti 5 O 12 contained in the layer equivalent to the electrode active material layer 21 except for the active material particles 3 provided in the laminate is certainly inserted into the lithium-on insertion / desorption. It can be confirmed that a separation reaction is exhibited. The CV test can be performed using, for example, VMP3 manufactured by Bio Logic. Further, the electrode potential and scanning speed in the CV test may be determined under conditions suitable for the metal oxide to be tested.

尚、図5は、リチウム挿入脱離反応を示すことが知られるグラファイトのCV試験結果を示す、サイクルボルタモグラムである。LiTi12の代わりにグラファイトを用いたこと以外は、上述するCV試験と同様の条件で試験を実施すると、図5に示すとおり、0.5V以下でリチウム挿入脱離反応を示す酸化還元ピークを確認することができる。一方、図6は、何らリチウム挿入脱離反応を示さない金属化合物を用いたCV試験結果であり、何らピークが出現しないことにより、リチウム挿入脱離反応を示さないことが確認される。一方、リチウム挿入脱離反応を示さない金属酸化物を用いて、CV試験を実施した場合には、酸化ピーク、還元ピークがサイクリックボルタモグラムから確認されない(図6参照)。 FIG. 5 is a cycle voltammogram showing the CV test result of graphite which is known to show a lithium insertion / elimination reaction. Except that graphite was used instead of Li 4 Ti 5 O 12 , when the test was carried out under the same conditions as the CV test described above, as shown in FIG. A reduction peak can be confirmed. On the other hand, FIG. 6 is a CV test result using a metal compound that does not show any lithium insertion / extraction reaction, and it is confirmed that no lithium insertion / extraction reaction is shown by no peak appearing. On the other hand, when a CV test is performed using a metal oxide that does not exhibit lithium insertion / elimination reaction, no oxidation peak or reduction peak is confirmed from the cyclic voltammogram (see FIG. 6).

本発明の非水電解液二次電池用負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アルカリ金属イオン挿入脱離を示すか否かは、上述のとおり予め確認することができる。一方、すでに完成された負極板における電極活物質層中に含有される金属酸化物または金属単体が、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示すか否かは、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または金属単体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または金属単体よりなる塗膜を、銅やアルミニウムなどの任意の基板上に形成し、これをCV試験に供することにより、当該金属酸化物または金属単体がアルカリ金属イオン挿入脱離反応を示すか否かを確認することができる。   In producing the negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, whether or not to show alkali metal ion insertion / desorption of a metal oxide that is expected to be contained in the electrode active material layer is determined in advance as described above. Can be confirmed. On the other hand, whether or not the metal oxide or the metal simple substance contained in the electrode active material layer in the already completed negative electrode plate exhibits an alkali metal ion insertion / release reaction can be confirmed as follows, for example. . That is, it is possible to estimate what kind of metal oxide or simple metal is contained in a sample by cutting the electrode active material layer to prepare a sample and conducting composition analysis of the sample. And the coating film which consists of the estimated metal oxide or a metal simple substance is formed on arbitrary board | substrates, such as copper and aluminum, The said metal oxide or a metal simple substance becomes an alkali metal ion by using this for a CV test. It can be confirmed whether or not an insertion / elimination reaction is exhibited.

実施態様2の製造方法の例(製造方法2):
実施態様2の製造は、金属結着材前駆体として、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示す金属結着材を生成するために適切な化合物を選択すること、および、準電極活物質層形成工程において生成される金属結着材が、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示す金属結着材となるよう条件を設定すること以外は、製造方法1と同様に電極活物質層形成液を調製し、塗布工程および準電極活物質層形成工程を実施し、さらに樹脂含浸工程を実施することができる(以下、「製造方法2」ともいう)。
Example of production method of embodiment 2 (production method 2):
In the production of Embodiment 2, an appropriate compound for producing a metal binder exhibiting an alkali metal ion insertion / release reaction is selected as the metal binder precursor, and a quasi-electrode active material layer forming step The electrode active material layer forming liquid is prepared in the same manner as in production method 1 except that the conditions are set so that the metal binder produced in step 1 becomes a metal binder exhibiting an alkali metal ion insertion / release reaction, A coating step and a quasi-electrode active material layer forming step can be performed, and a resin impregnation step can be further performed (hereinafter also referred to as “manufacturing method 2”).

即ち、電極活物質層形成液を調製する際に選択される金属結着材前駆体は、以下のとおりである。例えばリチウムイオン挿入脱離反応を示す金属酸化物を金属結着
材として電極活物質層中に生成したい場合には、金属結着材前駆体としては、リチウム元素含有化合物と、チタンなど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。ただし、実施態様2の製造において選択される金属結着材前駆体の例は、上述に限定されない。
That is, the metal binder precursor selected when preparing the electrode active material layer forming liquid is as follows. For example, when a metal oxide exhibiting a lithium ion insertion / release reaction is to be produced in the electrode active material layer as a metal binder, the metal binder precursor is selected from a lithium element-containing compound and titanium. Or a combination of one or more metal element-containing compounds containing any of the above metal elements. However, the example of the metal binder precursor selected in the manufacture of Embodiment 2 is not limited to the above.

上記金属結着材前駆体は、リチウム元素あるいはチタン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、炭酸塩等であってよい。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あるいは任意の基材に対して製膜性がよいので、好ましく使用される。   The metal binder precursor is a chloride, nitrate, sulfate, perchlorate, acetate, phosphate, bromate, carbonate, etc. of other metal elements such as lithium element or titanium. Good. Among them, in the present invention, chloride, nitrate, and acetate are preferably used because they are easily available as general-purpose products. In particular, nitrates are preferably used because they have good film forming properties over a wide variety of current collectors or arbitrary substrates.

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結着材前駆体としては、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、塩化リチウム、硝酸リチウム、炭酸リチウムなどである。また、Ti元素含有化合物としては、例えば、四塩化チタン、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であることがより好ましい。 For example, as a metal binder precursor for producing 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 are used in combination as main raw materials. In addition, other raw materials can be used in combination with the main raw material as required. Examples of the Li element-containing compound include lithium chloride, lithium nitrate, and lithium carbonate. Examples of the Ti element-containing compound include titanium tetrachloride 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 ≦ It is more preferable that X ≦ 1.

実施態様2の製造方法において、製造方法1における準電極活物質層形成工程における条件の変更とは、以下のとおりである。即ち、実施態様2における金属結着材は、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示す金属酸化物であるため、結晶性の金属酸化物であると理解される。したがって、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を可能とする程度に結晶性が示されるよう準電極活物質層形成工程の条件を設定するよう留意する。例えば、準電極活物質層形成工程が、加熱工程である場合には、加熱温度あるいは加熱温度および加熱雰囲気を、適切に調整する。ただし、調整の範囲は、製造方法1において示される内容の中で設定することが可能である。即ち、加熱温度は、通常150℃〜800℃の温度範囲内において調整することができ、また加熱雰囲気も、空気雰囲気、還元雰囲気、不活性雰囲気など任意の雰囲気であってよい。具体的な条件は、予備実験において、金属酸化物を生成し、上記CV試験において、そのアルカリ金属イオン挿入脱離反応を示すか否かを確認しながら、適宜決定してよい。   In the manufacturing method of Embodiment 2, the change of the conditions in the quasi-electrode active material layer forming step in Manufacturing Method 1 is as follows. That is, it is understood that the metal binder in Embodiment 2 is a crystalline metal oxide because it is a metal oxide that exhibits an alkali metal ion insertion / release reaction. Therefore, care should be taken to set the conditions for the quasi-electrode active material layer formation step so that the crystallinity is shown to such an extent that the alkali metal ion insertion / elimination reaction is possible. For example, when the quasi-electrode active material layer forming step is a heating step, the heating temperature or the heating temperature and the heating atmosphere are appropriately adjusted. However, the range of adjustment can be set in the contents shown in the manufacturing method 1. That is, the heating temperature can be usually adjusted within a temperature range of 150 ° C. to 800 ° C., and the heating atmosphere may be any atmosphere such as an air atmosphere, a reducing atmosphere, or an inert atmosphere. Specific conditions may be appropriately determined while generating a metal oxide in a preliminary experiment and confirming whether or not the alkali metal ion insertion / elimination reaction is exhibited in the CV test.

[実施態様3]
本発明の負極板は、電極活物質層中に、活物質粒子と、金属および/または金属酸化物、樹脂を含み、上記金属および/または金属酸化物が、結着材として作用し、これによって活物質粒子が、互いに固着する態様であってよい(上記態様を、「実施態様3」ともいう)。
[Embodiment 3]
The negative electrode plate of the present invention includes active material particles, metal and / or metal oxide, and resin in the electrode active material layer, and the metal and / or metal oxide acts as a binder, thereby The active material particles may be fixed to each other (the above aspect is also referred to as “embodiment 3”).

実施態様3は、上述する実施態様1あるいは2に対し、電極活物質層に含有される樹脂が、活物質粒子同士の固着、あるいは活物質粒子と集電体との固着に寄与する結着性を示さない点において相違する。   The embodiment 3 is a binding property in which the resin contained in the electrode active material layer contributes to the adhesion between the active material particles or the adhesion between the active material particles and the current collector, as compared to the above-described embodiment 1 or 2. Is different in that it does not show.

より具体的には、実施態様3における樹脂としては、活物質粒子同士の固着、あるいは活物質粒子と集電体との固着には実質的に関与せず、且つ、電池を作動させた場合であっても、電極活物質層中に留まることが可能な樹脂であれば、熱可塑性樹脂、セルロース系樹脂、合成ゴムなどのいずれの樹脂であってもよい。電極板のその他の構成、即ち、電極活物質、金属および/または金属酸化物である金属接着剤、導電材、空隙、集電体については、実施態様1あるいは2と同様であるため、ここではその説明を割愛する。尚、電極活物質層において、活物質粒子同士の固着、あるいは活物質粒子と集電体との固着には実質的に関与しない樹脂とは、電極活物質層中に含まれることによって樹脂結着材として作用することが可能な樹脂であって、且つ、結着材としての作用が確認されない樹脂および、樹脂結着材としての作用を発揮できないが、電極活物質層中に留まることのできる樹脂のいずれをも含む。   More specifically, the resin in Embodiment 3 is substantially not involved in the fixation between the active material particles or between the active material particles and the current collector, and the battery is operated. However, any resin such as a thermoplastic resin, a cellulosic resin, or a synthetic rubber may be used as long as it can remain in the electrode active material layer. The other configurations of the electrode plate, that is, the electrode active material, metal and / or metal oxide metal adhesive, conductive material, gap, and current collector are the same as those in the first or second embodiment. I will omit the explanation. Incidentally, in the electrode active material layer, the resin that does not substantially participate in the adhesion between the active material particles or the adhesion between the active material particles and the current collector is contained in the electrode active material layer, thereby binding the resin. Resin that can act as a material, and a resin that is not confirmed to act as a binder, and a resin that cannot function as a resin binder but can remain in the electrode active material layer Any of these are included.

ただし、実施態様3は、上述のとおり電極活物質層に含まれる樹脂が、結着作用を有しないため、電極活物質層中に含有される金属結着材の量は、電極活物質層の膜強度が良好となる程度に実施態様1あるいは2における金属結着材の含有量以上とすることが望ましい。具体的には、電極活物質層に含有される活物質粒子の含有量を100重量部としたときに、金属結着材の含有量を1重量部以上30重量部以下とすることが好ましい。   However, in Embodiment 3, since the resin contained in the electrode active material layer does not have a binding action as described above, the amount of the metal binder contained in the electrode active material layer is the amount of the electrode active material layer. It is desirable that the content of the metal binder in the first or second embodiment is equal to or higher than the level of film strength. Specifically, when the content of the active material particles contained in the electrode active material layer is 100 parts by weight, the content of the metal binder is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less.

実施態様3の製造方法の例(製造方法3)
実施態様3の製造方法の例としては、樹脂含浸工程で選択される樹脂材料が、樹脂結着材以外の樹脂から選択されることを除き、上記製造方法1あるいは、上記製造方法2と同様である。あるいは、また使用する樹脂結着材の量を小さく抑えて、実質的に樹脂結着材として作用しない程度の樹脂量とすること以外、上記製造方法1あるいは、上記製造方法2と同様である。
Example of production method of embodiment 3 (production method 3)
As an example of the manufacturing method of Embodiment 3, the resin material selected in the resin impregnation step is the same as the manufacturing method 1 or the manufacturing method 2 except that the resin material is selected from resins other than the resin binder. is there. Or it is the same as that of the said manufacturing method 1 or the said manufacturing method 2 except restraining the quantity of the resin binder to be used small and making it the resin quantity of the grade which does not act as a resin binder substantially.

[実施態様4]
本発明の電極板は、集電体上に間接的に電極活物質層が設けられていてもよい。即ち、上述する製造方法1から3によって製造される負極板は、いずれも、集電体上に直接に電極活物質層が形成されてなる。しかしならが、本発明の電極板はこれに限定されず、実施態様4の負極板12として図2に示すとおり、集電体1と電極活物質層23との間に任意の中間層14が設けられていてもよい。たとえば、負極板12は、電極活物質層23を膜として別途形成し、集電体1上に中間層14として粘着剤層を設け、この上に膜として形成した電極活物質層23を貼り付けてもよい。もちろん、膜として形成した電極活物質層23側に中間層14である粘着剤層を設け、該粘着剤層を集電体1側にして両者を貼り付けてもよい。あるいは、電極活物質層23と集電体1との間に、両者間における電子の移動を妨げない範囲で、中間層14として導電性層を設けてもよい。
[Embodiment 4]
In the electrode plate of the present invention, an electrode active material layer may be provided indirectly on the current collector. That is, in each of the negative electrode plates manufactured by the manufacturing methods 1 to 3 described above, the electrode active material layer is formed directly on the current collector. However, the electrode plate of the present invention is not limited to this, and an arbitrary intermediate layer 14 is provided between the current collector 1 and the electrode active material layer 23 as shown in FIG. It may be provided. For example, in the negative electrode plate 12, the electrode active material layer 23 is separately formed as a film, an adhesive layer is provided as the intermediate layer 14 on the current collector 1, and the electrode active material layer 23 formed as a film is pasted thereon. May be. Of course, an adhesive layer as the intermediate layer 14 may be provided on the electrode active material layer 23 side formed as a film, and the adhesive layer may be attached to the current collector 1 side. Alternatively, a conductive layer may be provided as the intermediate layer 14 between the electrode active material layer 23 and the current collector 1 as long as the movement of electrons between the two is not hindered.

尚、実施態様4は、集電体1上に直接に電極活物質層23が設けられていないこと以外は、上述する実施態様1から4に示す電極板の同様であってよく、用いられる集電体1、および電極活物質層23の構成は、実施態様1から4のいずれかに示すものと同じであるためここでは詳細な説明を割愛する。   Embodiment 4 may be the same as the electrode plate shown in Embodiments 1 to 4 described above, except that the electrode active material layer 23 is not directly provided on the current collector 1. Since the structures of the electric conductor 1 and the electrode active material layer 23 are the same as those shown in any of Embodiments 1 to 4, detailed description thereof is omitted here.

実施態様4の製造方法の例(製造方法4)
実施態様4は、負極集電体の代わりに任意の基材を用いること以外は、製造方法1から5と同様に製造することができる(以下、「製造方法4」ともいう)。例えば製造方法4は、上記任意の基材として、電極活物質層との剥離性のある基材を用い、該基材上に、製造方法1から5において示される工程と同様に電極活物質層23を形成し、その後、基材を剥離して電極活物質層23を膜として形成し、該電極活物質層23を集電体1上に中間層14である粘着剤層を介して貼り付けることによって、実施態様4の負極板12を製造することができる。
Example of Production Method of Embodiment 4 (Production Method 4)
Embodiment 4 can be produced in the same manner as in Production Methods 1 to 5 except that an arbitrary substrate is used instead of the negative electrode current collector (hereinafter also referred to as “Production Method 4”). For example, the manufacturing method 4 uses a base material that is peelable from the electrode active material layer as the arbitrary base material, and the electrode active material layer is formed on the base material in the same manner as in the manufacturing methods 1 to 5. After that, the base material is peeled to form the electrode active material layer 23 as a film, and the electrode active material layer 23 is pasted on the current collector 1 through the adhesive layer that is the intermediate layer 14. Thus, the negative electrode plate 12 of Embodiment 4 can be manufactured.

あるいは、製造方法4は、電子の移動を妨げない基材上に、製造方法1から5において示される工程と同様に電極活物質層23を形成し、その後、該基材の電極活物質層23形成側とは反対側面を集電体1上に貼り付けて、該基材を中間層14として実施態様5の負極板12を製造することができる。   Alternatively, in the production method 4, the electrode active material layer 23 is formed on the base material that does not prevent the movement of electrons in the same manner as in the production methods 1 to 5, and then the electrode active material layer 23 of the base material is formed. The negative electrode plate 12 of Embodiment 5 can be manufactured by attaching the side surface opposite to the forming side onto the current collector 1 and using the base material as the intermediate layer 14.

上述するように、本発明の負極板は、集電体上に直接に電極活物質層が形成されていてよく、かかる場合には、電極板の薄膜化の観点で望ましく、且つ、電極活物質層中に含有される活物質粒子と集電体面との距離が短くなるため、出入力特性の向上の点からも好ましい。一方、本発明の負極板は、集電体上に間接に電極活物質層が形成されていてよく、かかる場合には、電極活物質層の形成工程における形成条件に左右されることなく負極集電体を選択することができ、また、電極活物質層と集電体との間に、任意の機能層を設けるなど、電極板の設計範囲を広くすることができる。   As described above, the negative electrode plate of the present invention may have an electrode active material layer formed directly on the current collector. In such a case, it is desirable from the viewpoint of thinning the electrode plate, and the electrode active material Since the distance between the active material particles contained in the layer and the current collector surface is shortened, it is preferable from the viewpoint of improving the input / output characteristics. On the other hand, in the negative electrode plate of the present invention, the electrode active material layer may be indirectly formed on the current collector. In such a case, the negative electrode current collector is not affected by the formation conditions in the electrode active material layer forming step. An electric body can be selected, and the design range of the electrode plate can be widened by providing an arbitrary functional layer between the electrode active material layer and the current collector.

[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3に例示するように、集電体1の一方面側に電極活物質層21が設けられてなる本発明の負極板10及びこれに組み合わされる集電体55の一方面側に電極活物質層54が設けられてなる正極50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 negative electrode plate 10 of the present invention in which an electrode active material layer 21 is provided on one side of a current collector 1 as illustrated in FIG. And the positive electrode 50 by which the electrode active material layer 54 is provided in the one surface side of the collector 55 combined with this, and the separator 70 like a polyethylene-made porous film is provided among these. 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、負極板として、上述する本発明の非水電解液二次電池用負極板を用いることを特徴とする。一方、負極板は、従来公知の正極板を使用することができる。
(Electrode plate)
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is characterized by using the above-described negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention as the negative electrode plate. On the other hand, a conventionally known positive electrode plate can be used for the negative electrode plate.

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成液を塗布して、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を使用することができるが、これに限定されない。   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 Although what was formed by apply | coating the positive electrode active material layer forming liquid to which etc. were added, drying and pressing as needed can be used, it is not limited to this.

(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、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 battery manufactured using the positive electrode plate, the negative electrode plate, the separator, and the nonaqueous electrolytic 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, after the positive electrode plate and the negative electrode plate are stored in the battery container, the lead wire attached to the positive electrode plate is connected to the positive electrode terminal provided in the outer container, while the lead wire attached to the negative electrode plate Is connected to a negative electrode terminal provided in the outer container, and the battery container is further filled with a nonaqueous electrification solution and then sealed to produce a nonaqueous electrolyte secondary battery.

[電池パック]
本発明の電極板を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 non-aqueous electrolyte secondary battery using the electrode plate of the present invention as a negative electrode plate can be used as a so-called non-aqueous 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 negative electrode plate, and a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode terminal and a negative electrode terminal and a protection circuit having an overdischarge protection function in a storage case. Contained and configured. 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4に、本発明の電池パックの一態様として、本発明の負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. 4 shows a schematic exploded view of a battery pack 30 of the present invention using a lithium ion secondary battery 31 configured using the negative electrode plate of the present invention as one 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、本発明の負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、本発明の負極板、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 nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention using the negative 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, the several aspects mentioned above are only illustrations, and do not limit the use of the negative electrode plate of this invention or the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention at all.

(実施例1)
負極板の作製:
非水電解液二次電池用負極板における電極活物質層を形成するための負極活物質層形成溶液を以下のとおり調製した。金属結着材前駆体として、塩化銅40gをメタノール40gに加え、さらに負極活物質粒子として、平均粒径10μmの人造黒鉛20g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8000rpmの回転数で15分間攪拌することによって負極用の電極活物質層形成液を調製した。
Example 1
Production of negative electrode plate:
A negative electrode active material layer forming solution for forming an electrode active material layer in a negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared as follows. As a metal binder precursor, 40 g of copper chloride is added to 40 g of methanol, and 20 g of artificial graphite having an average particle size of 10 μm is mixed as negative electrode active material particles, and rotated at 8000 rpm with an Excel auto homogenizer (Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.). The electrode active material layer forming liquid for negative electrodes was prepared by stirring for 15 minutes.

次に、負極集電体である厚さ10μmの電解銅箔を置き、当該負極集電体の一面側に、上記にて調製した電極活物質層形成液を、アプリケーター(2mil)で塗布して塗膜を形成した。尚、塗布量は、表2に示す。そして、上記塗膜の形成された負極集電体を電気炉内に設置し、大気雰囲気において250℃で1時間の条件で加熱し、集電体上に厚み20μmの電極活物質層を形成した。次に、樹脂結着材として、エチルセルロース5gをエタノールに95gに溶解させた溶液を、ミヤバー(6番)で、電極活物質層上に塗布し、大気雰囲気下において、130℃で10分乾燥し、電極活物質層に樹脂結着材としてエチルセルロースを含み、金属結着材として酸化銅を含む負極板を形成した。次に、上記負極板を、所定の大きさ(直径15mmの円)に裁断し、実施例1とした。尚、電極活物質層の厚みは、マイクロメーターを用いて、任意の箇所で10点測定し、平均値を算出して求めた。   Next, an electrolytic copper foil having a thickness of 10 μm which is a negative electrode current collector is placed, and the electrode active material layer forming liquid prepared above is applied to one surface side of the negative electrode current collector with an applicator (2 mil). A coating film was formed. The coating amount is shown in Table 2. Then, the negative electrode current collector on which the coating film was formed was placed in an electric furnace and heated in an air atmosphere at 250 ° C. for 1 hour to form an electrode active material layer having a thickness of 20 μm on the current collector. . Next, as a resin binder, a solution obtained by dissolving 5 g of ethyl cellulose in 95 g in ethanol was applied on the electrode active material layer with a Miya bar (No. 6), and dried at 130 ° C. for 10 minutes in an air atmosphere. A negative electrode plate containing ethyl cellulose as a resin binder and copper oxide as a metal binder was formed in the electrode active material layer. Next, the negative electrode plate was cut into a predetermined size (a circle having a diameter of 15 mm) to obtain Example 1. The thickness of the electrode active material layer was determined by measuring 10 points at any location using a micrometer and calculating the average value.

膜形成性評価:
実施例1を作成するにあたり、上述で得られた負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 negative 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):
実施例1における電極活物質層中に含有される金属結着材が、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、負極活物質粒子である人造黒鉛を用いない以外は、実施例1に用いた上記電極活物質層形成液と同様に形成液を調整し、これを用いて、実施例1の作製方法と同様の方法で積層体を作成した。そして、上記積層体を用いてCV試験を行った。具体的には、まず電極電位を2.0Vから0.3Vまで掃引したのち、再び2.0Vまで戻す作業を2度繰り返した。走査速度は1mV/秒とした。1サイクル目には種々の分解反応により、電流が検出される。2サイクル目の結果を示すサイクリックボリタモグラムには、サイクリックなピークが確認されず、上記積層体内に生成される酸化銅が、リチウムイオン挿入脱離反応を行わないことが確認された。表2において上記結果を、リチウムイオン挿入脱離反応、「無」として示した。尚、本実施例では、CV試験は、Bio Logic社製のVMP3を用いて実施した。
Cyclic voltammetry test (CV test):
In order to confirm in advance whether or not the metal 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 artificial graphite which is a negative electrode active material particle is not used, a forming liquid is prepared in the same manner as the above-described electrode active material layer forming liquid used in Example 1, and this is used to prepare the production method of Example 1. A laminate was prepared in the same manner. And the CV test was done using the said laminated body. Specifically, the operation of first sweeping the electrode potential from 2.0 V to 0.3 V and then returning it to 2.0 V was repeated twice. The scanning speed was 1 mV / sec. In the first cycle, current is detected by various decomposition reactions. In the cyclic voltammogram showing the result of the second cycle, no cyclic peak was confirmed, and it was confirmed that the copper oxide produced in the laminate does not undergo lithium ion insertion / release reaction. In Table 2, the results are shown as lithium ion insertion / elimination reaction, “None”. In this example, the CV test was conducted 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。作用極として上記にて作製した実施例1である負極板(直径15mmの円、負極活物質層の重量:16.7g/m)、対極及び参照極としてニッケルメッシュ上に金属リチウム箔を圧着した金属リチウム板、電解液として上記にて作製した非水電解液を用い、各電極板(負極板、対極、参照極)には、予めスポット溶接機を用いてリード線(ニッケル線)を取り付けた後、三極式コインセルを組み立て、実施例1試験セルを作製し、下記充放電試験に供した。
Tripolar coin cell production:
Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is added as a solute to a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) (volume ratio = 1: 1), and the concentration of LiPF 6 as the solute is 1 mol. The non-aqueous electrolyte was prepared by adjusting the concentration to be / L. A negative electrode plate (circle with a diameter of 15 mm, weight of negative electrode active material layer: 16.7 g / m 2 ) of Example 1 prepared as above as a working electrode, and a metal lithium foil is crimped onto a nickel mesh as a counter electrode and a reference electrode The lead metal (nickel wire) was previously attached to each electrode plate (negative electrode plate, counter electrode, reference electrode) using a spot welder, using the non-aqueous electrolyte prepared above as the electrolytic lithium solution After that, a tripolar coin cell was assembled, a test cell of Example 1 was produced, and subjected to the following charge / discharge test.

充放電試験:
上述のとおり作成した三極式コインセルである実施例試験セル1において、作用極の放電試験を実施するために、まず実施例試験セル1の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0.03Vに達するまで定電流(811μA)で定電流充電し、当該電圧が0.03Vに達した後は、電圧が0.03Vを下回らないように、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。
(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0.03V(満充電電圧)から2.0V(放電終止電圧)になるまで、定電流(811μA)(放電レート:1C)で定電流放電し、縦軸にセル電圧(V)、横軸に放電時間(h)をとり、放電曲線を作成し、作用極(実施例1である負極板)の放電容量(mAh)を求め、当該作用極の単位活物質重量当たりの放電容量(mAh/g)に換算し、25℃放電容量とした。
Charge / discharge test:
In Example Test Cell 1, which is a tripolar coin cell created as described above, first, the working electrode was subjected to a full charge according to the following charging test of Example Test Cell 1 in order to perform a discharge test of the working electrode.
(Charge test)
Example Test cell 1 was charged at a constant current (811 μA) under a 25 ° C. environment until the voltage reached 0.03 V. After the voltage reached 0.03 V, the voltage was 0.03 V. The current (discharge rate: 1C) was reduced until it became 5% or less so as not to fall below, and the battery was charged at a constant voltage, fully charged, and then suspended for 10 minutes. Here, the “1C” means a current value (current value reaching the discharge end voltage) at which constant current discharge is performed using the tripolar coin cell and discharge is completed in one hour.
(Discharge test)
Thereafter, the fully charged example test cell 1 was subjected to a constant current (811 μA) (discharge) in an environment of 25 ° C. until the voltage was changed from 0.03 V (full charge voltage) to 2.0 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 of the working electrode (the negative electrode plate of Example 1) (MAh) was determined and converted to a discharge capacity (mAh / g) per unit active material weight of the working electrode to obtain a 25 ° C. discharge capacity.

続いて、試験環境温度を−20℃に変更したこと以外は、上述の同様に充電試験と放電試験を実施し、−20℃放電容量を求めた。尚、−20℃における充放電試験は、実施例試験セルを−20℃環境に置いたあと、速やかに実施した。   Subsequently, except that the test environment temperature was changed to −20 ° C., the charge test and the discharge test were performed in the same manner as described above to obtain the −20 ° C. discharge capacity. The charge / discharge test at −20 ° C. was carried out promptly after placing the example test cell in a −20 ° C. environment.

急冷下における放電容量維持率の評価:
上記充放電試験で求めた−20℃放電容量値を、25℃放電容量値で除して、100を乗じ、急冷下における放電容量維持率を求めた。結果は表3に示す。
Evaluation of discharge capacity maintenance rate under rapid cooling:
The −20 ° C. discharge capacity value determined in the charge / discharge test was divided by the 25 ° C. discharge capacity value and multiplied by 100 to determine the discharge capacity retention rate under rapid cooling. The results are shown in Table 3.

(比較例1)
樹脂含浸工程を実施しなかったこと以外は、実施例1と同様に電極板を製造し、電極活物質層中に塩化銅である金属結着材を有し、樹脂を含まない、比較例1とした。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 in which an electrode plate was produced in the same manner as in Example 1 except that the resin impregnation step was not performed, and the electrode active material layer had a metal binder made of copper chloride and contained no resin. It was.

(比較例2)
負極活物質の原料に平均粒径10μmの人造黒鉛41g、溶媒にN-メチル-2-ピロリドンを46g、樹脂結着材として、ポリフッ化ビニリデンを4g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8000rpmの回転数で15分間混練することによって、スラリー状の電極活物質層形成液を得た。次いで、得られたスラリー状の電極活物質層形成液を負極集電体である厚さ10μmの銅箔上に、アプリケーター(1mil)で塗工し、大気雰囲気下において130℃、10分間熱風乾燥(一次乾燥)を行い、厚み25μmの負極活物質層を形成させた。
(Comparative Example 2)
41 g of artificial graphite having an average particle size of 10 μm as a raw material for the negative electrode active material, 46 g of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent, and 4 g of polyvinylidene fluoride as a resin binder were mixed together, and an Excel auto homogenizer (Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.) ) To obtain a slurry-like electrode active material layer forming solution by kneading for 15 minutes at a rotational speed of 8000 rpm. Next, the obtained slurry-like electrode active material layer forming liquid was coated on a 10 μm-thick copper foil as a negative electrode current collector with an applicator (1 mil), and dried in hot air at 130 ° C. for 10 minutes in an air atmosphere. (Primary drying) was performed to form a negative electrode active material layer having a thickness of 25 μm.

さらに、形成された負極活物質層の塗工密度が1.0g/cmとなるように、ロールプレス機を用いてプレスした後、所定の大きさ(直径15mmの円)に裁断し、120℃にて12時間、真空乾燥(二次乾燥)させて、負極板を作製し、比較例2とした。 Furthermore, after pressing using a roll press machine so that the coating density of the formed negative electrode active material layer is 1.0 g / cm 3 , it is cut into a predetermined size (a circle having a diameter of 15 mm), and 120 A negative electrode plate was produced by vacuum drying (secondary drying) at 12 ° C. for 12 hours.

(比較例3)
負極活物質の原料に平均粒径10μmの人造黒鉛100g、溶媒にエタノールを95g、樹脂結着材として、エチルセルロースを5g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8000rpmの回転数で15分間混練することによって、スラリー状の電極活物質層形成液を得た。次いで、得られたスラリー状の電極活物質層形成液を負極集電体である厚さ10μmの銅箔上に、アプリケーター(1mil)で塗工し、大気雰囲気下において130℃、10分間熱風乾燥(一次乾燥)を行い、厚み25μmの負極活物質層を形成させた。
(Comparative Example 3)
100 g of artificial graphite having an average particle diameter of 10 μm as a raw material for the negative electrode active material, 95 g of ethanol as a solvent, and 5 g of ethyl cellulose as a resin binder are mixed, and 15 rpm at a rotation speed of 8000 rpm with an Excel auto homogenizer (Nippon Seiki Seisakusho). By kneading for a minute, a slurry-like electrode active material layer forming liquid was obtained. Next, the obtained slurry-like electrode active material layer forming liquid was coated on a 10 μm-thick copper foil as a negative electrode current collector with an applicator (1 mil), and dried in hot air at 130 ° C. for 10 minutes in an air atmosphere. (Primary drying) was performed to form a negative electrode active material layer having a thickness of 25 μm.

さらに、形成された負極活物質層の塗工密度が1.0g/cmとなるように、ロールプレス機を用いてプレスした後、所定の大きさ(直径15mmの円)に裁断し、120℃にて12時間、真空乾燥(二次乾燥)させて、負極板を作製し、比較例3とした。 Furthermore, after pressing using a roll press machine so that the coating density of the formed negative electrode active material layer is 1.0 g / cm 3 , it is cut into a predetermined size (a circle having a diameter of 15 mm), and 120 A negative electrode plate was produced by vacuum drying (secondary drying) at 12 ° C. for 12 hours.

(実施例2〜4)
実施例1においてエタノールに溶解させるエチルセルロースの濃度が5%であったところ、これを4%、3%、6%と変更した以外は実施例1と同様に負極板を形成し、これらを実施例2〜4とした。上述のとおり作成した実施例2〜4について、三極式コインセルを作成し、それぞれ実施例試験セル2〜4とした。
(Examples 2 to 4)
In Example 1, the concentration of ethyl cellulose dissolved in ethanol was 5%, but a negative electrode plate was formed in the same manner as in Example 1 except that this was changed to 4%, 3%, and 6%. 2-4. About Examples 2-4 created as mentioned above, the tripolar coin cell was created and it was set as Example test cells 2-4, respectively.

(実施例5)
表1に示される材料および加熱条件に変更し、表2に示される塗布量と加熱条件を変更したこと以外には、実施例1と同様に電極板を作成し、電極活物質層中に、金属結着材であるニッケルと、樹脂結着材であるポリフッ化ビニリデンが含まれる実施例5を得た。
(Example 5)
Except for changing the materials and heating conditions shown in Table 1 and changing the coating amount and heating conditions shown in Table 2, an electrode plate was created in the same manner as in Example 1, and in the electrode active material layer, Example 5 containing nickel as a metal binder and polyvinylidene fluoride as a resin binder was obtained.

(比較例4)
樹脂含浸工程を実施しなかったこと以外は、実施例5と同様に電極板を製造し、電極活物質層中に金属結着材としてニッケルを含有し、樹脂を含まない、比較例3とした。
(Comparative Example 4)
Except that the resin impregnation step was not carried out, an electrode plate was produced in the same manner as in Example 5, and the electrode active material layer contained nickel as a metal binder and did not contain a resin. .

(比較例5)
表1に示される材料および加熱条件に変更し、表2に示される塗布量に変更したこと以外には、比較例2と同様に電極板を作成し、電極活物質層中に金属および/または金属酸化物を含まない比較例4を作成した。
(Comparative Example 5)
An electrode plate was prepared in the same manner as in Comparative Example 2 except that the material and heating conditions shown in Table 1 were changed and the coating amount shown in Table 2 was changed, and metal and / or in the electrode active material layer was formed. The comparative example 4 which does not contain a metal oxide was created.

(実施例6)
表1に示される材料に導電材(デンカブラック2g)を追加し、加熱条件を表1に示す内容に変更し、且つ、集電体を15μm厚のアルミニウムに変更し、表2に示される塗布量と加熱条件を変更したこと以外には、実施例1と同様に電極板を作成し、電極活物質層中に、金属結着材であるチタン酸リチウムと、樹脂結着材であるポリフッ化ビニリデンが含まれる実施例6を得た。
(Example 6)
Conductive material (Denka Black 2g) was added to the materials shown in Table 1, the heating conditions were changed to the contents shown in Table 1, and the current collector was changed to 15 μm-thick aluminum, and the coating shown in Table 2 was applied. Except for changing the amount and heating conditions, an electrode plate was prepared in the same manner as in Example 1, and in the electrode active material layer, lithium titanate as the metal binder and polyfluoride as the resin binder were used. Example 6 containing vinylidene was obtained.

(比較例6)
樹脂含浸工程を実施しなかったこと以外は、実施例6と同様に電極板を製造し、電極活物質層中に金属結着材としてチタン酸リチウムを含有し、樹脂を含まない、比較例6とした。
(Comparative Example 6)
Comparative Example 6 in which an electrode plate was produced in the same manner as in Example 6 except that the resin impregnation step was not performed, lithium titanate was contained as a metal binder in the electrode active material layer, and no resin was contained. It was.

実施例2〜6、および比較例2〜6について、実施例1と同様に、電極活物質層の膜厚の測定、膜形成性評価、CV試験を実施した。結果は、表2に示す。また実施例2〜6、および比較例2〜6について、実施例1と同様に、25℃および−20℃における充放電試験を実施し、急冷下における放電容量維持率を求めた。ただし、実施例5、比較例4、および比較例5については、放電試験時の放電レートを5Cに変更した。結果は、表3に示す。   About Examples 2-6 and Comparative Examples 2-6, similarly to Example 1, the measurement of the film thickness of an electrode active material layer, film formation property evaluation, and the CV test were implemented. The results are shown in Table 2. Moreover, about Examples 2-6 and Comparative Examples 2-6, the charging / discharging test in 25 degreeC and -20 degreeC was implemented similarly to Example 1, and the discharge capacity maintenance factor under rapid cooling was calculated | required. However, for Example 5, Comparative Example 4, and Comparative Example 5, the discharge rate during the discharge test was changed to 5C. The results are shown in Table 3.

単位あたりの活物質粒子の重量をそろえた実施例と比較例との組み合わせにおいて、いずれも、実施例の放電容量維持率が高く、電極活物質層中に、金属および/または金属酸化物と、樹脂とが含有される場合に、周囲の急激な温度低下に対する電極性能の向上が図られることが確認された。   In the combination of the examples in which the weight of the active material particles per unit and the comparative examples were combined, the discharge capacity retention rate of the examples was high, and the metal and / or metal oxide in the electrode active material layer, It has been confirmed that when the resin is contained, the electrode performance is improved with respect to the rapid temperature drop in the surrounding area.

また、上述の結果から、本発明の電極板を正極板として使用する非水電解液二次電池あるいは電池パックは、使用環境温度が急激に低下した場合であっても、急激な電池性能の低下の問題が回避され、良好に所期の課題が達成されることが示唆された。   Further, from the above results, the nonaqueous electrolyte secondary battery or battery pack using the electrode plate of the present invention as the positive electrode plate has a sudden drop in battery performance even when the use environment temperature is drastically lowered. It was suggested that this problem was avoided and that the desired task was successfully achieved.

1、55 集電体
3 活物質粒子
4、4’ 金属結着材
5 樹脂結着材
6 空隙
10、11、12 負極板
14 中間層
21、22、23、54 電極活物質層
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 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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,55 Current collector 3 Active material particle 4, 4 'Metal binder 5 Resin binder 6 Void 10, 11, 12 Negative electrode plate 14 Intermediate layers 21, 22, 23, 54 Electrode active material layer 30 Battery pack 31 Lithium ion secondary battery 32 Positive electrode terminal 33 Negative electrode terminal 34 Protective circuit board 35 External connector 36a, 36b Resin container 37 End case 38a, 38b External connection window 50 Positive electrode plate 70 Separator 81, 82 Exterior 90 Nonaqueous electrolyte 100 Lithium ion secondary battery

Claims (9)

集電体と、上記集電体上の少なくとも一部に設けられる電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用負極板であって、
上記電極活物質層は、負極活物質粒子と、金属および/または金属酸化物と、樹脂とを含んでいることを特徴とする非水電解液二次電池用負極板。
A negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer provided on at least a part of the current collector,
The negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the electrode active material layer includes negative electrode active material particles, a metal and / or a metal oxide, and a resin.
上記負極活物質粒子が、上記金属および/または金属酸化物、並びに、上記樹脂により互いに固着されていることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電池用負極板。 2. The negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material particles are fixed to each other with the metal and / or metal oxide and the resin. 上記負極活物質粒子が、上記金属および/または金属酸化物により互いに固着されていることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電池用負極板。 2. The negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material particles are fixed to each other by the metal and / or metal oxide. 集電体近傍に位置する負極活物質粒子が、上記金属および/または金属酸化物、あるいは上記樹脂の少なくともいずれかによって、直接に集電体上に固着されてい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負極板。 2. The negative electrode active material particles located in the vicinity of the current collector are directly fixed on the current collector by at least one of the metal and / or metal oxide or the resin. 4. The negative electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of items 1 to 3. 上記金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示すことを特徴とする請求項2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負極板。 The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 2 to 4, wherein the metal oxide exhibits an alkali metal ion insertion / release reaction. 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、
上記負極板が、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負極板であることを特徴とする非水電解液二次電池。
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising at least a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and an electrolyte containing a non-aqueous solvent,
The said negative electrode plate is a negative electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of any one of Claim 1 to 5, The nonaqueous electrolyte secondary battery characterized by the above-mentioned.
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、
上記負極板が、請求項1か5のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用負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,
A battery pack, wherein the negative electrode plate is the negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 and 5.
金属イオンが含有される金属イオン溶液に、少なくとも負極活物質粒子を混合させて電極活物質層形成液を調製し、
上記電極活物質層形成液を負極集電体上に塗布して塗膜を形成する塗布工程と、
上記塗膜中に含有される金属イオンあるいはその反応物により生成される金属または金属酸化物によって、負極活物質粒子同士を固着させることによって準電極活物質層を形成する準電極活物質層形成工程と、
をこの順に実施し、次いで、
上記準電極活物質層に樹脂材料含有液を含浸させた後、該樹脂材料含有液の溶媒を除去し、樹脂と、金属または金属酸化物と、該金属または金属酸化物によって互いに固着される負極活物質粒子とを含む電極活物質層を集電体上に直接に形成することを特徴とする非水電解液二次電池用負極板の製造方法。
An electrode active material layer forming liquid is prepared by mixing at least negative electrode active material particles in a metal ion solution containing metal ions,
A coating step of coating the electrode active material layer forming liquid on the negative electrode current collector to form a coating film;
A quasi-electrode active material layer forming step of forming a quasi-electrode active material layer by fixing negative electrode active material particles to each other with a metal ion or metal oxide generated by a metal ion contained in the coating film or a reaction product thereof When,
In this order, then
After impregnating the quasi-electrode active material layer with the resin material-containing liquid, the solvent of the resin material-containing liquid is removed, and the resin, the metal or metal oxide, and the negative electrode fixed to each other by the metal or metal oxide An electrode active material layer containing active material particles is directly formed on a current collector. A method for producing a negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
金属イオンが含有される金属イオン溶液に、少なくとも負極活物質粒子を混合させて電極活物質層形成液を調製し、
上記電極活物質層形成液を基材上に塗布して塗膜を形成する塗布工程と、
上記塗膜中に含有される金属イオンあるいはその反応物により生成される金属または金属酸化物によって、負極活物質粒子同士を固着させることによって準電極活物質層を形成する準電極活物質層形成工程と、
をこの順に実施し、次いで、
上記準電極活物質層に樹脂材料含有液を含浸させた後、該樹脂材料含有液の溶媒を除去し、樹脂と、金属または金属酸化物と、該金属または金属酸化物によって互いに固着される負極活物質粒子とを含む電極活物質層を形成することを特徴とする負極用電極活物質層の形成方法。
An electrode active material layer forming liquid is prepared by mixing at least negative electrode active material particles in a metal ion solution containing metal ions,
An application step of applying the electrode active material layer forming liquid on a substrate to form a coating film;
A quasi-electrode active material layer forming step of forming a quasi-electrode active material layer by fixing negative electrode active material particles to each other with a metal ion or metal oxide generated by a metal ion contained in the coating film or a reaction product thereof When,
In this order, then
After impregnating the quasi-electrode active material layer with the resin material-containing liquid, the solvent of the resin material-containing liquid is removed, and the resin, the metal or metal oxide, and the negative electrode fixed to each other by the metal or metal oxide A method for forming an electrode active material layer for a negative electrode, comprising forming an electrode active material layer containing active material particles.
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