JP2012099385A - Electrode with heat-resistant porous layer, manufacturing method thereof, and secondary battery - Google Patents

Electrode with heat-resistant porous layer, manufacturing method thereof, and secondary battery Download PDF

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Masanori Miyoshi
正紀 三好
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode with a heat-resistant porous layer having excellent high capacity, high output, and safety, and provide a secondary battery.SOLUTION: An electrode is used for a secondary battery and includes a heat-resistant porous layer between a positive electrode of which an active material layer is formed on a collector and a negative electrode of which an active material layer is formed on the collector. The electrode is formed by directly applying the heat-resistant porous layer on the active material layer of at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and the active material layer is surrounded by the collector.

Description

本発明は、耐熱性多孔質層付き電極とその製造方法及び二次電池に関する。   The present invention relates to an electrode with a heat-resistant porous layer, a method for producing the same, and a secondary battery.

二次電池は、家庭用電器、通信機器等の機器用電源として幅広く使用されている。特に機器に装備した場合に容積効率がよく機器の小型化及び軽量化につながることからリチウムイオン二次電池を使用した携帯機器が増加している。   Secondary batteries are widely used as power sources for devices such as household appliances and communication devices. In particular, portable devices using lithium ion secondary batteries are increasing because they have a high volumetric efficiency and are reduced in size and weight when installed in devices.

一方、大型の二次電池は、電気自動車をはじめ、エネルギー・環境問題に関連する多くの分野において研究開発が進められ、高容量、高出力、高電圧及び長期保存性に優れている点より、非水電解液二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池の用途が広がっている。このような大型電池は、その用途やエネルギー貯蔵量の大きさから、高出力で安全性の高いことが重要となる。   On the other hand, large secondary batteries are being researched and developed in many fields related to energy and environmental issues, including electric vehicles, and are superior in high capacity, high output, high voltage, and long-term storage. Applications of lithium ion secondary batteries, which are a type of non-aqueous electrolyte secondary battery, are expanding. It is important for such a large battery to have high output and high safety because of its use and energy storage.

リチウムイオン二次電池には、内部短絡の防止の点から、セパレータが正電極と負電極の間に介在されている。当該セパレータには、その役割から、当然絶縁性が要求される。また、リチウムイオンの通路となる透過性と電解液の拡散・保持機能を付与するために多孔質構造である必要がある。   In the lithium ion secondary battery, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode from the viewpoint of preventing an internal short circuit. Of course, the separator is required to have insulating properties due to its role. Further, it is necessary to have a porous structure in order to provide permeability for lithium ion passages and a function of diffusing and holding the electrolyte.

当該セパレータについては、高出力と安全性の確保のために、例えば、正電極と負電極の間に介在させるセパレータを従来のポリオレフィン系多孔質フィルムに加えて耐熱性の無機フィラーと膜結着剤からなる多孔質膜を電極上に設ける技術が知られている(例えば特許文献1〜5参照)。   For the separator, in order to ensure high output and safety, for example, a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode is added to a conventional polyolefin-based porous film, and a heat-resistant inorganic filler and a membrane binder. There is known a technique of providing a porous film made of an electrode on an electrode (for example, see Patent Documents 1 to 5).

しかし、上記技術では耐熱性は向上するものの、さらに電気自動車用途においては、自動車という移動体に搭載されるため、運行時に様々な振動・衝撃を長期間に渡って受けることになり、振動耐性も重要な項目となってきているが、上記技術ではいまだ不十分であり、更なる改良が求められている。   However, although the heat resistance is improved with the above-mentioned technology, in electric vehicle applications, since it is mounted on a moving body called an automobile, it will receive various vibrations and impacts for a long time during operation, and vibration resistance is also good. Although it has become an important item, the above technology is still insufficient and further improvement is required.

特開2004−273437号公報JP 2004-273437 A 特開2005−174792号公報JP 2005-174792 A 特開2005−222780号公報JP 2005-222780 A 特開2005−235508号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-235508 特開2006−66141号公報JP 2006-66141 A

本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、高容量、高出力で安全性に優れた耐熱性多孔質層付き電極及び二次電池を提供することである。   This invention is made | formed in view of the said condition, The solution subject is providing a high capacity | capacitance, a high output, the electrode with a heat resistant porous layer excellent in safety | security, and a secondary battery.

本発明に係る上記課題は、下記の手段により解決される。   The above-mentioned problem according to the present invention is solved by the following means.

1.集電体上に、活物質層を形成した正極と、集電体上に活物質層を形成した負極との間に耐熱性多孔質層を有する二次電池に用いる電極において、前記耐熱性多孔質層が、少なくとも正極活物質層、または負極活物質層のどちらか一方の活物質層上に直接塗布により形成され、活物質層を集電体とともに取り囲んだ構成とすることを特徴とする電極。   1. An electrode for use in a secondary battery having a heat-resistant porous layer between a positive electrode having an active material layer formed on a current collector and a negative electrode having an active material layer formed on the current collector. An electrode comprising: a material layer formed by direct coating on at least one of a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer, and surrounding the active material layer together with a current collector .

2.前記活物質層中の結着剤の含有量が活物質層全体の1質量%未満であることを特徴とする前記1に記載の電極。   2. 2. The electrode according to 1 above, wherein the content of the binder in the active material layer is less than 1% by mass of the entire active material layer.

3.前記集電体と前記活物質層の間に導電層を有することを特徴とする前記1または2に記載の電極。   3. 3. The electrode according to 1 or 2 above, wherein a conductive layer is provided between the current collector and the active material layer.

4.前記1〜3の何れか1項に記載の電極の製造方法であって、前記集電体上に、活物質層と耐熱性多孔質層、または、導電層と活物質層と耐熱性多孔質層をこの順で同時塗布乾燥することにより形成することを特徴とする電極の製造方法。   4). 4. The method for producing an electrode according to any one of 1 to 3, wherein an active material layer and a heat resistant porous layer, or a conductive layer, an active material layer and a heat resistant porous material are formed on the current collector. A method for producing an electrode, wherein the layers are formed by simultaneous coating and drying in this order.

5.前記1〜3の何れか1項に記載の電極を具備することを特徴とする二次電池。   5. A secondary battery comprising the electrode according to any one of 1 to 3 above.

本発明の上記手段により、高容量、高出力で安全性に優れた耐熱性多孔質層付き電極及び二次電池を提供することができる。   By the above means of the present invention, it is possible to provide an electrode with a heat-resistant porous layer and a secondary battery excellent in safety with high capacity, high output.

本発明の、耐熱性多孔質層が電極活物質層を集電体とともに取り囲んだ構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the heat resistant porous layer of this invention which surrounded the electrode active material layer with the electrical power collector. 本発明の、集電体と電極活物質層の間に導電層を有し、耐熱性多孔質層が電極活物質層を集電体とともに取り囲んだ構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which has a conductive layer between the electrical power collector and the electrode active material layer of this invention, and the heat-resistant porous layer surrounded the electrode active material layer with the electrical power collector. 従来の多孔質層が活物質層上に形成された電極の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electrode in which the conventional porous layer was formed on the active material layer.

本発明の電極の構成を図を持って説明する。   The structure of the electrode of the present invention will be described with reference to the drawings.

図3は、従来の多孔質層が活物質層上に形成された電極の構成を示す図である。集電体1上に電極活物質層が形成され、その上に多孔質層3が形成されている。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an electrode in which a conventional porous layer is formed on an active material layer. An electrode active material layer is formed on the current collector 1, and a porous layer 3 is formed thereon.

一方、図1は本発明の、耐熱性多孔質層が電極活物質層を集電体とともに取り囲んだ構成を示す図であり、図2は集電体と電極活物質層の間に導電層を有し、耐熱性多孔質層が電極活物質層を集電体とともに取り囲んだ構成を示す図である。   On the other hand, FIG. 1 is a view showing a configuration in which the heat-resistant porous layer of the present invention surrounds the electrode active material layer together with the current collector, and FIG. 2 shows a conductive layer between the current collector and the electrode active material layer. FIG. 3 is a diagram showing a configuration in which a heat-resistant porous layer surrounds an electrode active material layer together with a current collector.

図に示した如く、本発明は活物質層の周縁部も耐熱性多孔質層で囲う構造とすることにより、圧縮や振動に対し耐久性を向上することができ、加えて活物質層の結着剤を減少させることができ、二次電池としての特性を向上することができたものである。   As shown in the figure, the present invention can improve durability against compression and vibration by surrounding the active material layer with the heat-resistant porous layer. Adhesives can be reduced, and the characteristics as a secondary battery can be improved.

以下、本発明を更に詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

[耐熱性多孔質層]
本発明に係る耐熱性多孔質層は、図1に示されるように以下に詳述する正極および負極の少なくとも一方の活物質層表面に、集電体とともに活物質層を取り囲んだ構成で形成される。活物質層が耐熱多孔層と集電体で取り囲まれて保護されることにより、従来は活物質同士を結着させて活物質層を形成するのに必要だった結着剤の使用量を削減、またはなくすことができる。この結着剤は活物質の表面を一部被覆してリチウムイオンの出入りを妨げるため、内部抵抗を上昇させ出力の低下、さらにリチウムイオンを完全に通過させない部分を作って容量の低下を誘発させていた。本発明によりこの課題が解決されたと考えられる。
[Heat-resistant porous layer]
As shown in FIG. 1, the heat-resistant porous layer according to the present invention is formed on the surface of at least one of the positive electrode and the negative electrode, which will be described in detail below, with a current collector and a structure surrounding the active material layer. The The active material layer is surrounded and protected by a heat resistant porous layer and a current collector, reducing the amount of binder used to bind the active materials to form the active material layer. Or can be eliminated. This binder partially coats the surface of the active material and prevents the entry and exit of lithium ions. Therefore, the internal resistance is increased, the output is decreased, and a portion that does not allow lithium ions to pass completely is created to induce a decrease in capacity. It was. It is considered that this problem has been solved by the present invention.

本発明に係る耐熱性多孔質層は集電体とともに活物質層を内部に保持し、耐熱性を有し、リチウムイオンを通過させる能力を有していればよいが、酸化物無機微粒子および膜結着剤からなっていることが好ましい。   The heat-resistant porous layer according to the present invention only needs to hold the active material layer inside together with the current collector, have heat resistance, and the ability to pass lithium ions. It is preferably made of a binder.

(酸化物無機微粒子)
本発明に係る酸化物無機粒子の組成としては、公知の材質から選択して用いることができるが、具体的には、例えば、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)、酸化ジルコニウム(ZrO)、ゼオライト、酸化チタン(TiO)、チタン酸バリウム(BaTiO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、チタン酸カルシウム(CaTiO)、ホウ酸アルミニウム、酸化鉄、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、酸化鉛、酸化スズ、酸化セリウム、酸化カルシウム、四酸化三マンガン、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化アンチモン、リン酸アルミニウム、カルシウムシリケート、ジルコニウムシリケート、ITO(Sn(錫)含有酸化インジウム、In)、チタンシリケート、FSM16(メソポーラスシリカ)、MCM41(Mobile Crystalline Material 41、蜂の巣形状メソポーラスシリカ、モービル社製)、モンモリロナイト、サポナイト、バーミキュライト、ハイドロタルサイト、カオリナイト、カネマイト、アイラライト、マガディアイト、ケニアイト等を挙げることができ、これらの複合酸化物も好ましく用いることができる。上記酸化物無機粒子の中でも、中性〜酸性の酸化物無機粒子が強度の観点で効果的で、例えば、酸化ジルコニウム、モンモリロナイト、サポナイト、バーミキュライト、ハイドロタルサイト、カオリナイト、カネマイト、酸化スズ、酸化タングステン、酸化チタン、リン酸アルミニウム、シリカ、酸化亜鉛、アルミナなどがこれに相当し、本発明において特に好ましい酸化物無機粒子はアルミナ粒子またはシリカ粒子であり、これらは工業的にも容易に入手できる。
(Inorganic oxide fine particles)
The composition of the oxide inorganic particles according to the present invention can be selected from known materials. Specifically, for example, silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconium oxide ( ZrO 2 ), zeolite, titanium oxide (TiO 2 ), barium titanate (BaTiO 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), calcium titanate (CaTiO 3 ), aluminum borate, iron oxide, calcium carbonate, barium carbonate, Lead oxide, tin oxide, cerium oxide, calcium oxide, trimanganese tetroxide, magnesium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, tungsten oxide, antimony oxide, aluminum phosphate, calcium silicate, zirconium silicate, ITO (Sn (tin) -containing oxide) indium, In 2 O 3), titanium Examples include silicate, FSM16 (mesoporous silica), MCM41 (Mobile Crystalline Material 41, honeycomb-shaped mesoporous silica, manufactured by Mobil Corp.), montmorillonite, saponite, vermiculite, hydrotalcite, kaolinite, anelite, magadiite, keniaite, etc. These composite oxides can also be preferably used. Among the above oxide inorganic particles, neutral to acidic oxide inorganic particles are effective in terms of strength. For example, zirconium oxide, montmorillonite, saponite, vermiculite, hydrotalcite, kaolinite, kanemite, tin oxide, oxidation Tungsten, titanium oxide, aluminum phosphate, silica, zinc oxide, alumina and the like correspond to this, and particularly preferable oxide inorganic particles in the present invention are alumina particles or silica particles, which can be easily obtained industrially. .

本発明に係る酸化物無機粒子については、多孔質性を有することもできる。多孔性酸化物無機粒子とは、粒子表面あるいは内部に無数の微細な空隙部を有している酸化物無機粒子であり、その比表面積は、好ましくは500〜1000m/gである。比表面積が500m/g以上であれば、本発明の耐熱性多孔質層をリチウムイオン二次電池のセパレータに適用した場合、リチウムイオン伝導度が向上する傾向にあり好ましい。また、比表面積が1000m/g以下であれば、耐熱性多孔質層の強度が向上する傾向にあるため好ましい。本発明でいう比表面積は、従来から知られている水銀圧入法やガス吸着法(BET法)により測定することができ、本発明においては、測定方法としてはBET法を好適に利用することができる。BET法とは、粒子表面に吸着占有面積の既知の分子(例えば、N)を液体窒素の温度で吸着させ、その吸着量から試料の比表面積を求める方法である。また、多孔性のもう一つの指標となる細孔径としては、メソ領域に細孔径を有することが好ましい。メソ領域とはケルビンの毛管凝縮理論が適応可能な2〜50nmの領域である。2nmより大きいと固体電解質のイオン伝導度が向上する傾向であり、50nmより小さいと固体電解質の強度が向上する傾向にある。細孔径は、細孔径分布測定装置によりガス吸着法で得た吸脱着等温線のヒステリシスパターンを解析することで算出した細孔分布のメディアン径として求める方法、あるいは透過型電子顕微鏡(TEM)による観察により求めることができる。 The oxide inorganic particles according to the present invention can also have porosity. The porous oxide inorganic particles are oxide inorganic particles having innumerable fine voids on the surface or inside of the particles, and the specific surface area is preferably 500 to 1000 m 2 / g. If the specific surface area is 500 m 2 / g or more, when the heat-resistant porous layer of the present invention is applied to a separator of a lithium ion secondary battery, the lithium ion conductivity tends to be improved, which is preferable. Moreover, if the specific surface area is 1000 m 2 / g or less, the strength of the heat-resistant porous layer tends to be improved, which is preferable. The specific surface area referred to in the present invention can be measured by a conventionally known mercury intrusion method or gas adsorption method (BET method). In the present invention, the BET method can be suitably used as a measuring method. it can. The BET method is a method in which a molecule having a known adsorption area (for example, N 2 ) is adsorbed on the particle surface at the temperature of liquid nitrogen and the specific surface area of the sample is obtained from the adsorbed amount. In addition, as a pore diameter that is another index of porosity, it is preferable to have a pore diameter in the meso region. The meso region is a region of 2 to 50 nm to which Kelvin's capillary condensation theory can be applied. If it is larger than 2 nm, the ionic conductivity of the solid electrolyte tends to be improved, and if it is smaller than 50 nm, the strength of the solid electrolyte tends to be improved. The pore diameter is determined by analyzing the hysteresis pattern of the adsorption / desorption isotherm obtained by the gas adsorption method with a pore diameter distribution measuring device, or by obtaining the median diameter of the pore distribution, or by observation with a transmission electron microscope (TEM) It can ask for.

酸化物無機粒子としては、例えば、特開平7−133105号公報に記載されているように、多孔性の酸化物無機粒子の表面をシリカ等で被覆した、低屈折率のナノメーターサイズの複合酸化物微粒子、また特開2001−233611号公報に記載されているように、シリカとシリカ以外の無機酸化物からなり、内部に空洞を有する低屈折率のナノメーターサイズのシリカ系微粒子等も適している。   As the oxide inorganic particles, for example, as described in JP-A-7-133105, the surface of the porous oxide inorganic particles is coated with silica or the like, and has a low refractive index nanometer-size composite oxidation. As described in JP-A-2001-233611, low-refractive-index nanometer-sized silica-based fine particles composed of silica and inorganic oxides other than silica and having cavities inside are also suitable. Yes.

本発明に係る酸化物無機粒子の平均粒径は、1nm〜200nmであることが好ましい。平均粒径が1nm以上であれば、本発明の耐熱性多孔質層をリチウムイオン二次電池のセパレータに適用した場合、リチウムイオン伝導度が向上する傾向にあり、平均粒径が200nm以下であれば、耐熱性多孔質層の強度が向上する傾向にあり好ましい。   The average particle diameter of the oxide inorganic particles according to the present invention is preferably 1 nm to 200 nm. If the average particle size is 1 nm or more, when the heat-resistant porous layer of the present invention is applied to a separator of a lithium ion secondary battery, the lithium ion conductivity tends to be improved, and the average particle size is 200 nm or less. It is preferable because the strength of the heat-resistant porous layer tends to be improved.

酸化物無機粒子の平均粒径は、各酸化物無機粒子を同体積の球に換算した時の直径(球換算粒径)の体積平均値であり、この値は電子顕微鏡観察により求めることができる。すなわち酸化物無機粒子の電子顕微鏡観察から、一定の視野内にある多孔質無機微粒子の200個以上の直径を測定し、各粒子の球換算粒径を求め、その平均値を求めることにより得られた値である。   The average particle diameter of the oxide inorganic particles is a volume average value of the diameter (sphere converted particle diameter) when each oxide inorganic particle is converted to a sphere having the same volume, and this value can be obtained by observation with an electron microscope. . That is, it is obtained by measuring 200 or more diameters of porous inorganic fine particles within a certain visual field from electron microscope observation of oxide inorganic particles, obtaining a sphere equivalent particle diameter of each particle, and obtaining an average value thereof. Value.

本発明に係る酸化物無機粒子は、更には、粒子表面をカップリング剤等で表面修飾したものも使用することもでき、表面修飾基は特に限定は無い。   As the oxide inorganic particles according to the present invention, particles whose surface is modified with a coupling agent or the like can be used, and the surface modifying group is not particularly limited.

表面修飾の方法としては、アルコキシシラン、クロロシラン、アルミニウムアルコキシド、チタニウムアルコキシド等を酸化物無機粒子に直接粉体に噴霧して加熱定着させる乾式法、溶液中に粒子を分散させておき、表面処理剤を添加して表面処理する湿式法とが挙げられるが、より均一に粒子が分散する湿式法が好ましい。例を挙げると、特開2007−264581号公報に記載されているような湿式法で処理した粒子は、高い分散性を備えているため、本発明には好適である。また上記乾式、湿式のいずれにおいても、事前に酸化物無機粒子を熱水処理することで、カップリング反応を促進することもできる。   Surface modification methods include a dry method in which alkoxysilane, chlorosilane, aluminum alkoxide, titanium alkoxide, etc. are directly sprayed onto the oxide inorganic particles and then heat-fixed, the particles are dispersed in a solution, and a surface treatment agent There is a wet method in which the surface treatment is performed by adding a nitrile, and a wet method in which particles are more uniformly dispersed is preferable. For example, particles treated by a wet method as described in JP-A-2007-264581 are suitable for the present invention because they have high dispersibility. In both the dry and wet processes, the coupling reaction can be promoted by hydrothermal treatment of the oxide inorganic particles in advance.

本発明の耐熱性多孔質層における酸化物無機粒子の含有量は、特に限定はないが、耐熱性多孔質層100質量%に対し、10質量%以上、95質量%以下が好ましく、更に好ましくは50質量%以上、90質量%以下である。10質量%以上であれば、リチウムイオン伝導度が高くなる傾向にあり、95質量%以下であれば、耐熱性多孔質層の機械的強度が高い傾向にある観点から好ましい。   The content of the oxide inorganic particles in the heat resistant porous layer of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 100% by mass with respect to the heat resistant porous layer. It is 50 mass% or more and 90 mass% or less. If it is 10 mass% or more, the lithium ion conductivity tends to be high, and if it is 95 mass% or less, it is preferable from the viewpoint that the mechanical strength of the heat-resistant porous layer tends to be high.

(膜結着剤)
本発明に係る膜結着剤は多糖類、熱可塑性樹脂及びゴム弾性を有するポリマーなどが挙げられ例えば、でんぷん、カルボキシメチルセルロース、セルロース、ジアセチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルフェノール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレート、スチレン−マレイン酸共重合体等の水溶性ポリマー、ポリビニルクロリド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、ポリビニルアセタール樹脂、メチルメタアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルを含有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、ビニルアセテート等のビニルエステルを含有するポリビニルエステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ネオプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のエマルジョン(ラテックス)あるいはサスペンジョンがあげられる。なかでも水溶性ポリマーが好ましく、ポリビニルアルコールがさらに好ましく用いられる。
(Membrane binder)
Examples of the membrane binder according to the present invention include polysaccharides, thermoplastic resins, and polymers having rubber elasticity, such as starch, carboxymethyl cellulose, cellulose, diacetyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, sodium alginate, poly Water-soluble polymers such as acrylic acid, sodium polyacrylate, polyvinyl phenol, polyvinyl methyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polyhydroxy (meth) acrylate, styrene-maleic acid copolymer, polyvinyl chloride, Polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride (Meth) acrylic esters such as tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, polyvinyl acetal resin, methyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate (Meth) acrylic acid ester copolymer, (meth) acrylic acid ester-acrylonitrile copolymer, polyvinyl ester copolymer containing vinyl ester such as vinyl acetate, styrene-butadiene copolymer, acrylonitrile-butadiene Copolymer, polybutadiene, neoprene rubber, fluoro rubber, polyethylene oxide, polyester polyurethane resin, polyether polyurethane resin, polycarbonate polyurethane resin , Polyester resins, phenolic resins, emulsion (latex) or a suspension such as an epoxy resin. Of these, water-soluble polymers are preferable, and polyvinyl alcohol is more preferably used.

本発明に係る膜結着剤は膜強度を向上させる目的で、さらに膜結着剤を架橋させる架橋剤を含有させても良い。   The membrane binder according to the present invention may further contain a crosslinking agent for crosslinking the membrane binder for the purpose of improving the membrane strength.

本発明の耐熱性多孔質層における膜結着剤の含有量は、特に限定はないが、耐熱性多孔質層100質量%に対し、1.0質量%以上、80質量%以下が好ましく、更に好ましくは3.0質量%以上、60質量%以下である。1.0質量%以上であれば、耐熱性多孔質層の強度が向上し、80質量%以下であれば、耐熱性多孔質層に含浸される電解液のイオン伝導度が向上する観点から好ましい。   The content of the membrane binder in the heat resistant porous layer of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1.0% by mass or more and 80% by mass or less with respect to 100% by mass of the heat resistant porous layer. Preferably they are 3.0 mass% or more and 60 mass% or less. If it is 1.0% by mass or more, the strength of the heat resistant porous layer is improved, and if it is 80% by mass or less, it is preferable from the viewpoint of improving the ionic conductivity of the electrolytic solution impregnated in the heat resistant porous layer. .

(耐熱性多孔質層の形成方法)
次いで、本発明の耐熱性多孔質層の形成方法について説明する。
(Method for forming heat-resistant porous layer)
Subsequently, the formation method of the heat resistant porous layer of this invention is demonstrated.

本発明の耐熱性多孔質層は少なくとも正極活物質層、または負極活物質層のどちらか一方の活物質層上に直接塗布により形成され、活物質層上部だけでなく、例えば図1に示すように活物質層のエッジ部分にも耐熱性多孔質層を有しており蓋のような形状となって、集電体とともに取り囲んだ構成となっているところに特徴がある。   The heat-resistant porous layer of the present invention is formed by direct application on at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and not only the upper part of the active material layer but also, for example, as shown in FIG. In addition, the edge portion of the active material layer has a heat-resistant porous layer, has a shape like a lid, and is surrounded by a current collector.

本発明の耐熱性多孔質層の厚さは、電極活物質層の上の部分では1μm〜200μmが好ましく、さらには5μm〜30μmが好ましい。この範囲であれば、正負極間の短絡を防止することができ、電池特性を向上させることができる。電極活物質層のエッジ部分では幅は0.5mm〜10mmが好ましく、1mm〜5mmがさらに好ましい。この範囲であれば、電極活物質層を保護して正負極間の短絡を防止することができる。なお電極活物質層のエッジ部分は4辺あり少なくとも対向する2辺以上に耐熱性多孔質層を設ける必要があるが、4辺すべてに設けるのが最も好ましい。   The thickness of the heat-resistant porous layer of the present invention is preferably 1 μm to 200 μm, more preferably 5 μm to 30 μm, in the portion above the electrode active material layer. If it is this range, the short circuit between positive and negative electrodes can be prevented, and a battery characteristic can be improved. The width of the edge portion of the electrode active material layer is preferably 0.5 mm to 10 mm, and more preferably 1 mm to 5 mm. If it is this range, an electrode active material layer can be protected and the short circuit between positive and negative electrodes can be prevented. Note that there are four edge portions of the electrode active material layer, and it is necessary to provide a heat-resistant porous layer on at least two opposite sides, but it is most preferable to provide them on all four sides.

本発明の耐熱性多孔質層を形成する方法としては、特に限定はないが、湿式塗布方式が好ましい。具体的には、本発明に係る酸化物無機粒子と膜結着剤と水、または有機溶媒とを混合し、スラリーを調製して塗布液とした後、集電体金属箔に正極活物質が塗布された正極板、あるいは集電体金属箔に負極活物質が塗布された負極板上に上記スラリーを乾燥後の構成が図1になるように活物質層上と活物質層のエッジ部分の集電体上それぞれに塗布量を調整して塗布することにより、電極と一体となった耐熱性多孔質層を形成することができる。   The method for forming the heat resistant porous layer of the present invention is not particularly limited, but a wet coating method is preferred. Specifically, the oxide inorganic particles according to the present invention, a film binder, and water or an organic solvent are mixed to prepare a slurry as a coating solution, and then the positive electrode active material is applied to the current collector metal foil. The structure after drying the slurry on the coated positive electrode plate or the negative electrode plate coated with the negative electrode active material on the current collector metal foil is as shown in FIG. 1 on the active material layer and the edge portion of the active material layer. A heat-resistant porous layer integrated with the electrode can be formed by adjusting the coating amount on each current collector.

上記の方法で用いることのできる水、または有機溶媒としては、酸化物無機粒子を均一に分散できる溶媒、使用する膜結着剤を安定的に溶解または分散できる溶媒であればよく、具体的には、水、メタノール、エタノール、ブタノール、プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジオキソラン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン等を用いることができる。また、上記塗布液あるいは分散液を安定化させるため、各種添加剤を添加しても良い。これらの添加剤は加熱によって除去できる材料であっても、本発明の耐熱性多孔質層をリチウムイオン二次電池に適応したとき、高温下や高電圧下で安定に存在し、電池反応を阻害しない材料であれば、電池内に残存しても良い。   Water or an organic solvent that can be used in the above method may be any solvent that can uniformly disperse the oxide inorganic particles and a solvent that can stably dissolve or disperse the membrane binder used. Water, methanol, ethanol, butanol, propylene glycol methyl ether, dipropylene glycol methyl ether, propylene glycol methyl ether acetate, cyclohexanone, dioxane, dioxolane, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl Sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, γ-butyrolactone and the like can be used. Various additives may be added to stabilize the coating solution or dispersion. Even if these additives are materials that can be removed by heating, when the heat-resistant porous layer of the present invention is applied to a lithium ion secondary battery, it is stably present at high temperatures and high voltages and inhibits battery reactions. If it is a material that does not, it may remain in the battery.

上記塗布液を用いた塗布方法としては、所望の厚みに均一に塗布できる方法であれば、その方式は特に限定はない。例えば、スクリーン印刷、バーコーター法、ロールコーター法、リバースコーター法、グラビア印刷法、ドクターブレード法、ダイコーター法等を挙げることができ、塗布する形式も連続塗布、間欠塗布、ストライプ塗布等必要に応じ使い分けることができる。   The coating method using the coating solution is not particularly limited as long as it can be applied uniformly to a desired thickness. For example, screen printing, bar coater method, roll coater method, reverse coater method, gravure printing method, doctor blade method, die coater method, etc. can be mentioned, and the application type is necessary for continuous application, intermittent application, stripe application, etc. It can be used properly according to your needs.

塗布後の乾燥方法としては、塗布液が含有した有機溶媒を除去することができれば、特に制限が無く、熱風乾燥、赤外線乾燥、遠赤外線乾燥、マイクロウエーブ乾燥、電子線乾燥、真空乾燥等の各種方式を適宜選択して利用できる。   The drying method after coating is not particularly limited as long as the organic solvent contained in the coating solution can be removed. Various methods such as hot air drying, infrared drying, far-infrared drying, microwave drying, electron beam drying, vacuum drying, etc. A method can be selected as appropriate.

乾燥温度も特に制限はないが、50〜400℃が好ましく、さらには80℃〜200℃が好ましい。   The drying temperature is not particularly limited, but is preferably 50 to 400 ° C, more preferably 80 to 200 ° C.

[電極]
本発明に係る電極は、集電体上に活物質層を有する。電極としては、正電極及び負電極がある。正電極の場合は、集電体上に正極活物質層を有し、負電極の場合には、集電体上に負極活物質層を有する構成である。
[electrode]
The electrode according to the present invention has an active material layer on a current collector. There are a positive electrode and a negative electrode as the electrode. The positive electrode has a positive electrode active material layer on the current collector, and the negative electrode has a negative electrode active material layer on the current collector.

正極活物質層は正極活物質を、負極活物質層は負極活物質を含有する。   The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material, and the negative electrode active material layer contains a negative electrode active material.

(集電体)
本発明に係る電極に用いられる集電体としては、二次電池において化学的に安定な電子伝導体が用いられる。
(Current collector)
As the current collector used in the electrode according to the present invention, a chemically stable electron conductor is used in the secondary battery.

正電極に用いることのできる集電体としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタンなどの金属板などの他に、アルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させた含有又は被覆させた合金、を好ましく用いることができる。その中でも、アルミニウム、及びアルミニウム合金がより好ましく用いることができる。   As a current collector that can be used for the positive electrode, in addition to a metal plate such as aluminum, stainless steel, nickel, and titanium, the surface of aluminum or stainless steel is treated with carbon, nickel, titanium, or silver. A coated alloy can be preferably used. Among these, aluminum and aluminum alloys can be used more preferably.

負電極に用いられる集電体としては、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンが好ましく、銅あるいは銅合金がより好ましい。   The current collector used for the negative electrode is preferably copper, stainless steel, nickel, or titanium, and more preferably copper or a copper alloy.

集電体の形状としては、通常フィルムシート状のものが使用されるが、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体なども用いることができる。前記集電体の厚さとしては、特に限定されないが、1〜500μmが好ましい。また、集電体表面は、表面処理により凹凸を付けることも好ましい。   As the shape of the current collector, a film sheet is usually used, but a porous body, a foam, a molded body of a fiber group, and the like can also be used. Although it does not specifically limit as thickness of the said electrical power collector, 1-500 micrometers is preferable. Moreover, it is also preferable that the current collector surface is roughened by surface treatment.

(活物質層)
(正極活物質)
正電極に用いられる正極活物質としては、無機系活物質、有機系活物質又は両者の複合体のいずれも用いることができる。無機系活物質、又は無機系活物質と有機系活物質の複合体を用いることで、電池のエネルギー密度が大きくなるため、特に好ましく用いることができる。
(Active material layer)
(Positive electrode active material)
As the positive electrode active material used for the positive electrode, any of an inorganic active material, an organic active material, or a composite of both can be used. Since the energy density of the battery is increased by using an inorganic active material or a composite of an inorganic active material and an organic active material, it can be particularly preferably used.

好ましく用いることのできる無機系活物質としては、金属酸化物、複酸化物、リン酸物、ケイ酸物、ホウ酸物が挙げられる。   Examples of inorganic active materials that can be preferably used include metal oxides, double oxides, phosphates, silicates, and borates.

正極活物質として用いることのできる金属酸化物、複酸化物としては、LiMn12、V、LiCoO、LiMn、LiNiO、LiFePOLiCo1/3Ni1/3Mn1/3、Li1.2(Fe0.5Mn0.50.8、Li1.2(Fe0.4Mn0.4Ti0.20.8、Li1+x(Ni0.5Mn0.51−x、LiNi0.5Mn1.5、LiMnO、Li0.76Mn0.51Ti0.49、LiNi0.8Co0.15Al0.05、Fe、が挙げられる。これらの化学式中、xは0〜1の範囲である。 Examples of the metal oxide and double oxide that can be used as the positive electrode active material include Li 4 Mn 5 O 12 , V 2 O 5 , LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiFePO 4 LiCo 1/3 Ni 1 / 3 Mn 1/3 O 2 , Li 1.2 (Fe 0.5 Mn 0.5 ) 0.8 O 2 , Li 1.2 (Fe 0.4 Mn 0.4 Ti 0.2 ) 0.8 O 2 , Li 1 + x (Ni 0.5 Mn 0.5 ) 1-x O 2 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , Li 2 MnO 3 , Li 0.76 Mn 0.5 1Ti 0.49 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , Fe 2 O 3 . In these chemical formulas, x is in the range of 0-1.

正極活物質として用いることのできるリン酸物、ケイ酸物、ホウ酸物としては、LiFePO、LiCoPO、LiMnPO、LiMPOF(M=Fe,Mn)、LiMn0.875Fe0.125PO、LiFeSiO、Li2−xMSi1−x(M=Fe,Mn)、LiMBO(M=Fe,Mn)などがあげられる。なお、これらの化学式中、xは0〜1の範囲である。さらに、FeF、LiFeF、LiTiFなどの金属フッ化物、LiFeS、TiS、MoS、FeS等の金属硫化物、及びこれらの化合物とリチウムの複合酸化物も正極活物質として用いることができる。 Examples of phosphates, silicates, and borates that can be used as the positive electrode active material include LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 , Li 2 MPO 4 F (M = Fe, Mn), LiMn 0.875 Fe 0. .125 PO 4, Li 2 FeSiO 4 , Li 2-x MSi 1-x P x O 4 (M = Fe, Mn), LiMBO 3 (M = Fe, Mn) and the like. In these chemical formulas, x is in the range of 0-1. Furthermore, metal fluorides such as FeF 3 , Li 3 FeF 6 and Li 2 TiF 6 , metal sulfides such as Li 2 FeS 2 , TiS 2 , MoS 2 and FeS, and composite oxides of these compounds and lithium are also positive electrodes. It can be used as an active material.

有機系活物質としては、導電性高分子、硫黄系正極材料、有機ラジカル化合物が挙げられる。   Examples of the organic active material include conductive polymers, sulfur-based positive electrode materials, and organic radical compounds.

正極活物質として用いることのできる導電性高分子としては、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンが挙げられる。有機ジスルフィド化合物、有機イオウ化合物DMcT(2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール)、ベンゾキノン化合物PDBM(ポリ2,5−ジヒドロキシ−1,4−ベンゾキノン−3,6−メチレン)、カーボンジスルフィド、活性硫黄等の硫黄系正極材料、有機ラジカル化合物等が用いられる。   Examples of the conductive polymer that can be used as the positive electrode active material include polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and polyparaphenylene. Organic disulfide compound, organic sulfur compound DMcT (2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole), benzoquinone compound PDBM (poly 2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone-3,6-methylene), carbon disulfide Sulfur-based positive electrode materials such as active sulfur, organic radical compounds, and the like are used.

正極活物質の表面は、無機酸化物によって被覆されていることが電池の寿命を延ばす点で好ましい。無機酸化物を被覆する方法としては、正極活物質の表面にコーティングする方法が好ましく、コーティングする方法としては、ハイブリタイザーなどの表面改質装置を用いてコーティングする方法などが挙げられる。表面被覆に用いることのできる無機酸化物としては、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、酸化チタンの酸化物、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸鉛、γ−LiAlO、LiTiO等が挙げられ、特に酸化ケイ素によって被覆することが好ましい。 The surface of the positive electrode active material is preferably coated with an inorganic oxide from the viewpoint of extending the battery life. As a method of coating the inorganic oxide, a method of coating the surface of the positive electrode active material is preferable, and as a method of coating, a method of coating using a surface modifying apparatus such as a hybridizer can be mentioned. Examples of inorganic oxides that can be used for the surface coating include magnesium oxide, silicon oxide, alumina, zirconia, titanium oxide oxide, barium titanate, calcium titanate, lead titanate, γ-LiAlO 2 , LiTiO 3, and the like. In particular, it is preferable to coat with silicon oxide.

正極活物質の平均粒子径は0.001μm〜10μmのものを用いることができる。なかでも0.01μm〜0.1μmのものは、より高出力化できるので好ましい。   The average particle diameter of the positive electrode active material can be 0.001 μm to 10 μm. Of these, those having a thickness of 0.01 μm to 0.1 μm are preferable because higher output can be achieved.

(負極活物質)
負極活物質は、特に制限は無く公知の負極活物質が利用できる。本発明の二次電池に好ましく用いることのできる負極活物質としては、黒鉛やスズ合金と結着剤の混合物、シリコン薄膜、リチウム箔が挙げられる。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material is not particularly limited, and a known negative electrode active material can be used. Examples of the negative electrode active material that can be preferably used in the secondary battery of the present invention include graphite, a mixture of a tin alloy and a binder, a silicon thin film, and a lithium foil.

黒鉛やスズ合金と結着剤の負極活物質は、黒鉛やスズ合金などの粉末とスチレンブタジエンゴムやポリフッ化ビニリデンなどの結着剤と混合したペーストを乾燥させることにより得ることができる。シリコン薄膜の負極活物質は、集電体上にシリコン薄膜を物理蒸着(スパッタリング法や真空蒸着法など)することにより得ることができる。シリコン薄膜の負極活物質層の厚さに特に制限はないが、3〜5μm程度であることが好ましい。リチウム箔の負極活物質は、集電体に厚さ10〜30μmのリチウム箔を貼合させたものを用いることができる。高容量化が可能であり、電極合材を必須としないことから、シリコン系薄膜負極やリチウム金属負極からなる負極活物質を用いることが好ましい。   The negative electrode active material of graphite or tin alloy and a binder can be obtained by drying a paste mixed with powder such as graphite or tin alloy and a binder such as styrene butadiene rubber or polyvinylidene fluoride. The negative electrode active material of a silicon thin film can be obtained by physical vapor deposition (such as sputtering or vacuum vapor deposition) of a silicon thin film on a current collector. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the negative electrode active material layer of a silicon thin film, It is preferable that it is about 3-5 micrometers. As the negative electrode active material of the lithium foil, a current collector obtained by bonding a lithium foil having a thickness of 10 to 30 μm can be used. It is preferable to use a negative electrode active material composed of a silicon-based thin film negative electrode or a lithium metal negative electrode because the capacity can be increased and an electrode mixture is not essential.

(活物質層添加剤)
活物質層は、上記正極活物質又は負極活物質を含有するが、さらに導電剤及び結着剤が添加されていても良い。
(Active material layer additive)
The active material layer contains the positive electrode active material or the negative electrode active material, but a conductive agent and a binder may be further added.

導電剤は、構成された二次電池において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば、特に制限はない。本発明で好ましく用いることのできる導電剤としては、天然黒鉛、人工黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維や金属粉、金属繊維あるいはポリフェニレン誘導体などから選ばれる1種の導電性材料、又は2種以上の混合物があげられる。その中でも、黒鉛とアセチレンブラックの混合物を用いることが特に好ましい。   The conductive agent is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change in the configured secondary battery. As the conductive agent that can be preferably used in the present invention, one kind of conductive material selected from natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, metal powder, metal fiber, polyphenylene derivative, and the like is used. Or a mixture of two or more. Among these, it is particularly preferable to use a mixture of graphite and acetylene black.

導電剤の添加量としては、1〜50質量%が好ましく、2〜30質量%がより好ましい。カーボンや黒鉛の場合は、2〜15質量%が特に好ましい。   As addition amount of a electrically conductive agent, 1-50 mass% is preferable and 2-30 mass% is more preferable. In the case of carbon or graphite, 2 to 15% by mass is particularly preferable.

結着剤は、構成された二次電池において、化学変化を起こさない材料であれば特に制限はない。このような結着剤としては、多糖類、熱可塑性樹脂及びゴム弾性を有するポリマーなどが挙げられ例えば、でんぷん、カルボキシメチルセルロース、セルロース、ジアセチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルフェノール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレート、スチレン−マレイン酸共重合体等の水溶性ポリマー、ポリビニルクロリド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、ポリビニルアセタール樹脂、メチルメタアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルを含有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、ビニルアセテート等のビニルエステルを含有するポリビニルエステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ネオプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のエマルジョン(ラテックス)あるいはサスペンジョンがあげられる。これらの結着剤の中でも、ポリアクリル酸エステル系のラテックス、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフロロエチレン、ポリフッ化ビニリデンがより好ましい。   The binder is not particularly limited as long as it is a material that does not cause a chemical change in the constituted secondary battery. Examples of such a binder include polysaccharides, thermoplastic resins, and polymers having rubber elasticity, such as starch, carboxymethyl cellulose, cellulose, diacetyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, sodium alginate, poly Water-soluble polymers such as acrylic acid, sodium polyacrylate, polyvinyl phenol, polyvinyl methyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polyhydroxy (meth) acrylate, styrene-maleic acid copolymer, polyvinyl chloride, Polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylideneflora (Meth) acrylic such as do-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, polyvinyl acetal resin, methyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate (Meth) acrylic acid ester copolymer containing acid ester, (meth) acrylic acid ester-acrylonitrile copolymer, polyvinyl ester copolymer containing vinyl ester such as vinyl acetate, styrene-butadiene copolymer, acrylonitrile -Butadiene copolymer, polybutadiene, neoprene rubber, fluororubber, polyethylene oxide, polyester polyurethane resin, polyether polyurethane resin, polycarbonate polyurethane Resins, polyester resins, phenolic resins, emulsion (latex) or a suspension such as an epoxy resin. Among these binders, polyacrylate latex, carboxymethyl cellulose, polytetrafluoroethylene, and polyvinylidene fluoride are more preferable.

本発明で用いることのできる結着剤は、一種単独又は二種以上を混合して用いることができる。結着剤の添加量が少ないと、電極合剤の保持力・凝集力が弱くなるが多すぎると電極体積の増加による容量減少や活物質表面への付着によりリチウムイオンの出入りを妨げて内部抵抗増加により出力が低下する。このような理由で、結着剤の添加量は少ない、もしくはないほうが好ましく、本発明の耐熱性多孔質層が集電体とともに活物質層を取り囲んだ構成とすることにより、結着剤量を極力少なくすることができ、0〜1質量%未満とすることが出来る。   The binder which can be used by this invention can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. If the amount of binder added is small, the retention and cohesive strength of the electrode mixture will be weak, but if too much, internal resistance will be prevented by reducing the capacity due to the increase in electrode volume and adhering to the active material surface due to adhesion to the active material surface. Output decreases with increase. For these reasons, it is preferable that the amount of the binder added is small or not, and the heat-resistant porous layer of the present invention surrounds the active material layer together with the current collector, thereby reducing the amount of the binder. It can be reduced as much as possible, and can be 0 to less than 1% by mass.

(電極の作製方法)
本発明の二次電池は、シート型、角型、シリンダー型などいずれの形状にも適用でき、電極の形状も用いられる二次電池の形状に合わせて、最適な形状を選択することができる。
(Production method of electrode)
The secondary battery of the present invention can be applied to any shape such as a sheet type, a square type, and a cylinder type, and an optimal shape can be selected in accordance with the shape of the secondary battery used.

正極活物質層及び負極活物質層は、集電体の上に設けられる。正極活物質層及び負極活物質層は、集電体の片面に設けても、両面に設けても良く、両面に設けた電極を用いることがより好ましい。   The positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are provided on the current collector. The positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may be provided on one side or both sides of the current collector, and it is more preferable to use electrodes provided on both sides.

正極板に対する負極板の大きさの割合は充放電時に負極板上に金属リチウムが発生しないよう安全性を考慮して大きめにするのが通常である。好ましい正極板の面積は、負極板の面積1に対し、0.80〜0.99が好ましく、0.90〜0.98が特に好ましい。   In general, the ratio of the size of the negative electrode plate to the positive electrode plate is increased in consideration of safety so that metallic lithium is not generated on the negative electrode plate during charge and discharge. The area of the positive electrode plate is preferably 0.80 to 0.99, particularly preferably 0.90 to 0.98, relative to the area 1 of the negative electrode plate.

電極は、活物質を含有する塗布液を集電体表面に塗布し、乾燥し、さらにプレスして、活物質層を形成することで得られる。   The electrode is obtained by applying a coating solution containing an active material to the surface of a current collector, drying, and pressing to form an active material layer.

塗布液としては、例えば、必要に応じ、上記導電助剤、バインダ及びN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、水、トルエンなどの分散媒を含むスラリー状の塗布液が用いられる。   As the coating solution, for example, a slurry-like coating solution containing a dispersion medium such as the above-described conductive auxiliary agent, binder, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), water, and toluene is used as necessary.

塗布方法としては、リバースロール法、ダイレクトロール法、ブレード法、ナイフ法、エクストルージョン法、カーテン法、グラビア法、バー法、ディップ法及びスクイーズ法が挙げられる。その中でも、ブレード法、ナイフ法及びエクストルージョン法が好ましい。また、塗布速度は、0.1〜100m/分で行われることが好ましい。この際、塗布液の溶液物性、乾燥性に合わせて、上記塗布方法を選定することにより、良好な塗布層の表面状態を得ることができる。塗布液の塗布は、片面ずつ逐時でも、両面同時に行ってもよい。更に、前記塗布は連続でも間欠でもストライプでもそれらを組み合わせてもよい。   Examples of the coating method include a reverse roll method, a direct roll method, a blade method, a knife method, an extrusion method, a curtain method, a gravure method, a bar method, a dip method, and a squeeze method. Among these, a blade method, a knife method, and an extrusion method are preferable. Further, the coating speed is preferably 0.1 to 100 m / min. Under the present circumstances, the surface state of a favorable coating layer can be obtained by selecting the said coating method according to the solution physical property and drying property of a coating liquid. Application of the coating solution may be performed one side at a time or both sides simultaneously. Furthermore, the application may be continuous, intermittent, or a combination thereof.

好ましい活物質層の厚さは、乾燥後の片面膜厚が1〜200μmの範囲にあることが好ましい。   As for the thickness of the preferable active material layer, it is preferable that the single-sided film thickness after drying is in the range of 1 to 200 μm.

[導電層]
本発明においては、図2に示すように集電体と活物質層の間に導電層を有することがさらに好ましい。導電層を設けることにより、活物質層と集電体との間の電子伝達能力が向上しさらに出力向上するとともに、繰り返し充放電耐性も向上することがわかった。
[Conductive layer]
In the present invention, it is more preferable to have a conductive layer between the current collector and the active material layer as shown in FIG. It has been found that by providing the conductive layer, the electron transfer capability between the active material layer and the current collector is improved, the output is further improved, and the repeated charge / discharge resistance is also improved.

本発明における導電層は導電剤と結着剤からなる。導電剤は、構成された二次電池において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば、特に制限はない。本発明で好ましく用いることのできる導電剤としては、天然黒鉛、人工黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維や金属粉、金属繊維あるいはポリフェニレン誘導体などから選ばれる1種の導電性材料、又は2種以上の混合物があげられる。その中でも、黒鉛とアセチレンブラックの混合物を用いることが特に好ましい。   The conductive layer in the present invention comprises a conductive agent and a binder. The conductive agent is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change in the configured secondary battery. As the conductive agent that can be preferably used in the present invention, one kind of conductive material selected from natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, metal powder, metal fiber, polyphenylene derivative, and the like is used. Or a mixture of two or more. Among these, it is particularly preferable to use a mixture of graphite and acetylene black.

導電剤の添加量としては、70〜99質量%が好ましく、90〜98質量%がより好ましい。   As addition amount of a electrically conductive agent, 70-99 mass% is preferable, and 90-98 mass% is more preferable.

結着剤は、構成された二次電池において、化学変化を起こさない材料であれば特に制限はない。このような結着剤としては、多糖類、熱可塑性樹脂及びゴム弾性を有するポリマーなどが挙げられ例えば、でんぷん、カルボキシメチルセルロース、セルロース、ジアセチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルフェノール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレート、スチレン−マレイン酸共重合体等の水溶性ポリマー、ポリビニルクロリド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、ポリビニルアセタール樹脂、メチルメタアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルを含有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、ビニルアセテート等のビニルエステルを含有するポリビニルエステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ネオプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のエマルジョン(ラテックス)あるいはサスペンジョンがあげられる。これらの結着剤の中でも、ポリアクリル酸エステル系のラテックス、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフロロエチレン、ポリフッ化ビニリデンがより好ましい。   The binder is not particularly limited as long as it is a material that does not cause a chemical change in the constituted secondary battery. Examples of such a binder include polysaccharides, thermoplastic resins, and polymers having rubber elasticity, such as starch, carboxymethyl cellulose, cellulose, diacetyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, sodium alginate, poly Water-soluble polymers such as acrylic acid, sodium polyacrylate, polyvinyl phenol, polyvinyl methyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polyhydroxy (meth) acrylate, styrene-maleic acid copolymer, polyvinyl chloride, Polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylideneflora (Meth) acrylic such as do-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, polyvinyl acetal resin, methyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate (Meth) acrylic acid ester copolymer containing acid ester, (meth) acrylic acid ester-acrylonitrile copolymer, polyvinyl ester copolymer containing vinyl ester such as vinyl acetate, styrene-butadiene copolymer, acrylonitrile -Butadiene copolymer, polybutadiene, neoprene rubber, fluororubber, polyethylene oxide, polyester polyurethane resin, polyether polyurethane resin, polycarbonate polyurethane Resins, polyester resins, phenolic resins, emulsion (latex) or a suspension such as an epoxy resin. Among these binders, polyacrylate latex, carboxymethyl cellulose, polytetrafluoroethylene, and polyvinylidene fluoride are more preferable.

本発明で用いることのできる結着剤は、一種単独又は二種以上を混合して用いることができる。結着剤の添加量が少ないと、導電層合剤の保持力・凝集力が弱くなる。多すぎると電極体積が増加し、電極単位体積あるいは単位質量あたりの容量が減少する。このような理由で、結着剤の添加量は1〜20質量%が好ましく、2〜10質量%がより好ましい。   The binder which can be used by this invention can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. When the amount of the binder added is small, the holding power and cohesive strength of the conductive layer mixture are weakened. If the amount is too large, the electrode volume increases and the electrode unit volume or the capacity per unit mass decreases. For these reasons, the amount of the binder added is preferably 1 to 20% by mass, and more preferably 2 to 10% by mass.

導電層の厚みは、0.5μm〜5μmの範囲内とすることが好ましい。厚みが薄いと、電気的な接触性を向上させる効果が小さく、厚みが厚いと、電池内部に充填できる活物質の量が少なくなり、容量密度が低下してしまうからである。   The thickness of the conductive layer is preferably in the range of 0.5 μm to 5 μm. This is because if the thickness is small, the effect of improving the electrical contact is small, and if the thickness is large, the amount of the active material that can be filled in the battery decreases, and the capacity density decreases.

本発明の導電層は単独で形成後に電極活物質層、耐熱性多孔質層を逐次形成していっても良いし、同時重層塗布により導電層と電極活物質層を形成後に、耐熱性多孔質層を形成しても良い。   The conductive layer of the present invention may be formed independently after the electrode active material layer and the heat-resistant porous layer are formed alone, or after the conductive layer and the electrode active material layer are formed by simultaneous multilayer coating, the heat-resistant porous layer is formed. A layer may be formed.

本発明においては電極活物質層と耐熱性多孔質層、または、導電層を有する場合には、導電層、電極活物質層と耐熱性多孔質層をこの順に同時に重層塗布することが好ましい。   In the present invention, when an electrode active material layer and a heat-resistant porous layer or a conductive layer are provided, it is preferable to simultaneously apply a conductive layer, an electrode active material layer and a heat-resistant porous layer in this order.

[同時重層塗布]
本発明における同時重層塗布とは、例えば、単独ヘッド(スロット)で構成されるコーターで集電体上に電極活物質層を塗布し、電極活物質層が乾燥する前に、別の塗布機に電極活物質を塗布した集電体を移動して、電極活物質層上に耐熱性多孔質層を塗布することで重層する(2コーター2ヘッド方式)、上記のような単独ヘッドを二つ隣接して設置し、同一コーターで各ヘッドにより電極活物質層と耐熱性多孔質層とを集電体上に塗布する方式(1コーター2ヘッド方式)、複数の流路をそなえた単独ヘッドで構成されるエクストルージョンダイによって、一工程で電極活物質層と耐熱性多孔質層とを集電体上に塗布する方法(1コーター1ヘッド方式)が挙げられる。これらの方法の延長で、電極活物質層と多層の耐熱性多孔質層を同時重層する方法で製造することが出来る。
[Simultaneous multilayer coating]
The simultaneous multilayer coating in the present invention is, for example, a method in which an electrode active material layer is applied on a current collector with a coater constituted by a single head (slot), and before the electrode active material layer is dried, it is applied to another coating machine. The current collector coated with the electrode active material is moved and stacked by applying a heat-resistant porous layer on the electrode active material layer (2-coater 2-head system). Installed in the same coater, each electrode is used to apply an electrode active material layer and a heat-resistant porous layer onto a current collector (one coater, two heads), and a single head with multiple flow paths A method of applying an electrode active material layer and a heat-resistant porous layer on a current collector (one coater / one head system) in one step by using an extrusion die. By extending these methods, the electrode active material layer and the multilayer heat-resistant porous layer can be simultaneously laminated.

これらを本発明の層構成になるように同時重層塗布することで、従来は必要であった電極活物質層中の結着剤をなくすことができるので、さらに高容量化、高出力化ができる。また、同時に重層することで、生産性も向上し、低コストで電極−耐熱性多孔質層の積層体を製造することが出来る。   By applying these layers simultaneously so as to have the layer structure of the present invention, the binder in the electrode active material layer, which has been necessary in the past, can be eliminated, so that the capacity and output can be further increased. . Moreover, productivity can be improved by layering simultaneously, and an electrode-heat resistant porous layer laminate can be produced at low cost.

これらの塗布は片面ずつ逐時でも、両面同時に行ってもよい。更に、前記塗布は連続でも間欠でもストライプでもそれらを組み合わせてもよい。   These coatings may be performed on each side or on both sides simultaneously. Furthermore, the application may be continuous, intermittent, or a combination thereof.

本発明における塗布により形成された耐熱多孔質層を有する電極は二次電池を製造する前に水分をできるだけ取り除いておくことが好ましい。乾燥及び脱水方法としては特に制限はなく、熱風、真空、赤外線、遠赤外線、電子線及び低湿風を、単独あるいは組み合わせた方法を用いることできる。乾燥温度は80〜350℃が好ましく、100〜250℃がより好ましい。   It is preferable to remove as much water as possible from the electrode having a heat-resistant porous layer formed by coating in the present invention before manufacturing a secondary battery. There is no restriction | limiting in particular as a drying and dehydration method, The method of combining hot air, a vacuum, infrared rays, far infrared rays, an electron beam, and low-humidity air individually or in combination can be used. The drying temperature is preferably 80 to 350 ° C, more preferably 100 to 250 ° C.

本発明における耐熱多孔質層を有する電極は、ロールプレス加工を施したものが好適に使用できる。ロールプレス加工は、例えば、金属ロール、弾性ロール、加熱ロール等を用いて行なう。プレスを行う際には定位プレス、定圧プレスいずれを行っても良い。加圧の際の圧力は、耐熱多孔質の均質性、機械的損傷防止の面から、線圧で10〜70MPaとすることが好ましく、特に好ましい圧力は、20〜55MPaである。   As the electrode having a heat-resistant porous layer in the present invention, those subjected to roll press processing can be suitably used. Roll press processing is performed using a metal roll, an elastic roll, a heating roll, etc., for example. When performing the pressing, either a stereotaxic press or a constant pressure press may be performed. The pressure at the time of pressurization is preferably 10 to 70 MPa in terms of linear pressure from the viewpoint of heat-resistant porous homogeneity and mechanical damage prevention, and a particularly preferred pressure is 20 to 55 MPa.

耐熱多孔質層を有する電極を圧延する一対のプレスロールの間隙は、集電体厚さ以上、且つ、集電体厚さと導電層、電極活物質層、耐熱多孔質層の厚さとの和よりも小さい距離に調節することが好ましい。   The gap between the pair of press rolls for rolling the electrode having the heat resistant porous layer is equal to or greater than the current collector thickness, and the sum of the current collector thickness and the thickness of the conductive layer, electrode active material layer, and heat resistant porous layer. Is preferably adjusted to a small distance.

耐熱多孔質層を有する電極は、一回のプレスで所定の厚さにしてもよく、均質性を向上させる目的で数回に分けてプレスしてもよい。また、ロールの温度は、特に限定されるものではなく、室温から200℃までの温度に加温して使用される。プレス速度としては、0.1〜50m/分が好ましい。   The electrode having the heat resistant porous layer may have a predetermined thickness by a single press, or may be pressed several times for the purpose of improving homogeneity. Moreover, the temperature of a roll is not specifically limited, It heats and uses it to the temperature from room temperature to 200 degreeC. The pressing speed is preferably 0.1 to 50 m / min.

[二次電池及び製造方法]
本発明の二次電池は、本発明の耐熱多孔質層を有する電極を正極、負極、少なくともどちらかに含み、正極と負極の積層体構造を有し、耐熱多孔質層は下述する支持電解質塩を含有する電解液を含浸する。
[Secondary battery and manufacturing method]
The secondary battery of the present invention includes the electrode having the heat-resistant porous layer of the present invention in at least one of the positive electrode and the negative electrode, has a laminate structure of the positive electrode and the negative electrode, and the heat-resistant porous layer is a supporting electrolyte described below Impregnated with electrolyte containing salt.

積層体構造としては、単に一層積層された形態に限定されるものでなく、この積層体構造を複数有する多層積層体構造、集電体の両面に積層したものを組み合わせた形態、さらにこれらを巻回した形態が挙げられる。   The laminated structure is not limited to a single layered form, but a multi-layered structure having a plurality of laminated structures, a form in which layers stacked on both sides of a current collector are combined, and these are wound. A rotated form is mentioned.

本発明の二次電池の用途は、特に限定されない。一例としては、電子機器としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、メモリーカードなどに用いることができる。その他民生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。   The application of the secondary battery of the present invention is not particularly limited. As an example, electronic devices include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, cordless phones, pagers, handy terminals, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, and video movies. , LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, electric shavers, transceivers, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, memory cards, and the like. Other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game equipment, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (such as pacemakers, hearing aids, and shoulder grinders). Furthermore, it can be used for various military use and space use. Moreover, it can also combine with a solar cell.

[電解液]
(支持電解質塩)
支持電解質塩は、支持電解質塩を溶媒に溶解させたときに、その溶液が電気伝導性を有するようになる塩であれば、特に制限はない。本発明に係る二次電池においては、有機溶媒に溶解し、電気伝導性を有する塩であることが特に好ましい。このような塩に特に制限はないが、周期律表I族又はII族の金属イオンをカチオンとして有する塩が挙げられ、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩が特に好ましく用いられる。
[Electrolyte]
(Supporting electrolyte salt)
The supporting electrolyte salt is not particularly limited as long as the supporting electrolyte salt is dissolved in a solvent so that the solution has electrical conductivity. In the secondary battery according to the present invention, a salt that is dissolved in an organic solvent and has electrical conductivity is particularly preferable. Although there is no restriction | limiting in particular in such a salt, The salt which has a periodic table group I or II metal ion as a cation is mentioned, A lithium salt, sodium salt, and potassium salt are used especially preferable.

支持電解質塩のアニオンとしては、ハロゲン化物イオン(I、Cl、Br等)、SCN、BF 、PF 、ClO 、SbF 、(FSO、(CFSO、(CFCFSO、Ph、(C、(CFSO、CFCOO、CFSO 、CSO 等が挙げられる。これらのアニオンの中でも、SCN、BF 、PF 、ClO 、SbF 、(FSO、(CFSO、(CFCFSO、(CFSO、CFSO がより好ましい。 Examples of the anion of the supporting electrolyte salt include halide ions (I , Cl , Br − and the like), SCN , BF 4 , PF 6 , ClO 4 , SbF 6 , (FSO 2 ) 2 N , (CF 3 SO 2) 2 N -, (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N -, Ph 4 B -, (C 2 H 4 O 2) 2 B -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 COO , CF 3 SO 3 , C 6 F 5 SO 3 — and the like. Among these anions, SCN , BF 4 , PF 6 , ClO 4 , SbF 6 , (FSO 2 ) 2 N , (CF 3 SO 2 ) 2 N , (CF 3 CF 2 SO 2) ) 2 N , (CF 3 SO 2 ) 3 C , and CF 3 SO 3 are more preferable.

本発明で好ましく用いることのできる電解質塩としては、LiCFSO、LiPF、LiClO、LiI、LiBF、LiCFCO、LiSCN、LiN(SOCF、LiN(SOF)、NaI、NaCFSO、NaClO、NaBF、NaAsF、KCFSO、KSCN、KPF、KClO、KAsFなどが挙げられる。更に好ましくはLiCFSO、LiPF、LiPF(C(2k+1)(6−n)(n=1〜5、k=1〜8の整数)、LiClO、LiI、LiBF、LiCFCO、LiSCN、LiN(SOCF及びLiN(SOF)等のリチウム塩が挙げられ、最も好ましくは、LiPF、LiBF、LiPF(C(2k+1)(6−n)、LiN(SOCF及びLiN(SOから選ばれるリチウム塩である。これらの電解質塩は一種又は二種以上を混合してもよいが、少なくとも一種は、上述したイオン液体と同じアニオンを用いるのが好ましい。 Examples of the electrolyte salt that can be preferably used in the present invention include LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiI, LiBF 4 , LiCF 3 CO 2 , LiSCN, LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 F ) 2 , NaI, NaCF 3 SO 3 , NaClO 4 , NaBF 4 , NaAsF 6 , KCF 3 SO 3 , KSCN, KPF 6 , KClO 4 , KAsF 6 and the like. More preferably, LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiPF n (C k F (2k + 1) ) (6-n) (n = 1 to 5, k = 1 to 8), LiClO 4 , LiI, LiBF 4 , Examples include lithium salts such as LiCF 3 CO 2 , LiSCN, LiN (SO 2 CF 3 ) 2, and LiN (SO 2 F) 2 , most preferably LiPF 6 , LiBF 4 , LiPF n (C k F (2k + 1) ) (6-n) , a lithium salt selected from LiN (SO 2 CF 3 ) 2 and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 . These electrolyte salts may be used singly or in combination of two or more, but at least one of them preferably uses the same anion as the ionic liquid described above.

(電解液の溶媒)
電解液の溶媒は、電解質塩を溶解し、電解質となりうる溶媒であれば特に制限はない。
(Electrolyte solvent)
The solvent of the electrolytic solution is not particularly limited as long as it can dissolve the electrolyte salt and become an electrolyte.

電解質溶液としては、カーボネート化合物、複素環化合物、エーテル化合物、鎖状エーテル類、ニトリル化合物、エステル類、非プロトン極性物質などが挙げられる。   Examples of the electrolyte solution include carbonate compounds, heterocyclic compounds, ether compounds, chain ethers, nitrile compounds, esters, and aprotic polar substances.

カーボネート化合物としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートが挙げられる。   Examples of the carbonate compound include ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate.

複素環化合物としては、3−メチル−2−オキサゾリジノンなどが挙げられる。   Examples of the heterocyclic compound include 3-methyl-2-oxazolidinone.

エーテル化合物としては、ジオキサン、ジエチルエーテルが挙げられる。   Examples of the ether compound include dioxane and diethyl ether.

鎖状エーテル類としては、エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテルが挙げられる。   Examples of chain ethers include ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether, and polypropylene glycol dialkyl ether.

ニトリル化合物としては、アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルが挙げられる。   Examples of nitrile compounds include acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, and benzonitrile.

エステル類としては、カルボン酸エステル、リン酸エステル、ホスホン酸エステルが挙げられる。   Esters include carboxylic acid esters, phosphoric acid esters, and phosphonic acid esters.

非プロトン極性物質としては、ジメチルスルフォキシド、スルフォランが挙げられる。また、これらの電解液溶媒は単独で用いても二種以上を併用してもよい。   Examples of aprotic polar substances include dimethyl sulfoxide and sulfolane. Moreover, these electrolyte solution solvents may be used independently or may use 2 or more types together.

これらの電解液溶媒でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、3−メチル−2−オキサゾリジノン、アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルが特に好しく用いることができる。   Among these electrolyte solvents, ethylene carbonate, propylene carbonate, 3-methyl-2-oxazolidinone, acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, and benzonitrile can be particularly preferably used.

溶媒としては、耐揮発性による耐久性向上の観点から、常圧(1気圧)における沸点が200℃以上のものが好ましく、250℃以上のものがより好ましく、270℃以上のものが更に好ましい。   The solvent preferably has a boiling point of 200 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher, more preferably 270 ° C. or higher, from the viewpoint of improving durability due to volatility.

本発明では、より安全性を高める目的でイオン液体を用いることができる。用いることのできるイオン液体は、塩化ナトリウムなどの通常の塩に比べ、非常に低い融点を有しているものであれば特に制限はない。本発明で用いられるイオン液体の融点は、80℃以下であることが好ましく、より好ましくは60℃以下、さらに好ましくは30℃以下のいわゆる常温溶融塩である。本発明で好ましく用いることのできるイオン液体としては、アルキルアンモニウム塩、ピロリジニウム塩、ピペリジニウム塩、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩などが挙げられる。特に好ましくは、下記一般式(1)で表されるイミダゾリウム塩が挙げられる。   In the present invention, an ionic liquid can be used for the purpose of improving safety. The ionic liquid that can be used is not particularly limited as long as it has a very low melting point compared to a normal salt such as sodium chloride. The melting point of the ionic liquid used in the present invention is preferably 80 ° C. or less, more preferably 60 ° C. or less, and still more preferably 30 ° C. or less, so-called room temperature molten salt. Examples of the ionic liquid that can be preferably used in the present invention include alkyl ammonium salts, pyrrolidinium salts, piperidinium salts, imidazolium salts, pyridinium salts, sulfonium salts, and phosphonium salts. Particularly preferred is an imidazolium salt represented by the following general formula (1).

Figure 2012099385
Figure 2012099385

上記一般式(1)中、R及びRは、それぞれ独立に、置換基を有していても良い炭素数1〜20の炭化水素基を示し、R、R及びRは、それぞれ独立に、水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、エーテル基、もしくはアルデヒド基を有していてもよい炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子を示し、Xは一価のアニオンを表し、具体的には塩素、臭素、ヨウ素、BF 、BF 、PF ,NO 、CFCO 、CFSO 、(FSO、(CFSO、(CFSO、(CSO、AlCl 、AlCl などが挙げられる。 In the general formula (1), R 1 and R 3 each independently represent an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R 2 , R 4 and R 5 are each independently represent a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a carboxyl group, an ether group or a hydrocarbon group or a hydrogen atom having 1 to 10 carbon atoms which may have an aldehyde group,, X - one Specifically, chlorine, bromine, iodine, BF 4 , BF 3 C 2 F 5 , PF 6 , NO 3 , CF 3 CO 2 , CF 3 SO 3 , (FSO 2) 2 N -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (CF 3 SO 2) 3 C -, (C 2 F 5 SO 2) 2 N -, AlCl 4 -, Al 2 Cl 7 - , and the like It is done.

一般式(1)で示される化合物の具体例としては、例えば、1−イソプロピル−2,3−ジメチルイミダゾリウムビストリフルオロメタンスルホニル塩、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムビストリフルオロメタンスルホニル塩、1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムビストリフルオロメタンスルホニル塩、1−ヘキシル−2,3−ジメチルイミダゾリウムビストリフルオロメタンスルホニル塩、1−オクチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムビストリフルオロメタンスルホニル塩、及び、上記ビストリフルオロメタンスルホニルアニオン部分をそれぞれビスフルオロスルホニルアニオンにした塩等が挙げられ、中でもイオン導電率の点で1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムビスフルオロスルホニル塩が好ましく用いることができる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (1) include, for example, 1-isopropyl-2,3-dimethylimidazolium bistrifluoromethanesulfonyl salt, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium bistrifluoromethanesulfonyl salt. 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium bistrifluoromethanesulfonyl salt, 1-hexyl-2,3-dimethylimidazolium bistrifluoromethanesulfonyl salt, 1-octyl-2,3-dimethylimidazolium bistrifluoromethanesulfonyl And salts having the bistrifluoromethanesulfonyl anion moiety as a bisfluorosulfonyl anion are preferred. Among them, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium bisfluorosulfonyl salt is preferred in terms of ionic conductivity. Ku can be used.

本発明において、電解液中の支持電解質塩の存在量は、5〜40質量%とすることが好ましく、特に、10〜30質量%の範囲になるように調整することが好ましい。   In the present invention, the amount of the supporting electrolyte salt in the electrolytic solution is preferably 5 to 40% by mass, and particularly preferably adjusted to be in the range of 10 to 30% by mass.

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって、何ら限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited at all by these Examples. In addition, although the display of "part" or "%" is used in an Example, unless otherwise indicated, "part by mass" or "mass%" is represented.

(正電極S−1の作製)
92部のリン酸鉄リチウム(LiFePO)と、7部のグラファイト粉末を混合した粉末に、結着剤として0.5部のアクリロニトリル−ブタジエン共重合体ラテックスと0.5部のカルボキシメチルセルロース及び水を混合し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に、乾燥後の厚さが50μmの厚さとなるように塗布した。これを、130℃で5分間温風乾燥後、ロールプレスすることにより正電極S−1を作製した。
(Preparation of positive electrode S-1)
92 parts of lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) and 7 parts of graphite powder were mixed with 0.5 parts of acrylonitrile-butadiene copolymer latex, 0.5 parts of carboxymethylcellulose and water as a binder. Were mixed to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of an aluminum foil having a thickness of 20 μm so that the thickness after drying was 50 μm. This was hot-air dried at 130 ° C. for 5 minutes and then roll-pressed to produce positive electrode S-1.

(正電極S−2、S−3の作製)
水70部に酸化物無機粒子(非多孔質アルミナ 平均粒径13nm)を27部加え、さらに酢酸3部を加えホモジナイザーで5000rpm、30分間分散混合した。さらにポリビニルアルコール(ケン化度88% 平均分子量48万)を9部加え、最後に水40部を加え撹拌することで、不揮発分比率が26質量%の耐熱性多孔質層スラリーを調製した。このスラリーを正電極S−1と同様に作製したロールプレスする前の電極活物質層を有する面に乾燥後の厚さが10μmの厚さになるように塗布し、130℃で10分間温風乾燥後、ロールプレスすることにより耐熱多孔質膜を有する電極(正電極S−2)を作製した。
(Preparation of positive electrodes S-2, S-3)
27 parts of oxide inorganic particles (non-porous alumina average particle size 13 nm) were added to 70 parts of water, 3 parts of acetic acid was further added, and dispersed and mixed with a homogenizer at 5000 rpm for 30 minutes. Furthermore, 9 parts of polyvinyl alcohol (saponification degree 88%, average molecular weight 480,000) was added, and finally 40 parts of water was added and stirred to prepare a heat-resistant porous layer slurry having a nonvolatile content ratio of 26% by mass. This slurry was applied to the surface having the electrode active material layer before roll pressing, which was prepared in the same manner as the positive electrode S-1, so that the thickness after drying was 10 μm, and warm air was applied at 130 ° C. for 10 minutes. After drying, an electrode (positive electrode S-2) having a heat-resistant porous membrane was produced by roll pressing.

電極結着剤の添加量を0.25部のアクリロニトリル−ブタジエン共重合体ラテックスと0.25部のカルボキシメチルセルロースに変更する以外はS−2と同様にして正電極S−3を作製した。   A positive electrode S-3 was produced in the same manner as S-2 except that the amount of the electrode binder added was changed to 0.25 part of acrylonitrile-butadiene copolymer latex and 0.25 part of carboxymethylcellulose.

(正電極S−4の作製)
正電極3の耐熱性多孔質層スラリーを図1に示すように乾燥後の厚さが10μm、正極活物質層エッジ部の幅が2mmになるように正極活物質層を集電体とともに取り囲んだ形に塗布乾燥する以外は正電極3と同様に作製して正電極S−4を作製した。
(Preparation of positive electrode S-4)
As shown in FIG. 1, the positive electrode active material layer was surrounded with the current collector so that the thickness after drying of the heat-resistant porous layer slurry of the positive electrode 3 was 10 μm and the width of the edge portion of the positive electrode active material layer was 2 mm. A positive electrode S-4 was prepared in the same manner as the positive electrode 3 except that it was coated and dried into a shape.

(正電極S−5の作製)
95部のアセチレンブラックと3部のスチレンブタジエン共重合体ラテックス、2部のカルボキシメチルセルロース及び水を混合し、導電層用スラリーを調製した。このスラリーを、厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に、乾燥後の厚さが5μmの厚さとなるように塗布した。これを、130℃で5分間温風乾燥後、正電極S−4と同様にして、正極活物質層と耐熱性多孔質層を順次設けて図2に示される正電極S−5を作製した。
(Preparation of positive electrode S-5)
95 parts of acetylene black, 3 parts of styrene butadiene copolymer latex, 2 parts of carboxymethyl cellulose and water were mixed to prepare a slurry for the conductive layer. This slurry was applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 20 μm so that the thickness after drying was 5 μm. This was dried with warm air at 130 ° C. for 5 minutes, and then a positive electrode active material layer and a heat-resistant porous layer were sequentially provided in the same manner as the positive electrode S-4 to produce the positive electrode S-5 shown in FIG. .

(正電極S−6の作製)
92部のリン酸鉄リチウム(LiFePO)と水を混合して調製した正極活物質層用スラリーと耐熱性多孔質層用スラリーを同時に塗布乾燥する以外は正電極S−4と同様にして、正電極S−6を作製した。
(Preparation of positive electrode S-6)
A positive electrode active material layer slurry prepared by mixing 92 parts of lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) and water and a slurry for a heat-resistant porous layer were coated and dried at the same time as in the positive electrode S-4, A positive electrode S-6 was produced.

(正電極S−7の作製)
導電層用スラリー、92部のリン酸鉄リチウム(LiFePO)と水を混合して調製した正極活物質層用スラリーと耐熱性多孔質層用スラリーをこの順に同時に塗布乾燥する以外は正電極S−5と同様にして、正電極S−7を作製した。
(Preparation of positive electrode S-7)
The positive electrode S except that the slurry for the conductive layer, the slurry for the positive electrode active material layer prepared by mixing 92 parts of lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) and water, and the slurry for the heat-resistant porous layer are simultaneously applied and dried in this order. In the same manner as −5, a positive electrode S-7 was produced.

(負電極F−1の作製)
99部のグラファイト、結着剤として0.5部のスチレンブタジエン共重合体ラテックス、0.5部のカルボキシメチルセルロース及び水を混合し、スラリーを調製した。このスラリーを厚さ15μmの銅箔の両面に乾燥後の厚さが50μmの厚さとなるように塗布した。この負電極前駆体を130℃で5分間温風乾燥後、ロールプレスすることにより負電極F−1を作製した。
(Preparation of negative electrode F-1)
99 parts of graphite, 0.5 part of styrene-butadiene copolymer latex as a binder, 0.5 part of carboxymethylcellulose and water were mixed to prepare a slurry. This slurry was applied to both sides of a 15 μm thick copper foil so that the thickness after drying was 50 μm. This negative electrode precursor was hot-air dried at 130 ° C. for 5 minutes and then roll-pressed to prepare a negative electrode F-1.

(負電極F−2の作製)
水70部に酸化物無機粒子(非多孔質アルミナ 平均粒径13nm)を27部加え、さらに酢酸3部を加えホモジナイザーで5000rpm、30分間分散混合した。さらにポリビニルアルコール(ケン化度88% 平均分子量48万)を9部加え、最後に水40部を加え撹拌することで、不揮発分比率が26質量%の耐熱性多孔質層スラリーを調製した。このスラリーを負電極F−1において結着剤の添加量を0.25部のスチレンブタジエン共重合体ラテックス、0.25部のカルボキシメチルセルロースに変更する以外は同様に作製したロールプレスする前の電極活物質層を有する面に図1に示すように負極活物質層を集電体とともに取り囲んだ形に乾燥後の厚さが10μmの厚さになるように塗布し、130℃で10分間温風乾燥後、ロールプレスすることにより耐熱多孔質膜を有する電極(負電極F−2)を作製した。
(Preparation of negative electrode F-2)
27 parts of oxide inorganic particles (non-porous alumina average particle size 13 nm) were added to 70 parts of water, 3 parts of acetic acid was further added, and dispersed and mixed with a homogenizer at 5000 rpm for 30 minutes. Furthermore, 9 parts of polyvinyl alcohol (saponification degree 88%, average molecular weight 480,000) was added, and finally 40 parts of water was added and stirred to prepare a heat-resistant porous layer slurry having a nonvolatile content ratio of 26% by mass. The electrode before roll pressing was prepared in the same manner except that this slurry was changed to 0.25 part of styrene butadiene copolymer latex and 0.25 part of carboxymethyl cellulose in the negative electrode F-1. As shown in FIG. 1, the negative electrode active material layer is coated on the surface having the active material layer so as to surround the current collector so that the thickness after drying is 10 μm, and warm air is applied at 130 ° C. for 10 minutes. The electrode (negative electrode F-2) which has a heat-resistant porous membrane was produced by carrying out roll press after drying.

(負電極F−3の作製)
95部のアセチレンブラックと3部のスチレンブタジエン共重合体ラテックス、2部のカルボキシメチルセルロース及び水を混合し、導電層用スラリーを調製した。このスラリーを、厚さ20μmの銅箔の片面に、乾燥後の厚さが5μmの厚さとなるように塗布した。これを、130℃で5分間温風乾燥後、負電極F−2と同様にして、負極活物質層と耐熱性多孔質層を順次設けて図2に示される構成の負電極F−3を作製した。
(Preparation of negative electrode F-3)
95 parts of acetylene black, 3 parts of styrene butadiene copolymer latex, 2 parts of carboxymethyl cellulose and water were mixed to prepare a slurry for the conductive layer. This slurry was applied to one side of a 20 μm thick copper foil so that the thickness after drying was 5 μm. After drying this with hot air at 130 ° C. for 5 minutes, in the same manner as the negative electrode F-2, a negative electrode active material layer and a heat-resistant porous layer were sequentially provided to form a negative electrode F-3 having the configuration shown in FIG. Produced.

(負電極F−4の作製)
99部のグラファイトと水を混合して調製した負極活物質層用スラリーと耐熱性多孔質層用スラリーを同時に塗布乾燥する以外は負電極F−2と同様にして、負電極F−4を作製した。
(Preparation of negative electrode F-4)
A negative electrode F-4 was produced in the same manner as the negative electrode F-2, except that 99 parts of graphite and water were mixed and a negative electrode active material layer slurry and a heat-resistant porous layer slurry were simultaneously applied and dried. did.

(負電極F−5の作製)
導電層用スラリー、99部のグラファイトと水を混合して調製した負極活物質層用スラリーと耐熱性多孔質層用スラリーをこの順に同時に塗布乾燥する以外は負電極F−3と同様にして、負電極F−5を作製した。
(Preparation of negative electrode F-5)
A negative electrode active material layer slurry prepared by mixing 99 parts of graphite and water and a slurry for a heat-resistant porous layer and a slurry for a heat-resistant porous layer in the same manner as in the negative electrode F-3 A negative electrode F-5 was produced.

(二次電池の製造)
(二次電池セル1の製造)
正電極S−1、負電極F−1それぞれの未塗布部に電流端子(タブ)を超音波溶接した後に、正電極S−1と負電極F−1の間に厚さ25μmのポリエチレン製のセパレータ(2400、セルガード社製)を挟み、アルミ蒸着したポリエチレン製ラミネートシートを外装体として両側から挟み3方向をヒートシールした。
(Manufacture of secondary batteries)
(Manufacture of secondary battery cell 1)
After ultrasonically welding current terminals (tabs) to the uncoated portions of the positive electrode S-1 and the negative electrode F-1, a polyethylene film having a thickness of 25 μm is formed between the positive electrode S-1 and the negative electrode F-1. A separator (2400, manufactured by Celgard Inc.) was sandwiched, and an aluminum-deposited polyethylene laminate sheet was sandwiched from both sides, and heat sealed in three directions.

これを減圧乾燥後、酸素濃度10ppm以下、露点−60℃以下の乾燥空気で満たされたドライブース内で、この外装体の中にエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)が体積比率3:7の混合溶媒にLiPFが1mol/Lの濃度で溶解された電解液を注入し、残った1方向をヒートシールして二次電池セル1を製造した。 After drying this under reduced pressure, ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are in a volume ratio of 3: in a dry bath filled with dry air having an oxygen concentration of 10 ppm or less and a dew point of −60 ° C. or less. An electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / L was injected into the mixed solvent No. 7, and the remaining one direction was heat-sealed to produce a secondary battery cell 1.

(二次電池セル2〜13の製造)
前記ポリエチレン製のセパレータを用いずに電極を表1記載のものに代えた以外は二次電池セル1の製造例と同様にして二次電池セル2〜13を得た。
(Manufacture of secondary battery cells 2 to 13)
Secondary battery cells 2 to 13 were obtained in the same manner as in the production example of the secondary battery cell 1 except that the electrodes described in Table 1 were used instead of the polyethylene separator.

(電池容量の評価)
23℃の環境下において、電圧2.0〜4.0Vの範囲で、それぞれ理論容量に対して60分間で充放電が終わるレートの電流(1.0C)で充放電を繰り返し5回行い、5回目の放電容量を理論容量100%に対して容量保持率を出し、電池容量の指標とした。なお、この容量保持率は高いほど容量が高い二次電池になる。
(Evaluation of battery capacity)
Under an environment of 23 ° C., charging / discharging was repeated 5 times with a current (1.0 C) at a rate where charging / discharging was completed in 60 minutes with respect to the theoretical capacity in the voltage range of 2.0 to 4.0 V, respectively. The capacity retention rate was calculated for the second discharge capacity with respect to the theoretical capacity of 100%, and used as an index of battery capacity. Note that the higher the capacity retention rate, the higher the capacity of the secondary battery.

◎:90%以上の容量を保持
○:85%以上、90%未満の容量を保持
△:80%以上、85%未満の容量を保持
×:80%未満の容量を保持
(レート特性)
得られた二次電池セルを23℃の環境下において、電圧2.0〜4.0Vの範囲で、それぞれ理論容量に対して12分間で充放電が終わるレートの電流(5C)で充放電を行い、この時の放電容量を、0.2Cで充放電を行った時の放電容量を100%として以下のランクで評価し、出力の指標とした。この容量保持率は高いほどレート特性が良い二次電池になる。
◎: Retains 90% or more capacity ○: Retains 85% or more and less than 90% capacity △: Retains 80% or more and less than 85% capacity x: Retains less than 80% capacity (Rate characteristics)
The obtained secondary battery cell was charged / discharged at a current (5C) at a rate at which charging / discharging ended in 12 minutes with respect to the theoretical capacity in a voltage range of 2.0 to 4.0 V in an environment of 23 ° C. The discharge capacity at this time was evaluated according to the following rank, with the discharge capacity when charging / discharging at 0.2 C being 100%, and used as an output index. The higher the capacity retention rate, the better the secondary battery has rate characteristics.

◎:95%以上の容量を保持
○:90%以上、95%未満の容量を保持
△:80%以上、90%未満の容量を保持
×:80%未満の容量を保持
(耐熱特性)
得られた二次電池セルを23℃の環境下において、電圧2.0〜4.0Vの範囲で、それぞれ理論容量に対して5時間で充放電が終わるレートの電流(0.2C)で充放電を行った。これらの電池を、今度は、120℃の環境下で1時間放置後、23℃に戻してから同様に充放電を行い、加熱処理前後の放電容量保持率について以下のランクで評価し、耐熱特性の指標とした。この容量保持率が高いほど耐熱特性が良く、安全な二次電池になる。
◎: Holds a capacity of 95% or more ○: Holds a capacity of 90% or more and less than 95% △: Holds a capacity of 80% or more and less than 90% ×: Holds a capacity of less than 80% (Heat resistance)
The obtained secondary battery cell was charged at a current (0.2 C) at a rate where charging / discharging was completed in 5 hours with respect to the theoretical capacity in a voltage range of 2.0 to 4.0 V in an environment of 23 ° C. Discharge was performed. These batteries were left in an environment of 120 ° C. for 1 hour, then returned to 23 ° C. and charged and discharged in the same manner. The discharge capacity retention before and after the heat treatment was evaluated in the following ranks, It was used as an index. The higher the capacity retention rate, the better the heat resistance and the safe secondary battery.

◎:90%以上の容量を保持
○:80%以上、90%未満の容量を保持
△:60以上、80%未満の容量を保持
×:加熱処理後は短絡し、充放電不可能
(振動耐性の評価)
得られた二次電池セルを20Gで、50Hzのパルス幅の振動を10時間加える振動試験に供した。振動試験前の放電容量に対する振動試験後の放電容量の比を百分率値として表した値を放電容量比として以下のランクで評価した。なお、この放電容量比は高いほど耐振動性が高いことになる。
◎: Retains capacity of 90% or more. ○: Retains capacity of 80% or more and less than 90%. △: Retains capacity of 60 or more and less than 80%. Evaluation of)
The obtained secondary battery cell was subjected to a vibration test in which vibration with a pulse width of 50 Hz was applied for 10 hours at 20G. The ratio of the discharge capacity after the vibration test to the discharge capacity before the vibration test as a percentage value was evaluated as the discharge capacity ratio in the following rank. The higher the discharge capacity ratio, the higher the vibration resistance.

◎:95%以上の容量を保持
○:90%以上、95%未満の容量を保持
△:80%以上、90%未満の容量を保持
×:80%未満の容量を保持
評価結果を表1に示す。
◎: Retains a capacity of 95% or more. ○: Retains a capacity of 90% or more and less than 95%. △: Retains a capacity of 80% or more and less than 90%. X: Retains a capacity of less than 80%. Show.

Figure 2012099385
Figure 2012099385

表1から、本発明の耐熱性多孔質層付き電極を用いた二次電池は、電極活物質層の結着剤量を少なくすることができ、高容量、高出力であり、且つ振動耐性が高く、耐久性に優れることが分かる。   From Table 1, the secondary battery using the electrode with the heat-resistant porous layer of the present invention can reduce the amount of the binder in the electrode active material layer, has high capacity, high output, and vibration resistance. It can be seen that it is high and has excellent durability.

1 集電体
2 電極活物質層
3 耐熱性多孔質層
4 導電層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current collector 2 Electrode active material layer 3 Heat resistant porous layer 4 Conductive layer

Claims (5)

集電体上に、活物質層を形成した正極と、集電体上に活物質層を形成した負極との間に耐熱性多孔質層を有する二次電池に用いる電極において、前記耐熱性多孔質層が、少なくとも正極活物質層、または負極活物質層のどちらか一方の活物質層上に直接塗布により形成され、活物質層を集電体とともに取り囲んだ構成とすることを特徴とする電極。   An electrode for use in a secondary battery having a heat-resistant porous layer between a positive electrode having an active material layer formed on a current collector and a negative electrode having an active material layer formed on the current collector. An electrode comprising: a material layer formed by direct coating on at least one of a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer, and surrounding the active material layer together with a current collector . 前記活物質層中の結着剤の含有量が活物質層全体の1質量%未満であることを特徴とする請求項1に記載の電極。   The electrode according to claim 1, wherein the content of the binder in the active material layer is less than 1% by mass of the entire active material layer. 前記集電体と前記活物質層の間に導電層を有することを特徴とする請求項1または2に記載の電極。   The electrode according to claim 1, further comprising a conductive layer between the current collector and the active material layer. 請求項1〜3の何れか1項に記載の電極の製造方法であって、前記集電体上に、活物質層と耐熱性多孔質層、または、導電層と活物質層と耐熱性多孔質層をこの順で同時塗布乾燥することにより形成することを特徴とする電極の製造方法。   It is a manufacturing method of the electrode of any one of Claims 1-3, Comprising: On the said electrical power collector, an active material layer and a heat resistant porous layer, or a conductive layer, an active material layer, and a heat resistant porous A method for producing an electrode, comprising forming a porous layer by simultaneously applying and drying in this order. 請求項1〜3の何れか1項に記載の電極を具備することを特徴とする二次電池。   A secondary battery comprising the electrode according to claim 1.
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