JP2012109205A - Electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery, and battery pack - Google Patents

Electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery, and battery pack Download PDF

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Abstract

【課題】集電体上に電極活物質層を備える非水電解液二次電池用電極板であって、上記電極活物質層の密着性に優れ、かつ、出入力特性にも優れる非水電解液二次電池用電極板を提供し、また上記非水電解液二次電池用電極板を正極板及び/又は負極板に用いた非水電解液二次電池を提供し、また上記非水電解液二次電池用電極板を正極板及び/又は負極板に用いた非水電解液二次電池並びに電池パックを提供することを目的とする。
【解決手段】集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、該電極活物質層が結晶性の金属化合物を含む活物質粒子と、金属酸化物から形成される結着物質とを含んで形成され、かつ、該結晶性の金属化合物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされているか、あるいは、該結着物質を形成する金属酸化物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、非水電解液二次電池用電極板。
【選択図】なし
An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery having an electrode active material layer on a current collector, wherein the electrode active material layer has excellent adhesion and excellent input / output characteristics. An electrode plate for a liquid secondary battery is provided, and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery as a positive electrode plate and / or a negative electrode plate is provided. It aims at providing the nonaqueous electrolyte secondary battery and battery pack which used the electrode plate for liquid secondary batteries for the positive electrode plate and / or the negative electrode plate.
An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector, the electrode active material layer comprising: An active material particle containing a crystalline metal compound and a binder formed from a metal oxide are formed, and the crystalline metal compound is selected from a semi-metal element and a typical metal element It is doped with a seed or two or more elements, or the metal oxide forming the binding material is doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
[Selection figure] None

Description

本発明は、非水電解液二次電池に用いられる電極板、非水電解液二次電池、及び電池パックに関するものである。   The present invention relates to an electrode plate used for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a battery pack.

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池は、高エネルギー密度、高電圧を有し、また充放電時におけるメモリ効果(完全に放電させる前に電池の充電を行なうと次第に電池容量が減少していく現象)が無いことから、携帯機器、及び大型機器など様々な分野で用いられている。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排出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の利用が必須である。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。 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. Currently, efforts are being made to reduce CO 2 emissions on a global scale, and this plug-in can greatly contribute to reducing CO 2 emissions by reducing the dependence on oil and allowing it to travel with low environmental impact. There is an urgent need to develop and disseminate clean energy vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles. The development and popularization of these clean energy vehicles requires the use of driving power independent of gasoline. Non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries are expected as the driving force.

上記非水電解液二次電池は、正極板、負極板、セパレータ、及び有機電解液から形成されている。上記正極板及び負極板としては、金属箔などの集電体表面に、電極活物質層形成液を塗布して形成された電極活物質層を備えるものが一般に用いられている。上記電極活物質層形成液は、リチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離を示すことにより充放電可能な活物質粒子、樹脂製結着材、及び導電材、あるいはさらに、必要に応じてその他の材料を用い、有機溶媒中で混練及び/又は分散させて、スラリー状に調製される。尚、上記活物質粒子が導電効果も発揮する場合などには、導電材は省略される場合もある。そして電極活物質層形成液を集電体表面に塗布し、次いで乾燥して集電体上に塗膜を形成し、必要に応じてプレスすることにより電極活物質層を有する電極板を製造する方法が一般的である(例えば特許文献1の段落[0019]から[0026]、特許文献2の請求項1と、段落[0051]から[0055])。   The nonaqueous electrolyte secondary battery is formed of a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, and an organic electrolyte. As said positive electrode plate and negative electrode plate, what is equipped with the electrode active material layer formed by apply | coating an electrode active material layer forming liquid on the collector surface, such as metal foil, is generally used. The electrode active material layer forming liquid is an active material particle, resin binder, and conductive material that can be charged / discharged by exhibiting insertion and desorption of alkali metal ions such as lithium, or other materials as required. And kneaded and / or dispersed in an organic solvent to prepare a slurry. The conductive material may be omitted when the active material particles also exhibit a conductive effect. Then, an electrode active material layer forming liquid is applied to the surface of the current collector, then dried to form a coating film on the current collector, and an electrode plate having the electrode active material layer is manufactured by pressing as necessary. The method is general (for example, paragraphs [0019] to [0026] of Patent Document 1 and claim 1 of Patent Document 2 and paragraphs [0051] to [0055]).

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

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

前述のとおり、近年、非水電解液二次電池は、さらに電気自動車、ハイブリッド自動車、そしてパワーツールなどの高出入力特性が必要とされる分野に向けての開発が進められている。また携帯電話等の比較的小型の装置に用いられる二次電池も、装置が多機能化される傾向にあるために、出入力特性の向上が期待されている。これに伴い、非水電解液二次電池は、電極板の出入力特性の向上が課題となっている。しかしながら、活物質粒子を樹脂製結着材でのみ集電体上に固着させる従来の電極板は、樹脂製結着材が電気抵抗となり、該電極板の出入力特性の向上の妨げになるという問題を有していた。 また、従来の樹脂製結着材のみで活物質粒子を集電体上に固着させた従来の電極板は、集電体に対する電極活物質層の密着性が不十分であるという問題を有していた。上記課題から、電極活物質層における繰り返しの使用による放電容量維持率の低下(即ち、サイクル特性の低下)が示唆された。   As described above, in recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries have been further developed for fields that require high input / output characteristics such as electric vehicles, hybrid vehicles, and power tools. In addition, secondary batteries used in relatively small devices such as mobile phones are also expected to have improved input / output characteristics because the devices tend to be multifunctional. In connection with this, the improvement of the input / output characteristic of an electrode plate has been a subject of the nonaqueous electrolyte secondary battery. However, in the conventional electrode plate in which the active material particles are fixed on the current collector only with the resin binder, the resin binder becomes an electric resistance, which hinders the improvement of the input / output characteristics of the electrode plate. Had a problem. Further, the conventional electrode plate in which the active material particles are fixed on the current collector only with the conventional resin binder has a problem that the adhesion of the electrode active material layer to the current collector is insufficient. It was. From the above problems, it was suggested that the discharge capacity retention rate was lowered (that is, the cycle characteristics were lowered) due to repeated use in the electrode active material layer.

本発明は、上記の実状に鑑みて成し遂げられた。即ち本発明は、樹脂製結着材のみに依存する問題の解決された電極活物質層を備え、該電極活物質層の密着性が向上し、また出入力特性に優れた非水電解液二次電池用電極板を提供し、また上記電極板を用いる非水電解液二次電池、及び該非水電解液二次電池が収納された電池パックの提供を目的とする。   The present invention has been accomplished in view of the above circumstances. That is, the present invention includes an electrode active material layer in which the problem depending only on the resin binder is solved, the adhesion of the electrode active material layer is improved, and the non-aqueous electrolyte solution having excellent input / output characteristics. An object is to provide an electrode plate for a secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery using the electrode plate, and a battery pack in which the non-aqueous electrolyte secondary battery is housed.

本発明は、以下の(1)から(17)に記載の発明を要旨とする。
(1)集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
上記電極活物質層がアルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子と、金属酸化物を含む結着物質とを含んで形成されており、
上記活物質粒子が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、非水電解液二次電池用電極板(以下、第1の態様ということがある)。
(2)上記結着物質に含まれる金属酸化物が、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープ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電極板。
(3)集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
上記電極活物質層がアルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子と、金属酸化物を含む結着物質とを含んで形成されており、
上記結着物質に含まれる金属酸化物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、非水電解液二次電池用電極板。
(4)上記活物質粒子が、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、上記(3)に記載の非水電解液二次電池用電極板。
(5)上記結着物質に含まれる金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離可能な金属酸化物であることを特徴とする、上記(1)から(4)のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。
(6)上記半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素が、Al、B、Si、P、Na、Mg、Ca、及びSnからなる群から選択された1種又は2種以上であることを特徴とする、上記(1)から(5)のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。
(7)上記電極活物質層は、上記結着物質により上記活物質粒子同士が互いに固着されると共に、上記結着物質により上記活物質粒子が上記集電体に固着されていることを特徴とする、上記(1)から(6)のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。
(8)上記結着物質が活物質粒子の表面の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする、上記(1)から(7)のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。
The gist of the present invention is the invention described in the following (1) to (17).
(1) A non-aqueous electrolyte secondary battery electrode plate comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector,
The electrode active material layer is formed including active material particles exhibiting alkali metal ion insertion and desorption, and a binder containing a metal oxide,
The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter referred to as the first electrode), wherein the active material particles are doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements May be referred to as an aspect).
(2) The metal oxide contained in the binder is doped with one or more elements selected from a semi-metal element and a typical metal element. The electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries as described.
(3) An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector,
The electrode active material layer is formed including active material particles exhibiting alkali metal ion insertion and desorption, and a binder containing a metal oxide,
An electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the metal oxide contained in the binder is doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements Board.
(4) The non-aqueous electrolyte according to (3), wherein the active material particles are doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element. Secondary battery electrode plate.
(5) The non-aqueous solution according to any one of (1) to (4) above, wherein the metal oxide contained in the binding substance is a metal oxide capable of inserting and releasing alkali metal ions Electrode plate for electrolyte secondary battery.
(6) One or more elements selected from the above metalloid elements and typical metal elements are selected from the group consisting of Al, B, Si, P, Na, Mg, Ca, and Sn Alternatively, the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (5) above, wherein the electrode plate is at least two types.
(7) The electrode active material layer is characterized in that the active material particles are fixed to each other by the binding material, and the active material particles are fixed to the current collector by the binding material. The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (6) above.
(8) The electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (7), wherein the binder material covers at least a part of the surface of the active material particles. Board.

(9)集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
該電極活物質層において、アルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子が分散した状態で複数の核体を形成し、かつ該複数の核体を包囲した状態である、金属酸化物を含む複数の包囲体を備え、
上記複数の包囲体は、隣接する包囲体同士の一部が互いに繋がっているか、あるいは個の区別なく連続しており、
該包囲体のうち集電体近傍の包囲体が集電体表面に繋がっており、
上記核体である活物質粒子が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする非水電解液二次電池用電極板(以下、第2の態様ということがある)。
(10)上記包囲体に含まれる金属酸化物が、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、上記(9)に記載の非水電解液二次電池用電極板。
(11)集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
該電極活物質層において、アルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子が分散した状態で複数の核体を形成し、該複数の核体を包囲した状態である、金属酸化物を含む複数の包囲体を備え、
上記複数の包囲体は、隣接する包囲体同士の一部が互いに繋がっているか、あるいは個の区別なく連続しており、
該包囲体のうち集電体近傍の包囲体が集電体表面に繋がっており、
上記包囲体に含まれる金属酸化物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする非水電解液二次電池用電極板。
(12)上記核体である活物質粒子が、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、上記(11)に記載の非水電解液二次電池用電極板。
(13)上記包囲体に含まれる金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離可能な金属酸化物であることを特徴とする上記(9)から(12)のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。
(14)上記核体と該核体を包囲している上記包囲体との界面において、該核体の結晶構造と該包囲体の結晶構造とが不連続に接合している領域が存在していることを特徴とする、上記(9)から(13)のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。
(15)上記半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素が、Al、B、Si、P、Na、Mg、Ca、及びSnから選択された1種又は2種以上であることを特徴とする、上記(9)から(14)のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。
(9) A nonaqueous electrolyte secondary battery electrode plate comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector,
In the electrode active material layer, a plurality of nuclei are formed in a state where active material particles exhibiting alkali metal ion insertion / release are dispersed, and a plurality of metal oxides including a metal oxide are surrounded by the nuclei With an enclosure of
The plurality of enclosures are connected to each other in a part of adjacent enclosures, or continuous without distinction,
The enclosure in the vicinity of the current collector is connected to the current collector surface,
The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter referred to as “electrode plate”), wherein the active material particles as the core are doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements , Sometimes referred to as a second aspect).
(10) The metal oxide contained in the enclosure is doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements, as described in (9) above Electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery.
(11) An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector,
In the electrode active material layer, a plurality of nuclei are formed in a state in which active material particles exhibiting alkali metal ion insertion and desorption are dispersed, and a plurality of metal oxides including a metal oxide are surrounded. With an enclosure,
The plurality of enclosures are connected to each other in a part of adjacent enclosures, or continuous without distinction,
The enclosure in the vicinity of the current collector is connected to the current collector surface,
An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the metal oxide contained in the enclosure is doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element.
(12) The active material particles as the core are doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element. Electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery.
(13) The nonaqueous electrolytic solution according to any one of (9) to (12) above, wherein the metal oxide contained in the enclosure is a metal oxide capable of inserting and releasing alkali metal ions. Secondary battery electrode plate.
(14) There is a region where the crystal structure of the nucleus and the crystal structure of the envelope are discontinuously joined at the interface between the nucleus and the envelope surrounding the nucleus. The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (9) to (13) above,
(15) One or more elements selected from Al, B, Si, P, Na, Mg, Ca, and Sn are selected from the above-mentioned metalloid elements and typical metal elements The electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (9) to (14) above, which is as described above.

(16)少なくとも正極板と、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備える非水電解液二次電池であって、
該正極板又は負極板のいずれか一方、あるいは双方が、上記(1)から(15)のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板であることを特徴とする非水電解液二次電池(以下、第3の態様ということがある)。
(17)収納ケースに、少なくとも正極端子及び負極端子を有する非水電解液二次電池と、過充電及び過放電保護機能を有する保護回路とが収納されている電池パックにおいて、
該非水電解液二次電池が、少なくとも正極板と、負極板と、該正極板と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備える非水電解液二次電池であり、
該正極板又は該負極板のいずれか一方、あるいは双方が、上記(1)から(15)のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板であることを特徴とする電池パック(以下、第4の態様ということがある)。
(16) A nonaqueous 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 solution containing a nonaqueous solvent,
Either the positive electrode plate or the negative electrode plate, or both are electrode plates for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (15) above. Secondary battery (hereinafter sometimes referred to as a third embodiment).
(17) In a battery pack in which a nonaqueous electrolyte secondary battery having at least a positive electrode terminal and a negative electrode terminal and a protection circuit having an overcharge and overdischarge protection function are stored in a storage case.
The non-aqueous electrolyte secondary battery comprises 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. And
One of the positive electrode plate and the negative electrode plate, or both of them is the electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (15). Hereinafter, it may be referred to as a fourth aspect).

上記第1の態様及び第2の態様の本発明の非水電解液二次電池用電極板は、電極活物質層中における活物質粒子(核体)が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされ、かつ結着物質(包囲体)の少なくとも一部に金属酸化物を含有させることにより、集電体に対する電極活物質層の密着性を向上させることができた。また、上記第1の態様及び第2の態様の本発明は、サイクル特性にも優れる。   In the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the first aspect and the second aspect of the present invention, the active material particles (nuclear bodies) in the electrode active material layer are selected from metalloid elements and typical metal elements. To improve the adhesion of the electrode active material layer to the current collector by adding a metal oxide to at least a part of the binding material (enclosure). I was able to. In addition, the first and second aspects of the present invention are also excellent in cycle characteristics.

上記第1の態様及び第2の態様の本発明の非水電解液二次電池用電極板は、電極活物質層中における結着物質(包囲体)に含まれる金属酸化物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされており、かつ該結着物質(包囲体)により活物質粒子(核体)を集電体上に固着させることにより、集電体に対する電極活物質層の密着性を向上させることができた。また、上記第1の態様及び第2の態様の本発明は、サイクル特性にも優れる。   In the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the first and second aspects of the present invention, the metal oxide contained in the binder (enclosure) in the electrode active material layer is a metalloid element and The active material particles (nuclear bodies) are doped with one or two or more elements selected from typical metal elements, and the active material particles (nuclear bodies) are fixed on the current collector by the binder (enclosure). It was possible to improve the adhesion of the electrode active material layer to the electric body. In addition, the first and second aspects of the present invention are also excellent in cycle characteristics.

上記第1の態様および第2の態様の本発明の非水電解液二次電池用電極板は、電極活物質層を活物質粒子(核体)と金属酸化物を含む結着物質(包囲体)とを含んで形成されることにより、出入力特性の向上が可能になる。   The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the first and second aspects of the present invention comprises an electrode active material layer having a binder (enclosure) containing active material particles (nuclear bodies) and a metal oxide. ) And the input / output characteristics can be improved.

更に、第1の態様又は第2の態様の非水電解液二次電池用電極板を、正極板及び/又は負極板として使用する、第3の態様の非水電解液二次電池及び、該非水電解液二次電池が収納された第4の態様の電池パックは、第1の態様又は第2の態様の非水電解液二次電池用電極板における密着性の向上、並びに優れた出入特性およびサイクル特性の反映された、優れた非水電解液二次電池および電池パックを提供することが可能である。   Further, the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the third aspect, in which the electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the first aspect or the second aspect is used as a positive electrode plate and / or a negative electrode plate, The battery pack of the 4th aspect in which the water electrolyte secondary battery was accommodated is the improvement of the adhesiveness in the electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of the 1st aspect or the 2nd aspect, and the outstanding entrance / exit characteristic. In addition, it is possible to provide an excellent nonaqueous electrolyte secondary battery and battery pack reflecting the cycle characteristics.

リチウムイオン挿入脱離を示す金属酸化物を用いたサイクリックボルタンメトリー試験の結果を示すサイクリックボルタモグラムである。It is a cyclic voltammogram which shows the result of the cyclic voltammetry test using the metal oxide which shows lithium ion insertion / extraction. リチウムイオン挿入脱離を示さない金属酸化物を用いたサイクリックボルタンメトリー試験の結果を示すサイクリックボルタモグラムである。It is a cyclic voltammogram which shows the result of the cyclic voltammetry test using the metal oxide which does not show lithium ion insertion elimination. (3A)は本発明における非水電解液二次電池用電極板を集電体面に略垂直に切断した際の断面を示す模式図であり、(3B)は該電極板における電極活物質層の表面を示す模式図である。(3A) is a schematic view showing a cross-section when the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the present invention is cut substantially perpendicular to the current collector surface, and (3B) is an electrode active material layer of the electrode plate. It is a schematic diagram which shows the surface. 本発明のリチウムイオン二次電池の一形態における概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in one form of the lithium ion secondary battery of this invention. 本発明の電池パックの一実施態様における概略分解図である。It is a schematic exploded view in one embodiment of the battery pack of this invention. 実施例1の電極板の電極活物質層表面を撮影した走査型電子顕微鏡写真(倍率1万倍)である。2 is a scanning electron micrograph (magnification 10,000 times) obtained by photographing the surface of the electrode active material layer of the electrode plate of Example 1. FIG. 実施例6の電極板の電極活物質層表面を撮影した走査型電子顕微鏡写真(倍率1万倍)である。10 is a scanning electron micrograph (magnification 10,000 times) obtained by photographing the surface of the electrode active material layer of the electrode plate of Example 6. FIG. (8A)から(8D)は本発明に用いられる集電体の例示的態様を示す概略断面図である。(8A) to (8D) are schematic cross-sectional views showing exemplary embodiments of the current collector used in the present invention.

以下に、本発明の〔1〕非水電解液二次電池用電極板(第1の態様)、〔2〕非水電解液二次電池用電極板(第2の態様)、〔3〕非水電解液二次電池用電極板の製造方法、〔4〕非水電解液二次電池(第3の態様)、及び〔5〕電池パック(第4の態様)について、順に説明する。
必要に応じて本発明の非水電解液二次電池用電極板を正極板と負極板とに分けて説明するが、特に断りがない場合には、非水電解液二次電池用電極板とは、正極板及び負極板のいずれも含む意味で用いられる。尚、第1の態様、第2の態様の非水電解液二次電池用電極板をそれぞれ「本発明の電極板I」、「本発明の電極板II」ということがあり、本発明の電極板I、IIをまとめて「本発明の電極板」ということがある。また、第3の態様の非水電解液二次電池を「本発明の二次電池」ということがあり、第4の態様の電池パックを「本発明の電池パック」ということがある。
[1] Nonaqueous electrolyte secondary battery electrode plate (first embodiment), [2] Nonaqueous electrolyte secondary battery electrode plate (second embodiment), [3] Non A method for producing an electrode plate for a water electrolyte secondary battery, [4] a non-aqueous electrolyte secondary battery (third aspect), and [5] a battery pack (fourth aspect) will be described in this order.
The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention will be described as being divided into a positive electrode plate and a negative electrode plate, if necessary, and unless otherwise specified, an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery and Is used to include both positive and negative electrode plates. The electrode plates for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the first and second embodiments are sometimes referred to as “electrode plate I of the present invention” and “electrode plate II of the present invention”, respectively. The plates I and II are sometimes collectively referred to as the “electrode plate of the present invention”. The nonaqueous electrolyte secondary battery of the third aspect is sometimes referred to as “secondary battery of the present invention”, and the battery pack of the fourth aspect is sometimes referred to as “battery pack of the present invention”.

尚、第一の態様および第二の態様の本発明の非水電解液二次電池用電極板は、非水電解液を介してアルカリ金属イオンが正極と負極とを移動し、これにより充放電可能な二次電池に用いることが可能な電極板を意味する。上記アルカリ金属としては、たとえばリチウム、ナトリウムなどを例示することができるがこれに限定されない。例えば、本発明の非水電解液二次電池電極板が、リチウムイオン二次電池用電極板である場合には、リチウムイオン挿入脱離可能な金属化合物である活物質粒子が選択され、また、ナトリウムイオン二次電池用電極板である場合には、ナトリウムイオン挿入脱離可能な金属化合物である活物質粒子が選択される。後述における本発明の第一の態様および第二の態様の非水電解液二次電池用電極板の説明は、主としてリチウムイオン二次電池用電極板を例に行い、必要に応じて、他のアルカリ金属イオン二次電池に関する説明を行なう。   The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the first and second aspects of the present invention is such that the alkali metal ions move between the positive electrode and the negative electrode through the non-aqueous electrolyte, thereby charging and discharging. It means an electrode plate that can be used for a possible secondary battery. Examples of the alkali metal include lithium and sodium, but are not limited thereto. For example, when the nonaqueous electrolyte secondary battery electrode plate of the present invention is an electrode plate for a lithium ion secondary battery, an active material particle that is a metal compound capable of inserting and removing lithium ions is selected, and In the case of an electrode plate for a sodium ion secondary battery, an active material particle that is a metal compound capable of inserting and releasing sodium ions is selected. The description of the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the first aspect and the second aspect of the present invention described below will be made mainly using an electrode plate for a lithium ion secondary battery as an example, The alkali metal ion secondary battery will be described.

〔1〕非水電解液二次電池用電極板(第1の態様)
第1の態様の非水電解液二次電池用電極板I(本発明の電極板I)は、集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、該電極活物質層がアルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子と、金属酸化物を含む結着物質とを含んで形成される。
そして本発明の電極板Iは、(i)上記結晶性の金属化合物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされているという特徴、あるいは(ii)上記結着物質を形成している金属酸化物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされているという特徴を備える。また本発明の電極板Iは、上記(i)および(ii)の2つの特徴を、同時に備えていてもよい。
[1] Electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery (first aspect)
The electrode plate I for nonaqueous electrolyte secondary batteries of the first aspect (electrode plate I of the present invention) includes a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector. An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising: an electrode active material layer comprising active material particles exhibiting alkali metal ion insertion and desorption; and a binding material containing a metal oxide. .
The electrode plate I of the present invention is characterized in that (i) the crystalline metal compound is doped with one or more elements selected from a semimetal element and a typical metal element, or (ii) The metal oxide forming the binder material is characterized by being doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element. In addition, the electrode plate I of the present invention may be provided with the above two features (i) and (ii) at the same time.

本発明者らは、少なくとも結晶性の金属化合物を含む活物質粒子と、結着物質となりうる金属酸化物とを含む電極活物質層を集電体表面に形成することが可能であることを見出した。これによって、樹脂製結着材のみに依存してなる電極活物質層の脱却を実現した。
しかも本発明者らは、電極活物質層中に含まれる、活物質粒子または結着物質に含まれる金属酸化物のいずれか、あるいは双方に、半金属元素及び典型金属元素から選択される元素をドープすることにより、集電体に対する電極活物質層の密着性が向上することを見出し、本発明を完成させた。
The present inventors have found that an electrode active material layer containing at least active material particles containing a crystalline metal compound and a metal oxide that can be a binding material can be formed on the current collector surface. It was. This realized the escape of the electrode active material layer depending only on the resin binder.
In addition, the present inventors include an element selected from a semimetal element and a typical metal element in either or both of the active material particles and the metal oxide contained in the binder contained in the electrode active material layer. It has been found that the adhesion of the electrode active material layer to the current collector is improved by doping, and the present invention has been completed.

上記密着性の向上の機構は明らかではないが、本発明者らは、以下のとおり推察している。即ち、本発明者らは、半金属元素及び典型金属元素から選択される元素がドープされた上記活物質粒子は、その表面活性が増大し、上記活物質粒同士、あるいは上記金属酸化物を含む結着物質と密着性が向上するものと推察する。
また同様に、本発明者らは、結着物質に含まれる金属酸化物に半金属元素及び典型金属元素から選択される元素がドープされることにより該結着物質の表面活性が増大し、活物質粒子との密着性が向上するものと推察する。あるいはまた、ドープされた上記結着物質は、集電体面との密着性の向上を図ることも可能であると推察される。上記密着性の向上は、上記活物質粒子および上記金属酸化物の双方に、上述する元素がドープされた場合においても、同様に互いへの密着性が向上する。
The mechanism for improving the adhesion is not clear, but the present inventors presume as follows. That is, the present inventors have increased the surface activity of the active material particles doped with an element selected from a metalloid element and a typical metal element, and include the active material grains or the metal oxides. It is presumed that the adhesion with the binding substance is improved.
Similarly, the present inventors have increased the surface activity of the binding material by doping the metal oxide contained in the binding material with an element selected from a semi-metal element and a typical metal element. It is assumed that the adhesion with the substance particles is improved. Alternatively, it is presumed that the above-mentioned doped binding substance can improve the adhesion to the current collector surface. The improvement in the adhesiveness is improved in the same manner even when both the active material particles and the metal oxide are doped with the above-described elements.

特に本発明の電極板Iにおける集電体に対する電極活物質層の密着性の向上は、電極板の巻きつけ、折り曲げ、裁断などの加工特性に有利に作用し得る。したがって、本発明の非水電解液二次電池用電極板を用いる第3の態様の非水電解液二次電池及び、該非水電解液二次電池が収納された第4の態様の電池パックは、種々の形態への設計の自由度を従来より拡大させることが可能である。   In particular, the improvement in the adhesion of the electrode active material layer to the current collector in the electrode plate I of the present invention can advantageously affect processing characteristics such as winding, bending and cutting of the electrode plate. Therefore, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the third aspect using the electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention and the battery pack of the fourth aspect in which the nonaqueous electrolyte secondary battery is accommodated Thus, it is possible to expand the degree of freedom in designing to various forms as compared with the conventional art.

また、上記密着性の向上は、本発明の電極板Iを繰り返し使用した際の放電容量維持率の向上、即ち、サイクル特性の向上にも関与すると推察される。より具体的には、本発明者らは、上記密着性の向上は、リチウムなどのアルカリ金属イオン脱離挿入の際の活物質粒子の膨張収縮に起因する結晶構造の劣化を抑制し、その結果、サイクル特性の向上に寄与するものと推察する。   Moreover, it is speculated that the improvement of the adhesion is also related to the improvement of the discharge capacity maintenance rate when the electrode plate I of the present invention is repeatedly used, that is, the improvement of cycle characteristics. More specifically, the present inventors have improved the above-mentioned adhesion by suppressing the deterioration of the crystal structure due to the expansion and contraction of the active material particles during the insertion and removal of alkali metal ions such as lithium. It is assumed that this contributes to improvement of cycle characteristics.

上述する本発明の電極板Iの密着性の向上および出入力特性の優位性は、電極板Iを正極板、負極板のいずれか一方、あるいは正極板及び負極板の双方に用いる第3の態様の非水電解液二次電池に望ましく反映させ得る。特に、本発明の電極板Iを正負両極に用いる第3の態様の非水電解液二次電池は、高速充放電が可能な上、電極活物質層における活物質粒子間および活物質粒子と結着物質との密着性が向上し、耐久性およびサイクル特性が良好になるなどの望ましい効果が発揮され得る。
上記第3の態様の非水電解液二次電池が収納された第4の態様の電池パックについても、第3の態様の非水電解液二次電池と同様に、第1の態様の非水電解液二次電池用電極板の優れた性質が良好に反映され得る。
The above-described improvement in the adhesion of the electrode plate I of the present invention and the superiority of the input / output characteristics are as follows. This can be desirably reflected in the non-aqueous electrolyte secondary battery. In particular, the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the third aspect using the electrode plate I of the present invention for both positive and negative electrodes is capable of high-speed charge / discharge, and is connected between the active material particles in the electrode active material layer and the active material particles. Desirable effects such as improved adhesion to the adherent and improved durability and cycle characteristics can be exhibited.
Similarly to the non-aqueous electrolyte secondary battery of the third aspect, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the fourth aspect also accommodates the non-aqueous electrolyte secondary battery of the third aspect. The excellent properties of the electrode plate for the electrolyte secondary battery can be reflected well.

本発明の電極板Iの典型例では、活物質粒子と金属酸化物を含む結着物質とを含む電極活物質層が集電体に積層されている。このような電極板の典型例において、電極活物質層は、結着物質により直接に集電体上に積層されているため、電極活物質層と集電体との間における電子の移動が非常にスムーズである。本発明の電極板Iは、出入力特性に優れる。かかる高出入力化を可能とした要因の少なくとも1つは、該電極板における、結着物質に含まれる金属酸化物と活物質粒子を含む電極活物質層が集電体上に積層されていることに起因すると考えられる。   In a typical example of the electrode plate I of the present invention, an electrode active material layer containing active material particles and a binder containing a metal oxide is laminated on a current collector. In a typical example of such an electrode plate, since the electrode active material layer is directly laminated on the current collector by the binding material, the movement of electrons between the electrode active material layer and the current collector is extremely low. To be smooth. The electrode plate I of the present invention has excellent input / output characteristics. At least one of the factors enabling such high input / output is that the electrode active material layer containing the metal oxide and active material particles contained in the binder material on the electrode plate is laminated on the current collector. It is thought to be caused by this.

尚、上述する本発明の電極板Iの種々の効果およびそれに関する推察は、本発明の電極板IIにおいても同様である。即ち、上述する本発明の電極板Iの種々の効果に関する説明において、上記活物質粒子を後述する核体とし、上記結着物質を後述する包囲体として、本発明の電極板IIの効果およびそれに関する推察として理解することができる。   The various effects of the electrode plate I of the present invention described above and inferences relating thereto are the same for the electrode plate II of the present invention. That is, in the description of the various effects of the electrode plate I of the present invention described above, the effect of the electrode plate II of the present invention and the effect thereof are described using the active material particles as a nucleus described later and the binder as an envelope described later. Can be understood as an inference about.

(1)電極活物質層
本発明の電極板Iにおける電極活物質層は、アルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子と、金属酸化物を含む結着物質とを含んで形成されており、(i)上記活物質粒子が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされているという特徴、あるいは(ii)上記結着物質に含まれる金属酸化物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされているという特徴を備える。尚、以下において、上記(i)の特徴を備える本発明の電極板Iを、電極板(I−i)と呼び、上記(ii)の特徴を備える本発明の電極板Iを、電極板(I−ii)と呼ぶ場合がある。また、本発明の非水電解液二次電池用電極板は、電極板(I−i)であって、さらに、結着物質に含まれる金属酸化物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされている態様、および、電極板(I−ii)であって、さらに、活物質粒子が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされている態様を含む。
(1) Electrode active material layer The electrode active material layer in the electrode plate I of the present invention is formed to contain active material particles exhibiting alkali metal ion insertion and desorption, and a binding material containing a metal oxide, (I) a feature that the active material particles are doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element; or (ii) a metal oxide contained in the binder material It is characterized by being doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements. Hereinafter, the electrode plate I of the present invention having the above feature (i) is referred to as an electrode plate (I-i), and the electrode plate I of the present invention having the above feature (ii) is referred to as an electrode plate (I-i). I-ii). The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is an electrode plate (I-i), and the metal oxide contained in the binder is selected from a semi-metal element and a typical metal element. And an electrode plate (I-ii), wherein the active material particles are selected from a semi-metal element and a typical metal element. The aspect doped with the element more than a seed | species is included.

(1−1)活物質粒子
上記正極板及び/又は負極板の電極活物質層に含有される活物質粒子としては、非水電解液二次電池用電極板において用いられるリチウムイオンなどのアルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子であれば、特に限定されない。例えば、上記活物質粒子は、リチウムイオンなどのアルカリ金属イオン挿入脱離を示すに足る結晶性の金属化合物を主として含む化合物であって、実質的に結晶性の金属化合物からなる化合物であってよい。また、アルカリ金属イオン挿入脱離の作用を示し得る範囲において、上記結晶性の金属化合物に加え、その他の材料や金属元素以外の元素が含まれていてもよい。
また別の例としては、本発明に用いられる活物質粒子は、結晶性の金属化合物を含まなくてもよい。例えば本発明に用いられる活物質粒子は、グラファイトやハードカーボンなどの炭素材料のように、金属以外の結晶構造を示す材料であってアルカリ金属イオン挿入脱離を可能とする材料であってもよい。また、上記活物質粒子は、アルカリ金属イオン挿入脱離を可能する範囲において、結晶性の有無は特に制限されない。
(1-1) Active Material Particles As the active material particles contained in the electrode active material layer of the positive electrode plate and / or the negative electrode plate, an alkali metal such as lithium ion used in the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery. Any active material particle that exhibits ion insertion / release is not particularly limited. For example, the active material particles may be a compound mainly including a crystalline metal compound that is sufficient to show insertion / extraction of alkali metal ions such as lithium ions, and may be a compound composed of a substantially crystalline metal compound. . In addition to the crystalline metal compound, other materials and elements other than metal elements may be included within a range in which the action of alkali metal ion insertion / extraction can be exhibited.
As another example, the active material particles used in the present invention may not contain a crystalline metal compound. For example, the active material particles used in the present invention may be a material that exhibits a crystal structure other than metal, such as graphite or hard carbon, and that is capable of inserting and releasing alkali metal ions. . Further, the presence or absence of crystallinity of the active material particles is not particularly limited as long as alkali metal ion insertion / extraction is possible.

また本発明の電極板Iにおいて、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされている活物質粒子を選択するか、ドープ前の活物質粒子を選択するかは、電極板(I−i)あるいは電極板(I−ii)の具体的な実施内容を勘案し、適宜決定してよい。   In the electrode plate I of the present invention, active material particles doped with one or two or more elements selected from a semimetal element and a typical metal element are selected, or active material particles before doping are selected. This may be appropriately determined in consideration of the specific implementation contents of the electrode plate (I-i) or the electrode plate (I-ii).

上記ドープされた活物質粒子とは、ドープされる前の活物質粒子の結晶状態を維持しつつ、その一部の金属元素が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素で置換されている金属化合物または材料であってよい。換言すると、本発明の電極板Iにおいて、電極活物質層に含まれる活物質粒子の結晶構造を分析し、結晶構造から認識される金属化合物または材料が、ドープ前の化合物の結晶構造と認識され、該結晶構造を構成する金属化合物または材料の一部に半金属元素及び/又は典型金属元素が含まれるとき、上記半金属元素及び/又は典型金属元素はドープされた金属元素と理解される。   The doped active material particles are one or more selected from a semi-metal element and a typical metal element while maintaining a crystalline state of the active material particles before being doped. It may be a metal compound or a material substituted with one of these elements. In other words, in the electrode plate I of the present invention, the crystal structure of the active material particles contained in the electrode active material layer is analyzed, and the metal compound or material recognized from the crystal structure is recognized as the crystal structure of the compound before doping. When a metal compound or material constituting the crystal structure includes a metalloid element and / or a typical metal element, the metalloid element and / or the typical metal element is understood as a doped metal element.

また、本発明の電極板に用いられる活物質粒子は、結晶状態にあるか否かを問わない。したがって、ドープされた活物質粒子の異なる例としては、結晶状態を示さない、アモルファスな状態を含む金属化合物または材料であって、ドープされる前の活物質粒子のアモルファス状態を維持しつつ、その一部の金属元素が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素で置換されている金属化合物または材料であってもよい。   Moreover, it does not ask | require whether the active material particle used for the electrode plate of this invention exists in a crystalline state. Therefore, as a different example of the doped active material particles, there is a metal compound or material including an amorphous state that does not show a crystalline state, while maintaining the amorphous state of the active material particles before being doped. It may be a metal compound or material in which some metal elements are substituted with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements.

本発明の電極板に用いられるドープされた活物質粒子は、該活物質粒子全体にわたり規則的、または不規則的に半金属元素及び典型金属元素でドープされている態様であってよい。このような態様の具体例としては、活物質粒子が、アルカリ金属イオン挿入脱離可能な金属化合物、あるいはグラファイトなどの結晶構造が示される材料から形成されており、活物質粒子全体に規則的または不規則的に上記元素がドープされている態様が例示される。   The doped active material particles used in the electrode plate of the present invention may be in a mode in which the active material particles are regularly or irregularly doped with a metalloid element and a typical metal element. As a specific example of such an embodiment, the active material particles are formed of a metal compound capable of inserting and releasing alkali metal ions, or a material having a crystal structure such as graphite, and the active material particles are regularly or An example in which the above elements are doped irregularly is exemplified.

あるいはまた、本発明の電極板に用いられるドープされた活物質粒子は、活物質粒子を構成する化合物または材料の少なくとも一部において半金属元素及び典型金属元素でドープされている態様であってよい。このような態様の具体例としては、ドープされていないアルカリ金属イオン挿入脱離を示す化合物または材料の周囲を覆って、上記元素にドープされた化合物または材料により形成される膜(以下、「ドープ膜」ともいう)が設けられて形成される活物質粒子の例が挙げられる。尚、上記ドープ膜により被覆される化合物または材料のアルカリ金属イオン挿入脱離の作用を可能にする限度において、上記膜を構成する化合物または材料は、アルカリ金属イオン挿入脱離の有無を問わない。   Alternatively, the doped active material particles used in the electrode plate of the present invention may be an embodiment in which at least a part of the compound or material constituting the active material particles is doped with a metalloid element and a typical metal element. . As a specific example of such an embodiment, a film (hereinafter referred to as “dope”) that is formed of a compound or material doped with the above element covering the periphery of a compound or material that exhibits undoped alkali metal ion insertion / extraction. An example of active material particles formed by providing a “film” is also given. In addition, the compound or material which comprises the said film | membrane does not ask | require the presence or absence of an alkali metal ion insertion and desorption, in the limit which enables the effect | action of the alkali metal ion insertion and desorption of the compound or material coat | covered with the said dope film | membrane.

上記半金属元素とは元素の分類上非金属であるが金属元素の傾向をも示すものを指す。周期律表上で金属元素との境界付近の、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、砒素、アンチモン、セレン、テルルなどの元素が半金属元素に該当する。また、典型金属とは単体が金属であり、化合物をつくるとき陽イオンになり易い金属元素の中でも1、2、12、13族の金属元素をいう。上記ドープに好適な半金属元素及び典型金属元素の例としてはAl、B、Si、P、Na、Mg、Ca、及びSnから選択された1種又は2種以上が挙げられる。   The metalloid element is a non-metal in terms of element classification, but also indicates a tendency of a metal element. On the periodic table, elements such as boron, silicon, germanium, arsenic, antimony, selenium, tellurium and the like near the boundary with the metal element correspond to the metalloid element. The typical metal is a metal element of group 1, 2, 12, and 13 among metal elements that are easily converted to cations when a compound is formed. Examples of metalloid elements and typical metal elements suitable for the dope include one or more selected from Al, B, Si, P, Na, Mg, Ca, and Sn.

半金属元素又は典型金属元素は、上記リチウムなどのアルカリ金属複合酸化物の該アルカリ金属以外の金属サイトにドープする元素となりえる。これらのドープされた半金属元素又は典型金属元素は、リチウムなどアルカリ金属のサイトにはドープされないのでリチウムなどアルカリ金属による充放電には関与せず、したがって放電容量を直接的に低下させることはない。このようなドープされた金属化合物は、例えばそれぞれ酸化物、水酸化物等として所定のモル比になるように秤量、混合粉砕した後に、空気中で高温下に焼成して目的とするリチウムなどのアルカリ金属複合酸化物を得ることができる。   The metalloid element or the typical metal element can be an element doped into a metal site other than the alkali metal of the alkali metal composite oxide such as lithium. Since these doped metalloid elements or typical metal elements are not doped at sites of alkali metals such as lithium, they do not participate in charging / discharging with alkali metals such as lithium, and therefore do not directly reduce the discharge capacity. . Such doped metal compounds are, for example, weighed, mixed and pulverized as oxides, hydroxides, etc., respectively, and then fired in air at a high temperature to obtain the desired lithium, etc. An alkali metal composite oxide can be obtained.

電極活物質層中における活物質粒子が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされることにより、該活物質粒子間、あるいは活物質粒子と結着物質との密着性を向上させて、集電体に対する電極活物質層の密着性を向上させることができる。また、第一の態様および第二の態様の本発明の非水電解液二次電池用電極板は、サイクル特性においても優れている。本発明の電極板におけるサイクル特性の向上の要因の1つは、電極活物質層中に上述のとおりドープされた活物質粒子を含有することにより、リチウムイオン脱離挿入の際の膨張収縮に起因する結晶構造の劣化が抑制されることが推察される。   The active material particles in the electrode active material layer are doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element, so that the active material particles or between the active material particles and the binding material The adhesion of the electrode active material layer to the current collector can be improved. Moreover, the electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of the present invention of the first and second aspects is also excellent in cycle characteristics. One of the factors for improving the cycle characteristics in the electrode plate of the present invention is that the active material particles doped as described above are contained in the electrode active material layer, thereby causing expansion and contraction during lithium ion desorption insertion. It is presumed that the deterioration of the crystal structure is suppressed.

以下に、本発明におけるアルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子について、リチウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子、およびナトリウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子を例に説明するが、これらの例示は何ら本発明を限定するものではなく、本発明は、その他のアルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子を適用可能である。   The active material particles exhibiting alkali metal ion insertion / release in the present invention will be described below by taking lithium ion insertion / release active material particles and sodium ion insertion / release active material particles as examples. The illustration does not limit the present invention at all, and the present invention can be applied to active material particles exhibiting other alkali metal ion insertion / release.

リチウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子(ドープされていない活物質粒子):
本発明の電極板が、リチウムイオン二次電池用正極板である場合には、用いられる活物質粒子は、リチウムイオン二次電池用正極板に用いることができる活物質粒子であればいずれのものを選択してもよい。上記正極活物質粒子の例としては、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、鉄酸リチウム、チタン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、酸化バナジウムなどのリチウム複合酸化物などを含むものを挙げることができる。具体的な化学式としては例えば、LiCoO、LiMn、LiNiO、LiFeO、LiTiO、LiTi12、V、LiFePOなどを挙げることができる。ただし、上述は例示であって本発明を限定するものではない。
また、本発明の電極板が、リチウムイオン二次電池用負極板である場合には、用いられる活物質粒子は、リチウムイオン二次電池用負極板に用いることができる活物質粒子であればいずれのものを選択してもよい。上記負極活物質粒子の例としては、LiTi12などチタン酸リチウム、グラファイトなどの炭素材料を含むものを挙げることができる。ただし、上述は例示であって本発明を限定するものではない。
Active material particles capable of inserting and removing lithium ions (undoped active material particles):
When the electrode plate of the present invention is a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery, the active material particles used are any active material particles that can be used for a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery. May be selected. Examples of the positive electrode active material particles include those containing lithium composite oxides such as lithium cobaltate, lithium manganate, lithium nickelate, lithium ferrate, lithium titanate, lithium iron phosphate, and vanadium oxide. Can do. Specific formulas for example, and the like LiCoO 2, LiMn 2 O 4, LiNiO 2, LiFeO 2, LiTiO 2, Li 4 Ti 5 O 12, V 2 O 5, LiFePO 4. However, the above is an example and does not limit the present invention.
In addition, when the electrode plate of the present invention is a negative electrode plate for a lithium ion secondary battery, the active material particles used are any active material particles that can be used for a negative electrode plate for a lithium ion secondary battery. You may choose one. Examples of the negative electrode active material particles include those containing carbon materials such as lithium titanate such as Li 4 Ti 5 O 12 and graphite. However, the above is an example and does not limit the present invention.

リチウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子(ドープされた活物質粒子):
本発明において、上記半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされた活物質粒子とは、上記リチウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子においてLi原子以外の金属原子の一部が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされているものであってよい。
上記ドープされたリチウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子に含まれてよい金属化合物の例としてはとして、Mを上記半金属元素又は典型金属元素として例示すると、LiMCo1−X、LiMMn2−X、LiMNi1−X、LiMFe1−X、LiMTi1−X、LiMFe1−XPO等が挙げられる。
上記半金属元素又は典型金属元素がドープされた活物質粒子の具体例としては、リチウムマンガン複合酸化物として、LiAlMn2−X、LiBMn2−X、LiNaMn2−X、LiMgMn2−X等が、リチウムコバルト複合酸化物として、LiSiCo1−X、LiPCo1−X、LiSnCo1−X、LiCaCo1−X、等を挙げることができる。尚、上記化学式中、好ましいXは、0.1≦X≦0.3である。
Active material particles capable of inserting and removing lithium ions (doped active material particles):
In the present invention, the active material particles doped with one or more elements selected from the metalloid element and the typical metal element are other than Li atoms in the lithium ion insertion / desorption active material particles. Some metal atoms may be doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements.
As an example of the metal compound that may be included in the doped lithium ion insertion / desorption active material particles, when M is exemplified as the metalloid element or the typical metal element, LiM X Co 1-X O 2 , LiM X Mn 2-X O 4 , LiM X Ni 1-X O 2, LiM X Fe 1-X O 2, LiM X Ti 1-X O 2, LiM X Fe 1-X PO 4 and the like.
Specific examples of the active material particles doped with the metalloid element or the typical metal element include LiAl X Mn 2 -X O 4 , LiB X Mn 2 -X O 4 , and LiNa X Mn 2 as a lithium manganese composite oxide. -X O 4, LiMg X Mn 2 -X O 4 and the like, as the lithium-cobalt composite oxide, LiSi X Co 1-X O 2, LiP X Co 1-X O 2, LiSn X Co 1-X O 2, LiCa X Co 1-X O 2 and the like can be mentioned. In addition, in said chemical formula, preferable X is 0.1 <= X <= 0.3.

また、ドープされたリチウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子であって、金属化合物以外の結晶性の材料の例としては、リチウム元素がドープされたグラファイト、ホウ素元素がドープされたグラファイト、フッ素元素がドープされたグラファイトなどを挙げることができるが、これに限定されない。   Examples of doped lithium ion active material particles that can be inserted and desorbed, and crystalline materials other than metal compounds include graphite doped with lithium element, graphite doped with boron element, and elemental fluorine. However, the present invention is not limited to this.

また上記ドープされたリチウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子が、ドープ膜を備える活物質粒子である場合には、該ドープ膜は、上述するドープされた活物質粒子である金属化合物または材料により形成されていてもよいし、あるいは、後述において態様cとして示す、リチウムなどのアルカリ金属イオン脱入脱離を示さず、かつ、ドープされた金属酸化物により形成されてもよい。   When the doped active material particle capable of inserting and releasing lithium ions is an active material particle having a doped film, the doped film is made of the metal compound or material that is the doped active material particle described above. Alternatively, it may be formed, or may be formed of a doped metal oxide that does not exhibit desorption / desorption of alkali metal ions such as lithium, which will be described later as embodiment c.

ナトリウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子(ドープされていない活物質粒子):
本発明の電極板が、ナトリウムイオン二次電池用正極板である場合には、用いられる活物質粒子は、ナトリウムイオン二次電池用正極板に用いることができる活物質粒子であればいずれのものを選択してもよい。上記正極活物質粒子の例としては、コバルト酸ナトリウム、マンガン酸ナトリウムなどのナトリウム複合酸化物等を含むものを挙げることができる。ただし、上述は例示であって本発明を限定するものではない。
また、本発明の電極板が、ナトリウムイオン二次電池用負極板である場合には、用いられる活物質粒子は、ナトリウムイオン二次電池用負極板に用いることができる活物質粒子であればいずれのものを選択してもよい。上記負極活物質粒子の例としては、ナトリウム金属、ナトリウム合金、またはグラファイト、ハードカーボンなどの炭素材料などを含むものを挙げることができ、より具体的には、例えばマンガンニッケル酸ナトリウム(NaMn0.5Ni0.5)、ニッケルコバルト酸ナトリウム(たとえばNaNi0.5Co0.5)などが挙げられるが、これに限定されない。
Active material particles capable of inserting and removing sodium ions (undoped active material particles):
When the electrode plate of the present invention is a positive electrode plate for sodium ion secondary batteries, the active material particles used are any active material particles that can be used for positive electrode plates for sodium ion secondary batteries. May be selected. Examples of the positive electrode active material particles include those containing sodium complex oxides such as sodium cobaltate and sodium manganate. However, the above is an example and does not limit the present invention.
In addition, when the electrode plate of the present invention is a negative electrode plate for sodium ion secondary batteries, the active material particles used are any active material particles that can be used for the negative electrode plate for sodium ion secondary batteries. You may choose one. Examples of the negative electrode active material particles include those containing sodium metal, a sodium alloy, or a carbon material such as graphite or hard carbon, and more specifically, for example, sodium manganese nickelate (NaMn 0. 5 Ni 0.5 O 2 ), sodium nickel cobaltate (for example, NaNi 0.5 Co 0.5 O 2 ) and the like, but are not limited thereto.

ナトリウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子(ドープされた活物質粒子):
半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされたナトリウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子とは、上記ナトリウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子においてNa原子以外の金属原子の一部が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされているものであってよい。
上記ドープされたナトリウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子に含まれてよい金属化合物の例としては、マンガン酸ナトリウムの一部をアルミニウムおよびコバルトで置換したマンガン酸ナトリウム(例えばNaAl0.1Co0.2Mn0.7)、ニッケルの一部をアルミニウムで置換したマンガンニッケル酸ナトリウム(例えばNaAl0.1Mn0.5Ni0.4)、コバルトの一部をアルミニウムで置換したニッケルコバルト酸ナトリウム(例えばNaAl0.1Ni0.5Co0.4)などを挙げることができるが、これに限定されない。
Active material particles capable of insertion / extraction of sodium ions (doped active material particles):
The active material particles capable of inserting / extracting sodium ions doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element are Na atoms in the active material particles capable of inserting / extracting sodium ions. A part of metal atoms other than may be doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements.
Examples of the metal compound that may be contained in the doped active material particles capable of insertion / extraction of sodium ions include sodium manganate (for example, NaAl 0.1 Co 0) in which a part of sodium manganate is replaced with aluminum and cobalt. .2 Mn 0.7 O 2 ), sodium manganese nickelate (for example, NaAl 0.1 Mn 0.5 Ni 0.4 O 2 ) in which a part of nickel is replaced with aluminum, and a part of cobalt is replaced with aluminum. nickel sodium cobaltate (e.g. NaAl 0.1 Ni 0.5 Co 0.4 O 2 ) , and the like, but is not limited thereto.

また、ドープされたナトリウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子であって、金属化合物以外の結晶性の材料の例としては、ナトリウム元素がドープされたハードカーボン、ホウ素元素がドープされたハードカーボン、フッ素元素がドープされたハードカーボンなどを挙げることができるが、これに限定されない。   In addition, active sodium particles that can be doped with sodium ions, and examples of crystalline materials other than metal compounds include hard carbon doped with sodium element, hard carbon doped with boron element, Examples thereof include hard carbon doped with fluorine element, but are not limited thereto.

また上記ドープされたナトリウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子が、ドープ膜を備える活物質粒子である場合には、該ドープ膜は、上述するドープされた活物質粒子である金属化合物または材料により形成されていてもよいし、あるいは、後述する、アルカリ金属イオン挿入脱離を示さない金属酸化物であって、ドープされた金属酸化物により形成されてもよい。   Further, when the doped active material particles capable of inserting and desorbing sodium ions are active material particles provided with a doped film, the doped film is made of the metal compound or material that is the doped active material particle described above. It may be formed, or may be formed of a doped metal oxide which will be described later and is a metal oxide that does not show alkali metal ion insertion / extraction.

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

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個程度)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。   The particle diameter of the active material particles contained in the electrode active material layer is a plurality (for example, arbitrarily selected from the electron microscope observation results 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 about 10 active material particles and calculating the average value.

(1−2)結着物質
本発明の電極板Iの電極活物質層に含まれる結着物質は、金属酸化物を含む結着物質であって、電極活物質層の一部を形成しており、活物質粒子を集電体上に固着する作用を有している。このような結着物質としては、該作用を有する結着物質であればとくに制限されるものではないが、結着物質として作用すると共に、リチウムなどのアルカリ金属イオンの挿入脱離にも関与する活物質としても作用するものであることがより好ましい。
(1-2) Binder The binder contained in the electrode active material layer of the electrode plate I of the present invention is a binder containing a metal oxide, and forms a part of the electrode active material layer. And has an action of fixing the active material particles on the current collector. Such a binding substance is not particularly limited as long as it is a binding substance having the above action, but acts as a binding substance and is also involved in insertion and desorption of alkali metal ions such as lithium. More preferably, it also acts as an active material.

即ち、上記結着物質は、金属酸化物から主として構成される化合物であって、特に実質的に金属酸化物からなる化合物であってよい。あるいは、上記結着物質は、活物質粒子を集電体上に固着する作用を示し得る範囲において、金属酸化物以外の材料や金属元素および酸素元素以外の元素が含まれていてもよい。これらの事項は、後述するその他の態様の本発明においても同様である。   That is, the binder is a compound mainly composed of a metal oxide, and in particular, may be a compound substantially composed of a metal oxide. Alternatively, the binder may contain a material other than a metal oxide, an element other than a metal element, and an element other than an oxygen element as long as the active material particles can be fixed on the current collector. These matters also apply to other aspects of the present invention described later.

本発明の電極板Iにおける結着物質に含まれる金属酸化物は、(態様a)リチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離を示さず、かつ、ドープされていない金属酸化物、(態様b)リチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離が可能であり、かつ、ドープされていない金属酸化物、(態様c)リチウムなどのアルカリ金属脱入脱離を示さず、かつ、ドープされた金属酸化物、(態様d)リチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離が可能であり、かつ、ドープされた金属酸化物という4つの態様に分類することができる。結着物質について、いずれの態様を選択するかは、電極板(I−i)あるいは電極板(I−ii)の具体的な実施内容を勘案し、適宜決定してよい。   The metal oxide contained in the binder material in the electrode plate I of the present invention is (aspect a) a metal oxide that does not show insertion / extraction of alkali metal ions such as lithium and is not doped, (aspect b) lithium An alkali metal ion insertion and desorption such as, and an undoped metal oxide, (aspect c) an alkali metal desorption and desorption such as lithium, and a doped metal oxide ( Aspect d) Alkali metal ions such as lithium can be inserted and desorbed, and can be classified into four aspects: doped metal oxides. Which mode should be selected for the binding material may be appropriately determined in consideration of the specific implementation of the electrode plate (Ii) or the electrode plate (I-ii).

尚、本明細書において、リチウムイオン挿入脱離可能な金属酸化物であって、ドープされた金属酸化物(即ち、上記(態様d)に示される金属酸化物)を含む結着物質に関する説明は、リチウムをその他のアルカリ金属に変更することにより、本発明の電極板におけるリチウムイオン二次電池用電極板以外のアルカリ金属イオン二次電池用電極板にも適用され得る。
また、上記態様dに示される金属酸化物は、上述するドープされた活物質粒子に関する金属化合物である金属酸化物の記載が適宜転用されるため、ここでは説明を割愛する。
また、結着物質に含まれる金属酸化物に関する「半金属元素および典型金属元素」についても、上述する活物質粒子に関し記載する事項が転用されるため、ここでは説明を割愛する。
Note that in this specification, a description of a binder substance that is a metal oxide capable of inserting and removing lithium ions and includes a doped metal oxide (that is, the metal oxide shown in the above (aspect d)) By changing lithium to another alkali metal, the electrode plate of the present invention can be applied to an electrode plate for an alkali metal ion secondary battery other than the electrode plate for a lithium ion secondary battery.
Moreover, since the description of the metal oxide which is a metal compound regarding the doped active material particle | grains mentioned above is diverted suitably as for the metal oxide shown by the said aspect d, description is omitted here.
In addition, regarding “metalloid element and typical metal element” relating to the metal oxide contained in the binder, the matters described with respect to the above-described active material particles are diverted, and thus the description thereof is omitted here.

(イ)結着物質の作用
本発明の第1の態様の非水電解液二次電池用電極板において、活物質粒子が結着物質により集電体上に固着される、という場合には、以下の2つの固着の態様が含まれる。即ち、該固着の1つの態様は、被固着物間(例えば、活物質粒子間、活物質粒子と集電体表面との間、あるいは導電材を使用する場合には、導電材と活物質粒子間、導電材粒子間など)に、結着物質に含まれる金属酸化物を介して両者を固着させる場合(以下、「固着態様1」ということがある)と、被固着物同士が直接接触し、接触部分を囲んで結着物質が存在することによって被固着物同士を固着させる場合(以下、「固着態様2」ということがある)とが含まれる。本発明の電極板Iの多くでは、上記固着態様1及び2のいずれか、あるいは双方が、電極活物質層中に存在する。特に、電極活物質層中に含まれる活物質粒子や導電材粒子の粒子径が小さくなるほど、固着態様2が増える傾向にある。
(I) Action of binder substance In the electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the first aspect of the present invention, when the active material particles are fixed on the current collector by the binder substance, The following two fixing modes are included. That is, one aspect of the fixing is between the adherends (for example, between the active material particles, between the active material particles and the current collector surface, or when using a conductive material, the conductive material and the active material particles). Between the conductive material particles, etc.) via the metal oxide contained in the binding material (hereinafter sometimes referred to as “fixing mode 1”), the objects to be bonded are in direct contact with each other. The case where the adherends are fixed by surrounding the contact portion and the binding substance is present (hereinafter also referred to as “fixing mode 2”) is included. In many of the electrode plates I of the present invention, either one or both of the fixing modes 1 and 2 are present in the electrode active material layer. In particular, the sticking mode 2 tends to increase as the particle diameter of the active material particles and conductive material particles contained in the electrode active material layer decreases.

本発明の電極板Iでは、電極活物質層において、上記固着態様1及び2のいずれか、あるいは双方が存在する場合には、導電性の向上の点で優れた効果を発揮する。上記効果を理解するために、導電材粒子を含む電極活物質層において、特に導電材粒子間の固着に着目する。導電材粒子同士が、上記固着態様1によって固着されている場合、結着物質に金属酸化物が含まれるため、従来の樹脂製結着材に比べて、導電材粒子間での電子のやりとりの障害となり難い。更に、導電材粒子同士が、上記固着態様2によって固着されている場合には、粒子同士は直接に接しているため、当然に電子の流れがスムーズであり、優れた導電性が発揮される。このような効果は、導電材粒子と活物質粒子間との固着に関しても、同様のことがいえる。加えて、集電体と電極活物質層との境界においても、集電体面と、活物質粒子や導電材粒子とが、結着物質を介して固着されるか、あるいはこれらが直接に接触して接触部分の周囲に結着物質が存在することによって固着される。そのため、前述と同様の理由で、集電体と電極活物質層間の電子の流れがスムーズになる。
即ち、本発明の電極板Iは、金属酸化物が結着物質として電極活物質層中に存在し、かつ、固着態様1及び/又は固着態様2によって電極活物質層中に含まれる種々の材料が固着されることにより電気抵抗を低く保つことが可能となる、特に固着態様1と固着態様2が混在することが好ましい。尚、上記金属酸化物が導電性の極めて低い酸化チタンの場合であっても樹脂性結着材と対比して、上記電子の流れがスムーズになり、その結果、本発明の電極板Iは優れた出入力特性を発揮し得る。したがって、電極板Iにおける電極活物質層は、導電材を含有しない態様、あるいは導電材の含有量を従来よりも有意に減量する態様を選択してもよい。一方、上述のとおり、本発明の電極体Iは導電材の使用なしに充放電可能であるところ、さらに積極的に導電材を電極活物質層中に含有させることにより、電極板の出入力特性を著しく向上させることが可能である。
In the electrode plate I of the present invention, when either or both of the fixing modes 1 and 2 are present in the electrode active material layer, an excellent effect in terms of improving the conductivity is exhibited. In order to understand the above effect, attention is paid particularly to the adhesion between the conductive material particles in the electrode active material layer containing the conductive material particles. When the conductive material particles are fixed to each other according to the fixing mode 1, since the metal oxide is included in the binding substance, the exchange of electrons between the conductive material particles is larger than that of the conventional resin binder. Hard to become an obstacle. Further, when the conductive material particles are fixed by the fixing mode 2, the particles are in direct contact with each other, so that the flow of electrons is naturally smooth and excellent conductivity is exhibited. Such an effect can be said to be the same for the adhesion between the conductive material particles and the active material particles. In addition, even at the boundary between the current collector and the electrode active material layer, the current collector surface and the active material particles or the conductive material particles are fixed through the binder, or they are in direct contact with each other. Then, it is fixed by the presence of the binding substance around the contact portion. Therefore, for the same reason as described above, the flow of electrons between the current collector and the electrode active material layer becomes smooth.
That is, in the electrode plate I of the present invention, the metal oxide is present in the electrode active material layer as a binder, and various materials are included in the electrode active material layer according to the fixing mode 1 and / or the fixing mode 2. It is preferable that the fixing mode 1 and the fixing mode 2 are mixed, because it is possible to keep the electric resistance low by fixing. Even when the metal oxide is titanium oxide having a very low conductivity, the electron flow is smooth as compared with the resinous binder, and as a result, the electrode plate I of the present invention is excellent. It can exhibit the input / output characteristics. Therefore, the electrode active material layer in the electrode plate I may select an aspect that does not contain a conductive material, or an aspect that significantly reduces the content of the conductive material as compared with the conventional case. On the other hand, as described above, the electrode body I of the present invention can be charged and discharged without the use of a conductive material, and by further positively containing the conductive material in the electrode active material layer, the input / output characteristics of the electrode plate Can be significantly improved.

(ロ)結着物質の成分
結着物質は、活物質粒子を集電体上に固着する作用を有する金属酸化物を含むものであれば、特に限定されない。中でも、上記結着物質が、リチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離を示す金属酸化物を含むものである場合、該結着物質は、活物質としても作用することが可能であり、実質的に本発明の二次電池の電極容量の増大に貢献することが可能となる。従来の電極活物質層において樹脂製結着材は単に結着作用を有するのみであったが、本発明の電極板Iにおいて、結着物質として固着する作用を有し、かつリチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離を示す金属酸化物を選択して電極活物質層中に含有させる場合には、本発明の非水電解液二次電池の電極容量を増大させることが可能になる。尚、本発明における結着物質を形成する金属酸化物には、金属元素含有リン酸化合物が含まれる。
(B) Binder Substance Component The binder substance is not particularly limited as long as it contains a metal oxide having an action of fixing the active material particles on the current collector. In particular, when the binding material includes a metal oxide exhibiting alkali metal ion insertion / release, such as lithium, the binding material can also act as an active material, and the present invention substantially It is possible to contribute to an increase in the electrode capacity of the secondary battery. In the conventional electrode active material layer, the resin binder only has a binding action, but in the electrode plate I of the present invention, it has an action of fixing as a binding substance and is an alkali metal such as lithium. When a metal oxide exhibiting ion insertion / desorption is selected and contained in the electrode active material layer, the electrode capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be increased. The metal oxide that forms the binding substance in the present invention includes a metal element-containing phosphate compound.

本発明の電極板Iにおける結着物質に関し、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされている金属酸化物を選択するか、上記元素でドープされていない金属酸化物を選択するかは、電極板(I−i)あるいは電極板(I−ii)の具体的な実施内容を勘案し、適宜決定してよい。   Regarding the binding material in the electrode plate I of the present invention, a metal oxide doped with one or more elements selected from a semi-metal element and a typical metal element is selected or doped with the above elements Whether to select a non-metal oxide may be appropriately determined in consideration of the specific implementation contents of the electrode plate (I-i) or the electrode plate (I-ii).

ドープされていない金属酸化物:
まず、結着物質に含まれる金属酸化物に関し、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていない金属酸化物について説明する。
Undoped metal oxide:
First, regarding a metal oxide contained in a binder, a metal oxide that is not doped with one or more elements selected from a semimetal element and a typical metal element will be described.

(態様a)リチウムなどのアルカリ金属の挿入脱離を示さず、かつ、ドープされていない金属酸化物の態様:
上記電極活物質層中に含有される上記金属酸化物は、金属元素に結合する酸素元素を有する化合物であればよく、このような条件を満たす限り、一般的に金属と理解される元素の酸化物であれば、特に限定されない。上記金属元素の酸化物とは、上記金属元素のうちのいずれか1つに酸素が結合した金属酸化物、あるいは前述する金属元素から選択される2以上の金属元素を含む複合金属酸化物のいずれであってもよい。
上記金属酸化物の具体例としては、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、及びCeなどの金属元素の1種の金属酸化物、又は2種以上の金属元素を含む複合金属酸化物とすることができる。
(Embodiment a) Embodiment of an undoped metal oxide that does not show insertion / extraction of an alkali metal such as lithium:
The metal oxide contained in the electrode active material layer may be a compound having an oxygen element bonded to a metal element. As long as such a condition is satisfied, oxidation of an element generally understood as a metal is performed. If it is a thing, it will not specifically limit. The oxide of the metal element is any of a metal oxide in which oxygen is bonded to any one of the metal elements, or a complex metal oxide containing two or more metal elements selected from the metal elements described above. It may be.
Specific examples of the metal oxide include 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, One metal oxide of metal elements such as Pb, Bi, Fr, Ra, and Ce, or a composite metal oxide containing two or more metal elements can be used.

上記元素の金属酸化物のうちリチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離を示さない金属酸化物として、金属元素のうちのいずれか1つに酸素が結合した金属酸化物の例としては、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化スカンジウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ガリウム、酸化ストロンチウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化セリウムなどを挙げることができ、2以上の金属元素が含有される複合金属酸化物としては、例えば、ガドリニウムが置換された酸化セリウム、イットリウムが置換された酸化ジルコニウム、鉄とチタンの混合酸化物、インジウムとスズが混合された酸化物、リチウムが置換された酸化ニッケルなどを挙げることができる。   Examples of metal oxides that do not exhibit insertion or desorption of alkali metal ions such as lithium among the metal oxides of the above elements include metal oxides in which oxygen is bonded to any one of the metal elements, sodium oxide, Magnesium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, potassium oxide, calcium oxide, scandium oxide, titanium oxide, vanadium oxide, chromium oxide, manganese oxide, iron oxide, cobalt oxide, nickel oxide, zinc oxide, gallium oxide, strontium oxide, yttrium oxide , Zirconium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, tantalum oxide, tungsten oxide, cerium oxide, and the like. Examples of the composite metal oxide containing two or more metal elements include cerium oxide in which gadolinium is substituted. Yttrium substituted acid Zirconium, mixed oxides of iron and titanium, oxides of indium and tin are mixed, lithium and the like nickel oxide substituted.

(態様b)リチウムなどのアルカリ金属の挿入脱離が可能であり、かつ、ドープされていない金属酸化物の態様:
態様bの金属酸化物は、上述において説明する活物質粒子に含まれるアルカリ金属イオン挿入脱離を示し、且つ、ドープされていない金属酸化物と同様のものを適宜用いることができる。
即ち、態様bの金属酸化物は、金属元素に結合する酸素元素を有する化合物であり、且つ、アルカリ金属イオン挿入脱理が可能な金属酸化物であればよく、このような条件を満たす限り、一般的に金属と理解される元素の酸化物であれば、特に限定されない。
特に、態様bの金属酸化物として、リチウム複合酸化物を選択した場合、本発明の電極板は、リチウムイオン二次電池における電極板として、好適に使用し得るために望ましい。中でも上記金属酸化物が、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、及びチタンの中から選択される、いずれか1種以上の金属とリチウムとの複合酸化物である場合には、リチウムイオン二次電池に好適な電極板を提供することができるため好ましい。リチウムイオン二次電池用電極板における電極活物質層において、該金属酸化物を結着物質として作用させるとともに、活物質としても作用させ得るため、出入力特性が向上し、かつ電極容量が増大した電極板を提供することが可能となる。また同様の理由から、リチウム以外のアルカリ金属イオン二次電池の場合においても、適切なアルカリ金属と、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、及びチタンの中から選択される、いずれか1種以上の金属等の複合坂物が、結着物質に含まれる金属酸化物として選択されることが好ましい。
(Aspect b) An aspect of an undoped metal oxide capable of insertion / extraction of an alkali metal such as lithium:
As the metal oxide of the aspect b, an alkali metal ion insertion / extraction contained in the active material particles described above can be used as appropriate, and the same metal oxide as the undoped metal oxide can be used.
That is, the metal oxide of aspect b is a compound having an oxygen element that binds to a metal element, and may be a metal oxide capable of alkali metal ion insertion and removal. There is no particular limitation as long as it is an oxide of an element generally understood as a metal.
In particular, when a lithium composite oxide is selected as the metal oxide of aspect b, the electrode plate of the present invention is desirable because it can be suitably used as an electrode plate in a lithium ion secondary battery. In particular, when the metal oxide is a composite oxide of at least one metal selected from cobalt, nickel, manganese, iron, and titanium, lithium ion secondary battery Since a suitable electrode plate can be provided, it is preferable. In the electrode active material layer in the electrode plate for a lithium ion secondary battery, the metal oxide can act as a binder and can also act as an active material, thereby improving the input / output characteristics and increasing the electrode capacity. An electrode plate can be provided. For the same reason, in the case of an alkali metal ion secondary battery other than lithium, any one or more metals selected from an appropriate alkali metal and cobalt, nickel, manganese, iron, and titanium are used. It is preferable that a composite slope such as is selected as the metal oxide contained in the binder.

上記態様bにおける金属酸化物は、上述において説明する活物質粒子に含まれる金属化合物と同様に、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、鉄酸リチウム、チタン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、酸化バナジウムなどのリチウム複合酸化物などを挙げることができる。具体的な化学式としては例えば、LiCoO、LiMn、LiNiO、LiFeO、LiTiO、LiTi12、V、LiFePOなどを挙げることができる。ただし、上述は例示であって本発明を限定するものではない。また、上記態様bにおける金属酸化物におけるその他の例としては、リチウムイオン挿入脱離を示すLiTi12などチタン酸リチウムを挙げることができるがこれに限定されない。 The metal oxide in the above-described aspect b is similar to the metal compound contained in the active material particles described above, lithium cobaltate, lithium manganate, lithium nickelate, lithium ferrate, lithium titanate, lithium iron phosphate, Examples thereof include lithium composite oxides such as vanadium oxide. Specific formulas for example, and the like LiCoO 2, LiMn 2 O 4, LiNiO 2, LiFeO 2, LiTiO 2, Li 4 Ti 5 O 12, V 2 O 5, LiFePO 4. However, the above is an example and does not limit the present invention. Other examples of the metal oxide in the above-described embodiment b include lithium titanate such as Li 4 Ti 5 O 12 exhibiting lithium ion insertion / extraction, but are not limited thereto.

また本発明の電極板が、リチウム以外のアルカリ金属イオン二次電池の電極板である場合には、態様bにおける金属酸化物としては、リチウム以外のアルカリ金属イオン挿入脱離を示す金属酸化物を適宜選択してよい。   In the case where the electrode plate of the present invention is an electrode plate of an alkali metal ion secondary battery other than lithium, the metal oxide in aspect b is a metal oxide exhibiting alkali metal ion insertion / extraction other than lithium. You may select suitably.

特に、導電性を有するLiCoO、LiMnなどの金属酸化物が、結着物質として、活物質粒子表面あるいは活物質粒子間に存在することによって、電極活物質層内における導電性をも向上させることができるため、本発明の電極板Iの出入力特性を向上させることができる。また、結着物質が導電性を有する場合には、別途添加される導電材の添加量を低減させることができるため、体積あたりの活物質粒子量を増加させることができ、この結果、電極容量の増大を図ることができる。 In particular, the presence of a conductive metal oxide such as LiCoO 2 or LiMn 2 O 4 as a binding material on the surface of the active material particles or between the active material particles can provide conductivity in the electrode active material layer. Since it can improve, the input-output characteristic of the electrode plate I of this invention can be improved. In addition, when the binder material has conductivity, the amount of conductive material added separately can be reduced, so that the amount of active material particles per volume can be increased. As a result, the electrode capacity Can be increased.

ドープされた金属酸化物:
次に、結着物質に含まれる金属酸化物に関し、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされた金属酸化物について説明する。尚、ドープされた金属酸化物とは、ドープされる前の金属酸化物の結晶状態を維持しつつ、その一部の金属元素が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素で置換されている金属酸化物を意味する。このとき、金属酸化物は、結晶性であると、アモルファスの状態であるとを問わない。
Doped metal oxide:
Next, metal oxides doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements will be described with respect to metal oxides contained in the binder material. The doped metal oxide is one or two selected from a semimetal element and a typical metal element while maintaining a crystalline state of the metal oxide before doping. It means a metal oxide substituted with the above elements. At this time, it does not matter whether the metal oxide is crystalline or amorphous.

(態様c)リチウムなどのアルカリ金属の挿入脱離を示さず、かつ、ドープされた金属酸化物の態様:
リチウムイオンなどのアルカリ金属の挿入脱離を示さない金属酸化物であって、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされた金属酸化物としては、上述するリチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離を示さない金属酸化物における任意の金属元素の一部と、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素とが置換されたものが挙げられる。
(Embodiment c) Embodiment of doped metal oxide that does not show insertion / extraction of an alkali metal such as lithium:
Examples of metal oxides that do not show insertion / extraction of alkali metals such as lithium ions and that are doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements include: A part of any metal element in a metal oxide that does not exhibit alkali metal ion insertion / extraction, such as lithium, is replaced with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements Things.

ドープされた金属酸化物であって、リチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離を示さない金属酸化物の例としては、チタン酸化物をベースとし、該チタン酸化物の結晶構造を維持しつつ、チタンの一部が珪素に置換された珪素チタン酸化物を挙げることができる。同様に、イットリウムジルコニウム酸化物などを挙げることができる。ただし上記例示は何ら本発明の電極板Iを制限するものではない。   Examples of doped metal oxides that do not exhibit alkali metal ion insertion / extraction, such as lithium, are based on titanium oxide, while maintaining the crystal structure of the titanium oxide, A silicon titanium oxide in which a part of the silicon is replaced by silicon can be given. Similarly, yttrium zirconium oxide can be used. However, the above examples do not limit the electrode plate I of the present invention.

(態様d)リチウムなどのアルカリ金属の挿入脱離が可能であり、かつ、ドープされた金属酸化物の態様:
リチウムイオンなどのアルカリ金属の挿入脱離を示す金属酸化物であって、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされた金属酸化物としては、上述する活物質粒子を形成する金属化合物においてリチウムなどのアルカリ金属以外の任意の金属元素の一部と、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素とが置換された金属酸化物が挙げられる。
(Aspect d) Aspects of doped metal oxide capable of insertion / extraction of an alkali metal such as lithium:
Examples of metal oxides that exhibit insertion / extraction of alkali metals such as lithium ions and that are doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements are described above. Metal in which a part of an arbitrary metal element other than alkali metal such as lithium and one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements are substituted in the metal compound forming the active material particles An oxide is mentioned.

ドープされた金属酸化物であって、リチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離を示す金属酸化物の例は、上述するドープされた活物質粒子と同様に、Mを上記半金属元素又は典型金属元素として例示すると、LiMCo1−X、LiMMn2−X、LiMNi1−X、LiMFe1−X、LiMTi1−X、LiMFe1−XPO等が挙げられる。また、上記半金属元素又は典型金属元素がドープされた活物質粒子の具体例としては、リチウムマンガン複合酸化物として、LiAlMn2−X、LiBMn2−X、LiNaMn2−X、LiMgMn2−X等が、リチウムコバルト複合酸化物として、LiSiCo1−X、LiPCo1−X、LiSnCo1−X、LiCaCo1−X、等を挙げることができる。尚、上記化学式中、好ましいXは、0.1≦X≦0.3である。態様dである金属酸化物についての説明は、上述において説明するドープされた活物質粒子に含まれる金属酸化物に関する説明から適宜引用することができるため、これ以上の説明はここでは割愛する。 Examples of metal oxides which are doped metal oxides and exhibit alkali metal ion insertion / extraction such as lithium are the same as the above-described doped active material particles, and M is the above-mentioned metalloid element or typical metal element. As examples, LiM X Co 1-X O 2 , LiM X Mn 2 -X O 4 , LiM X Ni 1-X O 2 , LiM X Fe 1-X O 2 , LiM X Ti 1-X O 2 , LiM X Fe 1-X PO 4 and the like. Further, specific examples of the active material particles doped with the metalloid element or the typical metal element include LiAl X Mn 2 -X O 4 , LiB X Mn 2 -X O 4 , LiNa X as a lithium manganese composite oxide. Mn 2-X O 4, LiMg X Mn 2-X O 4 and the like, as the lithium-cobalt composite oxide, LiSi X Co 1-X O 2, LiP X Co 1-X O 2, LiSn X Co 1-X O 2 , LiCa X Co 1-X O 2 , and the like. In addition, in said chemical formula, preferable X is 0.1 <= X <= 0.3. Since the description about the metal oxide which is the aspect d can be suitably quoted from the description regarding the metal oxide contained in the doped active material particle | grains demonstrated above, further description is omitted here.

活物質粒子に含まれる金属化合物と、結着物質に含まれる金属酸化物との同一性:
結着物質に含まれる金属酸化物が、リチウムなどのアルカリ金属の挿入脱離が可能な金属酸化物である場合に、該金属酸化物とこれを組み合わされる活物質粒子に含まれる金属化合物とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
正極活物質粒子に主として含まれる金属化合物と、これに組み合わされる結着物質に主として含まれる金属酸化物とが同一の化合物である場合、及び、負極活物質粒子に主として含まれる金属化合物と、これに組み合わされる結着物質に主として含まれる金属酸化物とが同一の化合物である場合は、電極板の電極容量の増大の観点から好ましい。特に、活物質粒子がマンガン酸リチウム粒子であって、結着物質もマンガン酸リチウムである場合には、出入力特性が特に優れているので望ましい。このとき、活物質粒子であるマンガン酸リチウムおよび/または結着物質を形成するマンガン酸リチウムに、半金属元素及び/又は典型金属元素がドープされる。
Identity between the metal compound contained in the active material particles and the metal oxide contained in the binder material:
When the metal oxide contained in the binder is a metal oxide capable of inserting and releasing alkali metals such as lithium, the metal compound contained in the active material particles combined with the metal oxide is May be the same or different.
When the metal compound mainly contained in the positive electrode active material particle and the metal oxide mainly contained in the binder material combined therewith are the same compound, and the metal compound mainly contained in the negative electrode active material particle, In the case where the metal oxide mainly contained in the binding material combined with is the same compound, it is preferable from the viewpoint of increasing the electrode capacity of the electrode plate. In particular, when the active material particles are lithium manganate particles and the binder material is also lithium manganate, it is desirable because the input / output characteristics are particularly excellent. At this time, the lithium metal manganate that is the active material particles and / or the lithium manganate that forms the binder material is doped with a metalloid element and / or a typical metal element.

一方、電池を用いて作動される装置には、装置ごとの電圧の規格がある。また、電池における電極板にも固有の電位(電位差)が存在し、該電位は、主として電極活物質層中に含有される活物質の電位により決定される。電極活物質層中に活物質粒子と、活物質となりうる金属酸化物(結着物質)とが存在する場合には、該活物質粒子に主として含まれる金属化合物と該金属酸化物とが同一の化合物である場合には、示される電位も等しいものとなる。その結果、該金属酸化物も、活物質として上記活物質粒子と同様に充放電時においてリチウムイオンの出し入れに関与することとなり、本発明の電極板Iの電極容量を増大させ、ひいては、本発明の二次電池電極の容量を増大させることが可能である。一方、上記活物質粒子に主として含まれる金属化合物と、上記金属酸化物とが異なる化合物であり、したがって電位も異なる組み合わせの場合には、上記金属酸化物の電位と、該電池が用いられる装置の電圧の規格によって、該金属酸化物が活物質として作用する場合としない場合とがある。   On the other hand, a device operated using a battery has a voltage standard for each device. In addition, an inherent potential (potential difference) also exists in the electrode plate of the battery, and this potential is mainly determined by the potential of the active material contained in the electrode active material layer. When active material particles and a metal oxide (binding material) that can be an active material are present in the electrode active material layer, the metal compound mainly contained in the active material particles and the metal oxide are the same. In the case of compounds, the potentials shown are also equal. As a result, the metal oxide also participates in the insertion / extraction of lithium ions at the time of charging / discharging as the active material particles as the active material, thereby increasing the electrode capacity of the electrode plate I of the present invention, and thus the present invention. It is possible to increase the capacity of the secondary battery electrode. On the other hand, in the case where the metal compound mainly contained in the active material particles is different from the metal oxide, and therefore has a different potential, the potential of the metal oxide and the device in which the battery is used Depending on voltage standards, the metal oxide may or may not act as an active material.

本発明の電極板Iにおいて、活物質粒子に主として含まれる金属化合物と、金属酸化物とが同一の化合物であるとは、ドープされた元素を除き、両者の化学組成が同じであることを意味する。上記活物質粒子に主として含まれる金属化合物および上記結着物質に主として含まれる金属酸化物とは、活物質粒子あるいは結着物質を形成する金属酸化物の結晶構造を支配する化合物のことを意味する。同一の化合物として認識される上記活物質粒子に主として含まれる金属化合物および上記結着物質に主として含まれる金属酸化物は、化学組成に示される組成比率が、完全に同じものだけでなく、本発明の電極板Iの効果を損なわない範囲において異なっていてもよい。上記活物質粒子に主として含まれる金属化合物と上記結着物質に主として含まれる金属酸化物とが同一の化合物であることを、化学組成の分析以外の別な手段で判断する方法として、化合物の結晶構造により確認することができる。即ち、透過型電子顕微鏡で、活物質粒子である化合物と、金属酸化物である化合物とを観察し、2つの化合物の結晶構造が同じであれば、両者は同一の化合物と判断することができる。ここで結晶構造が同一とは、結晶構造が同一の結晶相に含まれる場合を意味する。換言すると、活物質粒子と金属酸化物とが同一でないという場合は、両者の結晶構造が、それぞれ異なる結晶相に位置する場合をいい、結晶格子の対照性の差異に基づく狭義の否同一性を意図するものではない。   In the electrode plate I of the present invention, the fact that the metal compound mainly contained in the active material particles and the metal oxide are the same compound means that the chemical composition of both is the same except for doped elements. To do. The metal compound mainly contained in the active material particles and the metal oxide mainly contained in the binder material mean compounds that control the crystal structure of the metal oxide forming the active material particles or the binder material. . The metal compound mainly contained in the active material particles recognized as the same compound and the metal oxide mainly contained in the binder material have not only the same composition ratio shown in the chemical composition but also the present invention. The electrode plate I may be different as long as the effect of the electrode plate I is not impaired. As another method for determining that the metal compound mainly contained in the active material particles and the metal oxide mainly contained in the binder material are the same compound by another means other than the analysis of chemical composition, a compound crystal It can be confirmed by the structure. That is, when a compound that is an active material particle and a compound that is a metal oxide are observed with a transmission electron microscope and the crystal structures of the two compounds are the same, they can be determined to be the same compound. . Here, the same crystal structure means that the crystal structure is included in the same crystal phase. In other words, when the active material particles and the metal oxide are not the same, the crystal structures of the two are located in different crystal phases, and the narrowly defined identity based on the difference in the contrast of the crystal lattices. Not intended.

(ハ)金属酸化物の充放電電位
本発明の電極板Iにおいて、結着物質に含まれる金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離可能な金属酸化物である場合に、該金属酸化物が活物質として作用させるための条件について、以下に具体例を用いて説明する。
本発明の電極板Iを用いて作製された電池において、活物質粒子の電位が3.7V、結着物質である金属酸化物の電位が4.5Vである場合に該電池を、電圧の規格が3.7Vの装置に用いると、上記金属酸化物がリチウムイオンの挿入脱離を示す電圧まで至らないため該金属酸化物は充放電に貢献しない(即ち、活物質として作用しない)。一方、本発明の電極板Iを用いて作製された電池において、活物質粒子の電位が3.7V、結着物質である金属酸化物の電位が3.4Vである場合に、該電池を電圧の規格が3.7Vの装置に用いると、上記金属酸化物がリチウムイオンの挿入脱離を示し充放電に貢献する(即ち、活物質として作用する)。ただし後者の例は、活物質粒子の電位と金属酸化物の電位の差だけ、電力のロスが発生する。
したがって、電池の放電容量(以下、電池の放電容量を単に「電池容量」ということがある)増大の観点からは、本発明の電極板Iにおける結着物質である金属酸化物は、リチウムイオン挿入脱離を示す金属酸化物であって、活物質粒子以下の電位を示す金属酸化物であることが好ましく、特に、活物質粒子と等しい電位を示す金属酸化物であることがより好ましい。
(C) Charging / discharging potential of metal oxide In the electrode plate I of the present invention, when the metal oxide contained in the binder material is a metal oxide capable of inserting and releasing alkali metal ions, the metal oxide The conditions for making it act as an active material are demonstrated using a specific example below.
In the battery manufactured using the electrode plate I of the present invention, when the potential of the active material particles is 3.7 V and the potential of the metal oxide as the binding material is 4.5 V, the battery is When used in a 3.7 V device, the metal oxide does not contribute to charge / discharge (ie, does not act as an active material) because the metal oxide does not reach a voltage indicating insertion / extraction of lithium ions. On the other hand, in the battery manufactured using the electrode plate I of the present invention, when the potential of the active material particles is 3.7 V and the potential of the metal oxide as the binding material is 3.4 V, the battery is charged with a voltage. When this is used in a device having a standard of 3.7 V, the metal oxide exhibits insertion and desorption of lithium ions and contributes to charge and discharge (that is, acts as an active material). However, in the latter example, power loss is generated by the difference between the potential of the active material particles and the potential of the metal oxide.
Therefore, from the viewpoint of increasing the discharge capacity of the battery (hereinafter, the discharge capacity of the battery may be simply referred to as “battery capacity”), the metal oxide as the binding material in the electrode plate I of the present invention is lithium ion insertion. A metal oxide exhibiting desorption, preferably a metal oxide exhibiting a potential equal to or lower than that of the active material particles, and more preferably a metal oxide exhibiting a potential equal to that of the active material particles.

(1−3)結着物質のリチウムイオン挿入脱離
本発明の電極板Iにおいて、電極活物質層に含まれる1つの活物質粒子に着目した場合に、結着物質は、該活物質粒子の表面の少なくとも一部を覆って存在していてもよい。このとき、該結着物質は、非水電解液と接触可能な露出面を有している状態で存在していてもよい。この場合、結着物質には、上記固着態様1あるいは2において、一部の表面が非水電解液に接触可能に露出している結着物質、及び、他の活物質粒子、導電材、集電体などには接しておらず、1つの活物質粒子の表面の一部のみを覆っている結着物質も含まれる。
本発明の電極板Iを使用する電池を作動させる場合に、活物質粒子の表面の少なくとも一部を覆い、かつ、非水電解液と接触可能な露出面を有している結着物質が活物質として作用する場合には、活物質粒子に先んじて、あるいは活物質粒子と並行して結着物質においてもリチウムイオン挿入脱離を生じさせることができる。このように、結着物質が活物質として作用する場合に、該結着物質により、充電時に損失したリチウムイオンが補填されると推定される上、出入力特性の向上の観点からも、好ましい。
(1-3) Lithium ion insertion / desorption of binding material In the electrode plate I of the present invention, when attention is paid to one active material particle contained in the electrode active material layer, the binding material It may be present covering at least part of the surface. At this time, the binder may be present in a state having an exposed surface that can come into contact with the non-aqueous electrolyte. In this case, the binding material includes a binding material in which a part of the surface is exposed to be in contact with the non-aqueous electrolyte in the fixing mode 1 or 2, and other active material particles, a conductive material, a collection material, and the like. Also included is a binding material that is not in contact with an electric body or the like and covers only a part of the surface of one active material particle.
When a battery using the electrode plate I of the present invention is operated, a binding material that covers at least a part of the surface of the active material particles and has an exposed surface that can come into contact with the non-aqueous electrolyte is activated. In the case of acting as a substance, lithium ion insertion / extraction can also occur in the binder material prior to the active material particles or in parallel with the active material particles. Thus, when the binding material acts as an active material, it is presumed that the binding material compensates for lithium ions lost during charging, and is also preferable from the viewpoint of improving the input / output characteristics.

本発明の電極板Iにおいて、結着物質が、リチウムイオン挿入脱離を示すものであるか否かは、電気化学測定法(サイクリックボルタンメトリー法)(以下、CV試験ということがある)により確認することができる。
上記結着物質が、リチウムイオン挿入脱離を示すものであるか否かは、結着物質に含まれる金属酸化物の作用による。具体的には、結着物質に含まれる金属酸化物の適切な電圧範囲において、電極電位が設定され、測定が実施される。例えば金属酸化物が、LiMnであれば3.0Vから4.3Vまで掃引したのち、再び3.0Vまで戻す作業を3回程度繰り返す。走査速度は1mV/秒が好ましい。例えば金属酸化物が、LiMnであれば、サイクリックボルタモグラムにおいて、約3.9V付近にLiMnのLi脱離反応に相当する酸化ピークが出現し、約4.1V付近にLi挿入反応に相当する還元ピークが出現する。上記ピークの出現によって、LiMnのリチウムイオン挿入脱離が確認される。LiMnを用いた際のサイクリックボルタモグラムにおいて2回目のサイクル結果を図1に示す。尚、適切な電圧範囲とは、サイクリックボルタンメトリー試験において、試験に用いられる金属酸化物におけるリチウムイオンの挿入脱離を示すピークの有無が確認できる程度の電圧範囲を意味する。
In the electrode plate I of the present invention, whether or not the binding substance exhibits lithium ion insertion / extraction is confirmed by an electrochemical measurement method (cyclic voltammetry method) (hereinafter sometimes referred to as CV test). can do.
Whether or not the binding substance exhibits lithium ion insertion / extraction depends on the action of the metal oxide contained in the binding substance. Specifically, the electrode potential is set and measurement is performed in an appropriate voltage range of the metal oxide contained in the binder. For example, if the metal oxide is LiMn 2 O 4 , the operation of sweeping from 3.0 V to 4.3 V and then returning to 3.0 V is repeated about three times. The scanning speed is preferably 1 mV / sec. For example, if the metal oxide is LiMn 2 O 4 , in the cyclic voltammogram, an oxidation peak corresponding to the Li elimination reaction of LiMn 2 O 4 appears in the vicinity of about 3.9 V, and Li in the vicinity of about 4.1 V. A reduction peak corresponding to the insertion reaction appears. The appearance of the peak confirms lithium ion insertion / desorption of LiMn 2 O 4 . FIG. 1 shows the second cycle result in the cyclic voltammogram when LiMn 2 O 4 is used. The appropriate voltage range means a voltage range in which the presence or absence of a peak indicating insertion / extraction of lithium ions in the metal oxide used in the test can be confirmed in the cyclic voltammetry test.

一方、リチウムイオン挿入脱離を示さない金属酸化物の例として、酸化鉄を用いて同様にサイクリックボルタンメトリー試験を実施した場合には、サイクリックボルタモグラムには、ピークが検出されない。酸化鉄を用いた際のサイクリックボルタモグラムにおいて2回目のサイクル結果を図2に示す。
電極活物質層中に含有が予定される金属酸化物のリチウムイオン挿入脱離の有無は、前述のとおり確認することができる。したがって、本発明の電極板Iを製造するにあたり、リチウムイオン挿入脱離を示すか否かを予め確認した上で、電極活物質層中における結着物質に含まれる金属酸化物として決定することができる。一方、すでに完成された電極板における結着物質中にリチウムイオン挿入脱離を示す金属酸化物が含有されているか否かについては、例えば、以下の確認を行うことができる。即ち、電極活物質層を削ってサンプルを作製し、該サンプルの組成分析を実施することにより、サンプル中に、いかなる金属酸化物が含有されているかを推定する。そして、推定された金属酸化物よりなる塗膜を、ガラスなどの基板上に形成し、これをサイクリックボルタンメトリー試験に供することにより、該金属酸化物がリチウムイオン挿入脱離を示すか示さないかを確認することができる。あるいは、既に完成された電極板における電極活物質層を透過型電子顕微鏡で観察し、結着物質に含まれる金属酸化物の結晶格子が、従来公知の活物質として知られる化合物の結晶格子と同様であれば、該結着物質に含まれる金属酸化物は、リチウムイオン挿入脱離を示す金属酸化物であると判断することができる。尚、上述するCV試験による確認は、結着物質に含まれる金属酸化物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされている場合であっても同様に実施することができる。
On the other hand, as an example of a metal oxide that does not exhibit lithium ion insertion / extraction, when a cyclic voltammetry test is similarly performed using iron oxide, no peak is detected in the cyclic voltammogram. FIG. 2 shows the results of the second cycle in the cyclic voltammogram when using iron oxide.
The presence or absence of lithium ion insertion / extraction of the metal oxide to be contained in the electrode active material layer can be confirmed as described above. Therefore, in manufacturing the electrode plate I of the present invention, it is determined in advance whether or not lithium ion insertion / extraction is exhibited, and then determined as a metal oxide contained in the binder in the electrode active material layer. it can. On the other hand, for example, the following confirmation can be performed as to whether or not the binder material in the already completed electrode plate contains a metal oxide exhibiting lithium ion insertion / extraction. That is, the electrode active material layer is scraped to prepare a sample, and the composition analysis of the sample is performed to estimate what kind of metal oxide is contained in the sample. Whether or not the metal oxide shows lithium ion insertion / extraction by forming a coating film made of the estimated metal oxide on a substrate such as glass and subjecting it to a cyclic voltammetry test. Can be confirmed. Alternatively, the electrode active material layer in the already completed electrode plate is observed with a transmission electron microscope, and the crystal lattice of the metal oxide contained in the binder is the same as the crystal lattice of the compound known as a conventionally known active material If so, it can be determined that the metal oxide contained in the binder is a metal oxide exhibiting lithium ion insertion / extraction. The above-mentioned confirmation by the CV test is the same even when the metal oxide contained in the binder is doped with one or more elements selected from a semi-metal element and a typical metal element. Can be implemented.

(1−4)結着物質の結晶格子
本発明の電極板Iは、電極活物質層に含有される結着物質に関し、隣り合う結着物質同士の少なくとも一部において、結晶格子が連続することにより繋がっている箇所を含んでいてもよい。前述のとおり、結着物質は、本来活物質粒子を集電体上に固着させるためのものであるが、結着物質同士の少なくとも一部において、互いに結晶格子が連続している場合には、電極活物質層の膜密着性が向上することが推察される。この膜密着性の向上は、電子の移動をスムーズにして電極板の出入力特性の向上に寄与すると推定される。尚、結着物質同士の結晶格子が連続するか否は、透過型電子顕微鏡で電極活物質層における隣り合う結着物質の断面の結晶格子を観察することにより確認することができる。尚、結着物質の結晶格子とは、詳しくは、結着物質に含まれる金属酸化物の結晶格子を意味する。
(1-4) Crystal lattice of binder material The electrode plate I of the present invention relates to the binder material contained in the electrode active material layer, and the crystal lattice is continuous in at least a part of the adjacent binder materials. It may also include locations connected by. As described above, the binding material is originally intended to fix the active material particles on the current collector, but when at least a part of the binding materials have a continuous crystal lattice, It is assumed that the film adhesion of the electrode active material layer is improved. This improvement in film adhesion is estimated to contribute to the improvement of the input / output characteristics of the electrode plate by smoothing the movement of electrons. Note that whether or not the crystal lattices of the binder materials are continuous can be confirmed by observing the crystal lattice of the cross section of the adjacent binder material in the electrode active material layer with a transmission electron microscope. Note that the crystal lattice of the binder material specifically means a crystal lattice of a metal oxide contained in the binder material.

本発明の電極板Iにおける電極活物質層において、隣り合う結着物質同士における結晶格子が連続する箇所を含むように形成するためには、後述する本発明の電極板(上記のとおり、本発明の電極板Iと電極板IIの双方を含む)の製造例の記載に従い製造することが望ましい。即ち、本発明の電極板の製造方法は、電極活物質層形成液を集電体上に塗布して塗膜を形成し、加熱などの手段を実施することによって該塗膜から電極活物質層を形成する。その際、該集電体上において、活物質粒子の周囲に存在する金属元素含有化合物が熱分解、酸化などの反応を起こして、活物質粒子の周囲に結着物質である金属酸化物が生成される。このとき、隣接する結着物質同士(あるいはその前駆体)の一部が接合していると、該接合部分において、両者の結晶成長が同時に進行し易い。上記接合部分において結晶成長が同時に進行する結果、本発明の電極板の電極活物質層において、隣り合う結着物質同士における結晶格子が連続する箇所を含むように形成される。   In order to form the electrode active material layer in the electrode plate I of the present invention so as to include a portion where crystal lattices between adjacent binder materials are continuous, the electrode plate of the present invention described later (as described above, the present invention It is desirable that the electrode plate I and the electrode plate II are manufactured according to the description of the manufacturing example. That is, the method for producing an electrode plate of the present invention comprises applying an electrode active material layer-forming liquid onto a current collector to form a coating film, and performing means such as heating from the coating film to form an electrode active material layer. Form. At that time, on the current collector, a metal element-containing compound present around the active material particles undergoes a reaction such as thermal decomposition or oxidation, and a metal oxide as a binding material is generated around the active material particles. Is done. At this time, if a part of the adjacent binding substances (or their precursors) are joined, the crystal growth of both tends to proceed simultaneously at the joined part. As a result of the simultaneous progress of crystal growth in the joint portion, the electrode active material layer of the electrode plate of the present invention is formed so as to include a portion where crystal lattices in adjacent binder materials are continuous.

(1−5)活物質粒子と結着物質の割合
本発明の電極板Iにおいて、電極活物質層中における活物質粒子と結着物質に含まれる金属酸化物の存在割合は特に特定されず、使用される活物質粒子の種類や大きさ、金属酸化物の種類、電極に求められる機能などを考慮して適宜決定することができる。尚、本発明の電極板Iの電極活物質層における上記金属酸化物は、前述のとおり、リチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離を示すものも含まれることから、活物質粒子を集電体上に固着させるための結着物質としての役割のみならず、活物質としての役割も果たしうる。かかる点を考慮すると、電極活物質層中における活物質粒子と結着物質に含まれる金属酸化物とをあわせた重量における結着物質の占める割合は、3〜30重量%であることが好ましい。
(1-5) Ratio of active material particles and binder material In the electrode plate I of the present invention, the ratio of the metal oxide contained in the active material particles and the binder material in the electrode active material layer is not particularly specified, It can be appropriately determined in consideration of the type and size of the active material particles used, the type of metal oxide, the function required for the electrode, and the like. Note that, as described above, the metal oxide in the electrode active material layer of the electrode plate I of the present invention includes those that show insertion and desorption of alkali metal ions such as lithium. It can play a role as an active material as well as a binding material for fixing to the surface. Considering this point, it is preferable that the proportion of the binder material in the combined weight of the active material particles and the metal oxide contained in the binder material in the electrode active material layer is 3 to 30% by weight.

(1−6)電極活物質層におけるその他の材料
本発明の電極板Iにおける電極活物質層は、上記活物質粒子と金属酸化物を含む結着物質のみから形成させることが可能であるが、本発明の電極板Iの効果を損なわない範囲において、更に他の添加材を含有させることができる。例えば、本発明の電極板Iは、導電材を使用することなく良好な導電性を発揮させることが可能であるが、より優れた導電性が望まれる場合や、活物質粒子の含有量を増大させたい場合などには、導電材を混在させてもよい。導電材の使用により、より優れた出入力特性の向上が期待される。
(1-6) Other materials in electrode active material layer The electrode active material layer in the electrode plate I of the present invention can be formed only from the binder material containing the active material particles and the metal oxide, As long as the effect of the electrode plate I of the present invention is not impaired, other additives can be further contained. For example, the electrode plate I of the present invention can exhibit good conductivity without using a conductive material, but when better conductivity is desired or the content of active material particles is increased. For example, a conductive material may be mixed. The use of a conductive material is expected to improve the output / input characteristics.

上記導電材としては、通常、非水電解液二次電池用電極板に用いられるものを使用することができ、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック等の炭素材料が例示されるが、これに限定されるものではない。導電材の平均粒径は20〜50nm程度であることが好ましい。また他の導電材としては気相法により合成された微細炭素繊維(例えば、VGCF(登録商標)など)が提示できる。該気相法炭素繊維は、長さ方向に非常に良好に電気を導くことができ、電気の流動性を向上させることができる。したがって、上記アセチレンブラックなどの粒子状の導電材に加えて、炭素繊維の併用は、導電材添加効果を向上させることができる。上記平均粒径は、活物質粒子の粒径を測定する方法と同様に、電子顕微鏡による実測の算術平均値から求めることができる。   As the conductive material, those usually used for electrode plates for non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used, and examples thereof include carbon materials such as acetylene black and carbon black such as ketjen black. It is not limited to. The average particle size of the conductive material is preferably about 20 to 50 nm. As another conductive material, fine carbon fiber (for example, VGCF (registered trademark)) synthesized by a vapor phase method can be presented. The vapor grown carbon fiber can conduct electricity very well in the length direction and can improve the fluidity of electricity. Therefore, in addition to the particulate conductive material such as acetylene black, the combined use of carbon fibers can improve the conductive material addition effect. The average particle diameter can be obtained from the arithmetic average value actually measured with an electron microscope, as in the method of measuring the particle diameter of the active material particles.

導電材を電極活物質層に混在させる場合には、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重量部に対して、導電材の割合が5〜20重量部となるように含有させることが望ましい。
また本発明の電極板Iにおいて、樹脂製結着材を使用しなくとも活物質粒子を集電体上に固着させることが可能であるが、一方、電極活物質層に樹脂成分を含有させることを排除する趣旨ではない。例えば、通常、電極板を用いて電池を組み立てる場合には、電解液を電極の細孔内部に浸み込ませる必要があり、この際に電解液の浸透性を向上させるために電極活物質層中に、樹脂成分を電極活物質層中で1〜10質量%の割合になるように含有させることができる。あるいは、本発明の電極板Iは、結着物質として、上記金属酸化物に加え、さらに、樹脂製結着材が電極活物質層中に混在していてもよい。このように、必要に応じて、本発明の電極板Iにおいても電極活物質層中に樹脂材料を含有させてもよい。
When the conductive material is mixed in the electrode active material layer, the content is not particularly limited, but in general, the ratio of the conductive material is 5 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the active material particles. It is desirable to contain.
In the electrode plate I of the present invention, it is possible to fix the active material particles on the current collector without using a resin binder. On the other hand, the electrode active material layer contains a resin component. The purpose is not to eliminate. For example, normally, when assembling a battery using an electrode plate, it is necessary to immerse the electrolyte in the pores of the electrode. In this case, in order to improve the permeability of the electrolyte, the electrode active material layer The resin component can be contained in the electrode active material layer in a proportion of 1 to 10% by mass. Alternatively, in the electrode plate I of the present invention, a resin binder may be mixed in the electrode active material layer in addition to the metal oxide as a binder. Thus, if necessary, the electrode plate I of the present invention may contain a resin material in the electrode active material layer.

(1−7)電極活物質層の厚み
本発明の電極板Iにおける電極活物質層の厚みは、該電極板に求められる電極容量や出入力特性を考慮して、適宜設計することができる。一般的には、電極活物質層の厚みは、200μm以下、より具体的には100〜150μm程度の厚みで設計される。また、本発明の電極板Iにおいては、従来よりも電極活物質層を非常に薄く形成することが可能であり、用いられる活物質粒子の粒子径にもよるが、電極活物質層の厚みが300nm〜200μm程度の電極活物質層を形成することが可能である。出入力特性を向上させ、かつ電極容量を向上させ得るという観点から、電極活物質層の膜厚は300nm〜150μmが好ましく、500nm〜100μmがより好ましい。即ち、電極活物質層の厚みが、上記範囲のように薄い場合には、用いられる活物質粒子は粒子径が小さいものであり、少なくとも電極活物質層の膜厚以下の粒子径であることを意味する。また、電極活物質層の厚みが、上記範囲のように薄い場合には、電極活物質層内における活物質粒子と集電体との距離が短くなるので、電極板の抵抗を下げることが可能になる。尚、本発明の電極板Iにおいて電極活物質層の膜厚の下限は、主として用いられる活物質粒子の粒子径に依存するので、使用可能な活物質粒子の粒子径を小さくすることにより、さらに膜厚を薄くすることが可能である。
(1-7) Thickness of electrode active material layer The thickness of the electrode active material layer in the electrode plate I of the present invention can be appropriately designed in consideration of the electrode capacity and input / output characteristics required for the electrode plate. In general, the thickness of the electrode active material layer is designed to be 200 μm or less, more specifically about 100 to 150 μm. Further, in the electrode plate I of the present invention, it is possible to form an electrode active material layer much thinner than in the prior art, and the thickness of the electrode active material layer depends on the particle diameter of the active material particles used. It is possible to form an electrode active material layer of about 300 nm to 200 μm. From the viewpoint of improving the input / output characteristics and improving the electrode capacity, the film thickness of the electrode active material layer is preferably 300 nm to 150 μm, and more preferably 500 nm to 100 μm. That is, when the thickness of the electrode active material layer is thin as in the above range, the active material particles used are those having a small particle diameter, and at least a particle diameter equal to or smaller than the film thickness of the electrode active material layer. means. In addition, when the thickness of the electrode active material layer is thin as in the above range, the distance between the active material particles and the current collector in the electrode active material layer is shortened, so that the resistance of the electrode plate can be lowered. become. In the electrode plate I of the present invention, the lower limit of the film thickness of the electrode active material layer mainly depends on the particle size of the active material particles used. Therefore, by reducing the particle size of the usable active material particles, It is possible to reduce the film thickness.

(2)集電体
本発明の第1の態様に用いられる集電体は、後述する本発明の第2の態様に用いられる集電体と同じであり、第1の態様と第2の態様に用いられる集電体は以下、「本発明の集電体」ということがある。
本発明の集電体は、一般的に非水電解液二次電池用正極板における正極集電体あるいは非水電解液二次電池用負極板における負極集電体として用いられるものであれば、特に制限されるものではない。例えば、上記集電体は、アルミ箔、ニッケル箔、銅箔などの単体又は合金、もしくはカーボンシート、カーボン板、カーボンテキスタイル等の高い導電性を有する箔から形成されるものが好ましく用いられる。尚、本発明の集電体は、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た集電体であってもよい。表面加工処理がなされた集電体としては、導電性物質が積層されたもの、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たもの等が挙げられる。さらに、上記集電体表面には、物理的に任意の凹凸などが設けられていてもよい。
(2) Current collector The current collector used in the first aspect of the present invention is the same as the current collector used in the second aspect of the present invention to be described later, and the first aspect and the second aspect. Hereinafter, the current collector used in the present invention may be referred to as “the current collector of the present invention”.
The current collector of the present invention is generally used as a positive electrode current collector in a non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode plate or a negative electrode current collector in a non-aqueous electrolyte secondary battery negative electrode plate, There is no particular limitation. For example, the current collector is preferably formed of a single element such as an aluminum foil, a nickel foil, or a copper foil, or an alloy, or a highly conductive foil such as a carbon sheet, a carbon plate, or a carbon textile. Note that the current collector of 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 the surface processing treatment include those obtained by laminating a conductive material, those subjected to surface treatment such as chemical polishing treatment, corona treatment, and oxygen plasma treatment. Further, the surface of the current collector may be physically provided with any unevenness.

本発明の集電体を図8に例示して説明する。尚、図8中の(8A)から(8D)は本発明の集電体の例示であり、本発明の集電体は図8に例示されたものに限定されるものではない。
集電体の例として(8A)に示す、非水電解液二次電池用電極板20に用いられる集電体1は、それ自体が集電機能を有する金属箔などの集電基材3のみを用いることができる。集電基材3としては、前述するアルミ箔、ニッケル箔、カーボンシートなどが例示される。かかる場合には、集電基材3の表面101の少なくとも一部に電極活物質層2が設けられる。
他の集電体の例として(8B)に示す、非水電解液二次電池用電極板20’に用いられる集電体1’として、それ自体が集電機能を有する集電基材3の上面に、導電性を有する任意の導電性層4が設けられてなる集電体1’を用いることができる。導電性層4は、電極活物質層2と集電基材3と間の電子の移動を妨げない程度の導電性を示すものであればよい。例えば、導電性層4は、銅又は銅合金を含む積層層、あるいは任意の導電性微粒子がメッキあるいはスパッタリングなどにより堆積されてなる層、あるいは一枚以上の導電性薄膜が設けられてなる層などであってよく、またこれらの例に限定されない。集電体1’において、導電性層4の表面が、集電体1’の表面102となり、電極活物質層2は、表面102の少なくとも一部に設けられる。尚、(8B)では、任意の導電性層4が1層である態様を示した。しかし、集電体1’の構成はこれに限定されず、導電性層4は、2以上の任意の導電性層が積層された積層構成であってもよい。
The current collector of the present invention will be described with reference to FIG. Note that (8A) to (8D) in FIG. 8 are examples of the current collector of the present invention, and the current collector of the present invention is not limited to the one illustrated in FIG.
As an example of the current collector, the current collector 1 used for the electrode plate 20 for a nonaqueous electrolyte secondary battery shown in (8A) is only the current collecting base material 3 such as a metal foil having a current collecting function. Can be used. Examples of the current collecting base 3 include the aluminum foil, nickel foil, and carbon sheet described above. In such a case, the electrode active material layer 2 is provided on at least a part of the surface 101 of the current collecting base material 3.
As an example of another current collector, the current collector 1 ′ used in the electrode plate 20 ′ for a nonaqueous electrolyte secondary battery shown in (8B) is a current collecting base material 3 having a current collecting function itself. A current collector 1 ′ in which an arbitrary conductive layer 4 having conductivity is provided on the upper surface can be used. The electroconductive layer 4 should just show electroconductivity of the grade which does not prevent the movement of the electron between the electrode active material layer 2 and the current collection base material 3. FIG. For example, the conductive layer 4 is a laminated layer containing copper or a copper alloy, a layer in which arbitrary conductive fine particles are deposited by plating or sputtering, or a layer in which one or more conductive thin films are provided. However, the present invention is not limited to these examples. In the current collector 1 ′, the surface of the conductive layer 4 becomes the surface 102 of the current collector 1 ′, and the electrode active material layer 2 is provided on at least a part of the surface 102. In (8B), an embodiment in which the arbitrary conductive layer 4 is one layer is shown. However, the configuration of the current collector 1 ′ is not limited to this, and the conductive layer 4 may have a stacked configuration in which two or more arbitrary conductive layers are stacked.

他の集電体の例として図8中の(8C)に示す、非水電解液二次電池用電極板20’’に用いられる集電体1’’として、それ自体が集電機能を有する集電基材3の上面に、断続的に形成された任意の断続層5が設けられてなる集電体を用いることができる。断続層5は、前述する導電性層4と同じく導電性の層であってもよいし、あるいは導電性を示さない層であってもよい。即ち、非水電解液二次電池用電極板20’’では、電極活物質層2の集電体1’’の表面は、断続層5の表面である表面103と、断続層5が設けられておらず集電基材3自体の表面である表面103’とからなる。このとき、電極活物質層2は、表面103及び表面103’のいずれとも接するよう形成することができる。非水電解液二次電池用電極板20’’では、断続層5は、導電性を有していても、有していなくてもよい。断続層5が導電性を有していない層であっても、集電体1’’の表面103’において電極活物質層2と集電基材3とが直接接するため、電極活物質層2と集電体1’’との間において電子の移動が確保される。ただし、非水電解液二次電池用負極板20’’自体の電気抵抗をより小さいものにするという観点からは、断続層5も、導電性を示すことが好ましい。   As another example of the current collector, the current collector 1 ″ used for the electrode plate 20 ″ for the nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 8 (8C) itself has a current collecting function. A current collector in which an arbitrary intermittent layer 5 formed intermittently is provided on the upper surface of the current collector base 3 can be used. The intermittent layer 5 may be a conductive layer similar to the conductive layer 4 described above, or may be a layer that does not exhibit conductivity. That is, in the electrode plate 20 ″ for the non-aqueous electrolyte secondary battery, the surface 103 of the current collector 1 ″ of the electrode active material layer 2 is provided with the surface 103 that is the surface of the intermittent layer 5 and the intermittent layer 5. And the surface 103 ′ which is the surface of the current collecting base 3 itself. At this time, the electrode active material layer 2 can be formed in contact with both the surface 103 and the surface 103 ′. In the electrode plate 20 ″ for a nonaqueous electrolyte secondary battery, the intermittent layer 5 may or may not have conductivity. Even if the intermittent layer 5 is a non-conductive layer, the electrode active material layer 2 is in direct contact with the current collector base 3 on the surface 103 ′ of the current collector 1 ″. And the current collector 1 ″ ensure the movement of electrons. However, from the viewpoint of reducing the electrical resistance of the negative electrode plate 20 ″ for the nonaqueous electrolyte secondary battery itself, it is preferable that the intermittent layer 5 also exhibits conductivity.

また、断続層5が導電性を示す場合、図8中の(8D)に示すように、集電体1’’の表面であって断続層5上にのみ、選択的に電極活物質層2’を設けて、非水電解液二次電池用電極板20’’’を構成してもよい。即ち、集電体1’’の表面のうち、表面103の少なくとも一部に、選択的に電極活物質層2’を設けても良い。あるいは、図示しないが、断続層5が導電性を示さない場合、集電体1’’の表面103’の少なくとも一部に選択的に電極活物質層2’を設けてもよい。
本発明の集電体は、上記例示するとおり集電機能を有する集電基材のみであってもよい。かかる態様では、電極活物質層が設けられる集電体の表面とは、該集電基材の表面を指す。あるいは、本発明の集電体とは、集電機能を有する集電基材と、該集電基材上に設けられる任意の積層層を有していてもよい。かかる態様では、電極活物質層が設けられる集電体の表面とは、集電基材と電極活物質層との間の少なくとも一領域で電子の移動が確保される範囲において、上記積層層の表面、あるいは、積層層が設けられていない集電基材表面、あるいは、上記積層層の表面及び積層層が設けられていない集電基材表面の双方を指す。
Further, when the intermittent layer 5 exhibits conductivity, the electrode active material layer 2 is selectively formed only on the surface of the current collector 1 ″ and on the intermittent layer 5, as indicated by (8D) in FIG. 'May be provided to constitute the electrode plate 20 ′ ″ for a non-aqueous electrolyte secondary battery. That is, the electrode active material layer 2 ′ may be selectively provided on at least a part of the surface 103 of the surface of the current collector 1 ″. Alternatively, although not shown, when the intermittent layer 5 does not exhibit conductivity, an electrode active material layer 2 ′ may be selectively provided on at least a part of the surface 103 ′ of the current collector 1 ″.
The current collector of the present invention may be only a current collecting base material having a current collecting function as exemplified above. In such an embodiment, the surface of the current collector on which the electrode active material layer is provided refers to the surface of the current collector substrate. Alternatively, the current collector of the present invention may have a current collecting base material having a current collecting function and an arbitrary laminated layer provided on the current collecting base material. In such an embodiment, the surface of the current collector on which the electrode active material layer is provided is within the range in which the movement of electrons is ensured in at least one region between the current collector base material and the electrode active material layer. It refers to the surface, or the surface of the current collecting base material where the laminated layer is not provided, or the surface of the current collecting base material where the surface of the laminated layer and the layered layer are not provided.

本発明の集電体は、耐熱温度が800℃以下、さらには600℃以下、特には400℃以下のものを選択することが可能である。かかる集電体の選択は、後述する本発明の電極板の製造方法における電極活物質層形成工程における温度条件との関係によって決定される。該製造方法では、電極活物質層形成工程が加熱工程である場合に、例えば400℃以下の加熱温度で集電体上に直接に電極活物質層を形成することができる。したがって、上記集電体は、耐熱温度が800℃以下、さらには600℃以下、特には400℃以下のものを選択することができ、該集電体上に直接に電極活物質層が形成されてなる本発明の電極板IまたはIIを提供することができる。尚、400℃以下の耐熱性の低い集電体上に直接に設けられた電極活物質層は、活物質粒子と、結着物質とが同じ化合物からなる組み合わせであることが望ましいが、これに限定されない。
上記集電体の厚みは、一般に非水電解液二次電池用正極板又は負極板の集電体として使用可能な厚みであれば特に限定されないが、10〜200μmであることが好ましく、15〜50μmであることがより好ましい。
As the current collector of the present invention, one having a heat resistant temperature of 800 ° C. or lower, further 600 ° C. or lower, and particularly 400 ° C. or lower can be selected. The selection of the current collector is determined by the relationship with the temperature condition in the electrode active material layer forming step in the electrode plate manufacturing method of the present invention described later. In the manufacturing method, when the electrode active material layer forming step is a heating step, the electrode active material layer can be formed directly on the current collector at a heating temperature of, for example, 400 ° C. or less. Accordingly, the current collector can be selected to have a heat resistant temperature of 800 ° C. or lower, more preferably 600 ° C. or lower, and particularly 400 ° C. or lower, and an electrode active material layer is directly formed on the current collector. The electrode plate I or II of the present invention can be provided. The electrode active material layer directly provided on the current collector having low heat resistance of 400 ° C. or lower is preferably a combination in which the active material particles and the binding material are made of the same compound. It is not limited.
The thickness of the current collector is not particularly limited as long as it is generally a thickness that can be used as a current collector for a positive electrode plate or a negative electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery, but is preferably 10 to 200 μm. More preferably, it is 50 μm.

(3)電極板I
本発明の電極板Iは、非水電解液二次電池の正極板又は負極板のいずれか一方、あるいは正極板及び負極板の双方に用いることができる。
本発明の電極板Iを正極板として使用する場合には、結着材として樹脂製結着材のみを用いた場合と比較して出入力性能が高い。また、本発明の電極板Iは、金属酸化物を含む結着物質を活物質としても作用させるよう設計することにより電極中における活物質の割合を実質的に多くすることが可能である。上記設計によれば、本発明の電極板Iは、電極板の放電容量(尚、以下、電極板の放電容量を単に「電極容量」ということがある)を増大させることが可能となる点で非常に優れる。さらに、本発明の電極板Iの一部を形成する結着物質には多くの金属酸化物が適用できるという点で用途範囲が広く、加えて、従来の負極板と合わせて使用できる点から好ましい。
(3) Electrode plate I
The electrode plate I of the present invention can be used for either a positive electrode plate or a negative electrode plate of a nonaqueous electrolyte secondary battery, or for both a positive electrode plate and a negative electrode plate.
When the electrode plate I of the present invention is used as a positive electrode plate, the input / output performance is higher than when only the resin binder is used as the binder. In addition, the electrode plate I of the present invention can substantially increase the ratio of the active material in the electrode by designing the electrode plate I so that the binder material containing a metal oxide also acts as the active material. According to the above design, the electrode plate I of the present invention can increase the discharge capacity of the electrode plate (hereinafter, the discharge capacity of the electrode plate may be simply referred to as “electrode capacity”). Very good. Furthermore, the range of applications is wide in that many metal oxides can be applied to the binding material that forms a part of the electrode plate I of the present invention, and in addition, it is preferable because it can be used in combination with a conventional negative electrode plate. .

また、本発明の電極板Iを負極板として使用する場合には、上記正極板と同様に出入力性能が高く、かつ、電極容量を増大させることが可能な点で優れている。加えて、本発明の電極板Iは、銅やアルミなどの金属基板と金属酸化物との密着性が優れ、さらには負極活物質粒子の周囲に存在する金属酸化物膜がSEI(solid electrolyte interface)として機能し、その結果、サイクル特性が良好になるという観点から好ましい。
本発明の電極板Iは、正負両極に用いられた場合には、高速充放電が可能な上、サイクル特性が良好になるなどの望ましい効果が発揮され得る。
Further, when the electrode plate I of the present invention is used as a negative electrode plate, it is excellent in that the input / output performance is high and the electrode capacity can be increased as in the case of the positive electrode plate. In addition, the electrode plate I of the present invention has excellent adhesion between a metal substrate such as copper or aluminum and a metal oxide, and the metal oxide film present around the negative electrode active material particles is a solid electrolyte interface. ), And as a result, the cycle characteristics are favorable.
When the electrode plate I of the present invention is used for both positive and negative electrodes, desirable effects such as high-speed charge / discharge and improved cycle characteristics can be exhibited.

(4)電極の充放電レート特性評価方法
放電容量維持率の測定:
本発明の電極板Iの出入力特性は、放電容量維持率(%)を求めることにより評価することができる。尚、上記放電容量維持率の測定による評価は、後述する本発明の電極板IIにおいても同様である。即ち、上記放電容量維持率は、放電レート特性を評価するものであり、放電レート特性が向上した電極板は、一般的に、充電レート特性も同様に向上していると理解される。したがって、望ましい放電容量維持率が示される場合には、充放電レート特性が向上したと評価される。より具体的には、活物質粒子の有する放電容量(mAh/g)の理論値が1時間で放電終了となるよう放電レート1Cを設定し、設定された1Cの放電レートにおいて実際に測定された放電容量(mAh/g)を放電容量維持率100%とする。そしてさらに放電レートを高くしていった場合の放電容量(mAh/g)を測定し、以下の式1に放電容量維持率(%)を求めることができる。
(式1)
放電容量維持率(%)=
〔(各放電レートにおける放電容量(mAh/g))/(1Cにおける放電容量(mAh/g))〕×100
本発明の電極板Iの充放電レート特性は、用いられる活物質粒子の種類やその粒子径、含有される結着物質である金属酸化物の量、電極活物質層の厚みなどにより異なる。
(4) Method for evaluating charge / discharge rate characteristics of electrode Measurement of discharge capacity retention rate:
The input / output characteristics of the electrode plate I of the present invention can be evaluated by determining the discharge capacity retention rate (%). The evaluation by measuring the discharge capacity retention rate is the same for the electrode plate II of the present invention described later. That is, the discharge capacity retention rate is an evaluation of discharge rate characteristics, and it is understood that an electrode plate with improved discharge rate characteristics generally has improved charge rate characteristics as well. Therefore, when a desirable discharge capacity maintenance rate is indicated, it is evaluated that the charge / discharge rate characteristics are improved. More specifically, the discharge rate 1C was set so that the theoretical value of the discharge capacity (mAh / g) of the active material particles would complete the discharge in 1 hour, and was actually measured at the set discharge rate of 1C. The discharge capacity (mAh / g) is set to a discharge capacity maintenance rate of 100%. Then, the discharge capacity (mAh / g) when the discharge rate is further increased is measured, and the discharge capacity retention ratio (%) can be obtained from the following formula 1.
(Formula 1)
Discharge capacity maintenance rate (%) =
[(Discharge capacity at each discharge rate (mAh / g)) / (Discharge capacity at 1 C (mAh / g))] × 100
The charge / discharge rate characteristics of the electrode plate I of the present invention vary depending on the type and particle diameter of the active material particles used, the amount of the metal oxide as the binder contained, the thickness of the electrode active material layer, and the like.

直流抵抗値の測定:
あるいはまた、本発明の電極板Iの出入力特性は、製造された電極板の直流抵抗値(Ω)を測定することにより、評価することができる。尚、上記直流抵抗値の測定による評価は、後述する本発明の電極板IIにおいても同様である。即ち、電極板の直流抵抗値が、低くなるということは出力が高くなることを意味し、その結果、出入力特性が向上したと理解することができる。上記直流抵抗値は、以下に示す方法で測定することができる。
直流抵抗値の測定は、測定対象となる電極板を作用極として用い、対極板及び参照極板として金属リチウム板などを用い、また適当な電解液を用い、三極式コインセルを組み立て、これを試験セルとして用いて、次のように算出することができる。
2種類の放電レート(放電レート1Cと10C)で放電試験を実施した場合において、放電開始後10秒後の電圧値(mV)を測定する。たとえば、放電レート1Cの条件での放電試験を実施した場合については電圧値(V1)(mV)、放電レート10Cの条件での放電試験を実施した場合についても、放電開始後10秒後の電圧値(V10)(mV)を測定する。そして、これらの測定値(V1、V10)と、放電レート1C、10Cそれぞれに対応する定電流値(I1、I10)(mA)に基づき、下記式2により、直流抵抗値(Ω)が算出される。尚、この試験で抵抗値が小さいときは、電子とリチウムイオンの流れがスムーズであり、作用板の出入力特性が向上していると評価される。
(式2) 直流抵抗値(Ω)=(V1−V10)/(I10−I1)
DC resistance measurement:
Alternatively, the input / output characteristics of the electrode plate I of the present invention can be evaluated by measuring the DC resistance value (Ω) of the manufactured electrode plate. The evaluation by measuring the DC resistance value is the same for the electrode plate II of the present invention described later. That is, a decrease in the DC resistance value of the electrode plate means an increase in output, and as a result, it can be understood that the input / output characteristics are improved. The DC resistance value can be measured by the following method.
The DC resistance value is measured using the electrode plate to be measured as the working electrode, using a metal lithium plate or the like as the counter electrode and reference electrode, and using a suitable electrolyte to assemble a tripolar coin cell. Using as a test cell, it can be calculated as follows.
When a discharge test is performed at two discharge rates (discharge rates 1C and 10C), a voltage value (mV) 10 seconds after the start of discharge is measured. For example, the voltage value (V1) (mV) when the discharge test is performed under the condition of the discharge rate 1C, and the voltage 10 seconds after the start of the discharge when the discharge test is performed under the condition of the discharge rate 10C. The value (V10) (mV) is measured. Based on these measured values (V1, V10) and the constant current values (I1, I10) (mA) corresponding to the discharge rates 1C, 10C, the DC resistance value (Ω) is calculated by the following equation 2. The When the resistance value is small in this test, it is evaluated that the flow of electrons and lithium ions is smooth and the input / output characteristics of the action plate are improved.
(Formula 2) DC resistance value (Ω) = (V1−V10) / (I10−I1)

〔2〕非水電解液二次電池用電極板(第2の態様)
第2の態様の非水電解液二次電池用電極板(本発明の電極板II)は、集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、該電極活物質層は、電極活物質層中に分散する複数の核体と、該核体を包囲する複数の包囲体とを含んで形成され、該複数の包囲体は、隣接する包囲体同士の一部が互いに繋がっているか、あるいは個の区別なく連続しており、該包囲体のうち集電体近傍の包囲体が集電体の表面に繋がっている。
そして本発明の電極板IIは、(iii)上記核体がアルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子で、かつ該活物質粒子が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされており、一方、該包囲体は金属酸化物を含むという特徴、あるいは、本発明の電極板IIは、(iv)上記核体がアルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子であり、一方、上記包囲体は金属酸化物を含み、かつ該金属酸化物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされているという特徴を備える、また本発明の電極板IIは、上記(iii)および(Iv)の2つの特徴を、同時に備えていてもよい。
本発明の電極板IIは、非水電解液二次電池の正極板、負極板のいずれか一方、あるいは正極板及び負極板の双方に用いることができる。
[2] Nonaqueous electrolyte secondary battery electrode plate (second embodiment)
The electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of the second aspect (electrode plate II of the present invention) comprises a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector. An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery provided with the electrode active material layer including a plurality of nuclei dispersed in the electrode active material layer and a plurality of enclosures surrounding the nuclei. The plurality of enclosures are formed such that a part of adjacent enclosures are connected to each other or continuous without distinction, and the enclosure in the vicinity of the current collector is the current collector. It is connected to the surface.
In the electrode plate II of the present invention, (iii) one or two active material particles in which the core is an alkali metal ion insertion / extraction, and the active material particles are selected from a semimetal element and a typical metal element. On the other hand, the feature is that the enclosure contains a metal oxide, or the electrode plate II of the present invention has (iv) an activity in which the nucleus shows alkali metal ion insertion / extraction. On the other hand, the enclosure includes a metal oxide, and the metal oxide is doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element. In addition, the electrode plate II of the present invention may have the above two features (iii) and (Iv) at the same time.
The electrode plate II of the present invention can be used for either a positive electrode plate or a negative electrode plate of a non-aqueous electrolyte secondary battery, or both a positive electrode plate and a negative electrode plate.

本発明の電極板IIにおいて、上記核体を形成する活物質粒子の成分は第1の態様で記載した、本発明の電極板Iの項で記載した活物質粒子の成分と同様であり、その粒子径も同様ある。また、本発明の電極板IIにおいて、上記包囲体に含まれる金属酸化物は、第1の態様で記載した、本発明の電極板Iで使用する結着物質に含まれる金属酸化物と同様の化合物で同様の作用を有している。また、本発明の電極板IIを形成する集電体は前述の通り、本発明の電極板Iの集電体を形成する集電体と同様である。
また、上述する本発明の電極板Iにおいて記載する、リチウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子(ドープされていない活物質粒子)、リチウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子(ドープされた活物質粒子)、ナトリウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子(ドープされていない活物質粒子)、ナトリウムイオン挿入脱離可能な活物質粒子(ドープされた活物質粒子)に関する事項は、本発明の電極板IIにおける核体に適用される。
また、上述する本発明の電極板Iにおいて記載する、(態様a)リチウムなどのアルカリ金属の挿入脱離を示さず、かつ、ドープされていない金属酸化物の態様、(態様b)リチウムなどのアルカリ金属の挿入脱離が可能であり、かつ、ドープされていない金属酸化物の態様、(態様c)リチウムなどのアルカリ金属の挿入脱離を示さず、かつ、ドープされた金属酸化物の態様、(態様d)リチウムなどのアルカリ金属の挿入脱離が可能であり、かつ、ドープされた金属酸化物の態様に関する事項は、本発明の電極板IIにおける包囲体に適用される。
In the electrode plate II of the present invention, the components of the active material particles forming the nucleus are the same as the components of the active material particles described in the section of the electrode plate I of the present invention described in the first embodiment, The same applies to the particle size. In the electrode plate II of the present invention, the metal oxide contained in the enclosure is the same as the metal oxide contained in the binding material used in the electrode plate I of the present invention described in the first aspect. The compound has the same effect. The current collector forming the electrode plate II of the present invention is the same as the current collector forming the current collector of the electrode plate I of the present invention as described above.
Further, the active material particles capable of inserting / desorbing lithium ions (undoped active material particles) and the active material particles capable of inserting / desorbing lithium ions (doped active material) described in the electrode plate I of the present invention described above. Particles), active material particles capable of insertion / extraction of sodium ions (undoped active material particles), and active material particles capable of insertion / extraction of sodium ions (doped active material particles) are described in the electrode plate of the present invention. Applies to nuclei in II.
Further, as described in the electrode plate I of the present invention described above, (embodiment a) an embodiment of an undoped metal oxide that does not show insertion / extraction of an alkali metal such as lithium, (embodiment b) such as lithium An embodiment of an undoped metal oxide capable of insertion / extraction of an alkali metal, (Embodiment c) An embodiment of a doped metal oxide that does not show insertion / extraction of an alkali metal such as lithium (Embodiment d) The matter relating to the embodiment of the doped metal oxide, in which insertion and desorption of an alkali metal such as lithium is possible, is applied to the enclosure in the electrode plate II of the present invention.

また、核体を形成する活物質粒子が、包囲体に含まれる金属酸化物に包囲されることによって、集電体上に存在することから、出入力特性の向上という効果については、本発明の電極板IIは、前述の本発明の電極板Iと同様である。また核体と包囲体とを有する本発明の電極板IIは、包囲体のうち、集電体近傍の包囲体が集電体の表面に繋がっていることから、電極活物質層と集電体との間における電子の移動がスムーズである点についても同様である。   In addition, since the active material particles forming the nuclei are present on the current collector by being surrounded by the metal oxide contained in the enclosure, the effect of improving the input / output characteristics is described in the present invention. The electrode plate II is the same as the electrode plate I of the present invention described above. In addition, the electrode plate II of the present invention having a nucleus and an enclosure includes an electrode active material layer and a current collector because the enclosure in the vicinity of the current collector is connected to the surface of the current collector. The same is true for the smooth movement of electrons between and.

(1)電極活物質層の構造
本発明の電極板IIに形成される電極活物質層の構造を、図3を用いて説明する。図3中の(3A)は、本発明における電極板IIを集電体面に略垂直に切断した際の断面を示す模式図であり、(3B)は、本発明の電極板IIにおける電極活物質層の表面を示す模式図である。
図3中の(3A)の電極活物質層2の構造においては、電極活物質層2には、(3A)に示すとおり、電極活物質層2内に分散する複数の核体6と、これらの複数の核体6を包囲する包囲体7とが存在している。電極活物質層2において、核体6は活物質粒子から形成され、包囲体7は金属酸化物を含んで形成されている。核体6を形成している活物質粒子は1次粒子であってもよく、2次粒子であってもよく、これらの混在であってもよい。集電体1近傍に存在する包囲体7は、集電体1表面と繋がっており、これによって集電体1上に、直接に電極活物質層2を備える本発明の電極板II(10)が完成される。また、電極活物質層2には、随所に空隙8が存在しており、これによって本発明の電極板II(10)を用いて電池を構成した際に、非水電解液が空隙8を通って電極活物質層2内部へ浸透するのを容易にする。
図3中の(3B)は、電極活物質層2の表面を示す模式図である。電極活物質層2の表面は、主として包囲体7に覆われ、またところどころに核体6が露出している。また電極活物質層3の表面には、随所に空隙8が存在する。
(1) Structure of electrode active material layer The structure of the electrode active material layer formed on the electrode plate II of the present invention will be described with reference to FIG. (3A) in FIG. 3 is a schematic view showing a cross section when the electrode plate II in the present invention is cut substantially perpendicular to the current collector surface, and (3B) is an electrode active material in the electrode plate II in the present invention. It is a schematic diagram which shows the surface of a layer.
In the structure of the electrode active material layer 2 of (3A) in FIG. 3, as shown in (3A), the electrode active material layer 2 includes a plurality of nuclei 6 dispersed in the electrode active material layer 2, and these There is a surrounding body 7 surrounding the plurality of core bodies 6. In the electrode active material layer 2, the nucleus 6 is formed from active material particles, and the enclosure 7 is formed including a metal oxide. The active material particles forming the core body 6 may be primary particles, secondary particles, or a mixture thereof. The enclosure 7 existing in the vicinity of the current collector 1 is connected to the surface of the current collector 1, whereby the electrode plate II (10) of the present invention having the electrode active material layer 2 directly on the current collector 1. Is completed. Further, the electrode active material layer 2 has voids 8 everywhere, so that when the battery is formed using the electrode plate II (10) of the present invention, the non-aqueous electrolyte passes through the voids 8. This facilitates penetration into the electrode active material layer 2.
(3B) in FIG. 3 is a schematic diagram showing the surface of the electrode active material layer 2. The surface of the electrode active material layer 2 is mainly covered with the enclosure 7, and the nucleus 6 is exposed in some places. In addition, voids 8 are present everywhere on the surface of the electrode active material layer 3.

電極活物質層2において、上記核体6を包囲する包囲体7は、複数の包囲体7であって、1つの包囲体7には1つ又は複数の核体6が包囲されており、これらの複数の包囲体7のうち、隣接する包囲体7同士の一部が互いに繋がっていてよい。あるいは、上記核体6を包囲する包囲体7は、個の区別なく連続的に繋がって一体をなしていてもよい。あるいは、本発明の電極板IIにおける電極活物質層2において、上記複数の包囲体7と、上記個の区別なく連続する包囲体7とが、混在していてもよい。   In the electrode active material layer 2, the surrounding body 7 surrounding the core body 6 is a plurality of surrounding bodies 7, and one surrounding body 7 surrounds one or a plurality of core bodies 6. Among the plurality of enclosures 7, a part of adjacent enclosures 7 may be connected to each other. Alternatively, the surrounding body 7 surrounding the core body 6 may be continuously connected without being distinguished from each other. Alternatively, in the electrode active material layer 2 in the electrode plate II of the present invention, the plurality of enclosures 7 and the enclosures 7 continuous without distinction may be mixed.

電極活物質層2において、上記包囲体7は、包囲体7自体の態様、例えば大きさ、形状、分布について特に限定されない。例えば包囲体7は、微小な粒子状であってもよい。そして、その場合、多数の微小な粒子状の金属酸化物である包囲体が、核体6である電極活物質の1つ、又は2以上の集合体の全面又は一部を取り囲むよう包囲していてよい。また、このとき、微粒子状の包囲体は、互いに接合していてもよい。
また、包囲体7は、非粒子状であってよい。このとき、包囲体7は、核体6である電極活物質の間隙を、空隙を残して埋め込まれた連続体であってもよい。該連続体は、複数の核体6を、空隙を残して包囲するものであるが、個々の核体6をみたときに、1つの核体6の表面全面が連続体である包囲体7に包囲されていてもよいし、あるいは1つの核体6の表面において、連続体である包囲体7に包囲されていない面が存在していてもよい。
In the electrode active material layer 2, the envelope 7 is not particularly limited with respect to the aspect of the envelope 7 itself, for example, the size, shape, and distribution. For example, the enclosure 7 may be in the form of fine particles. In that case, an enclosure made up of a number of fine particulate metal oxides surrounds one or more of the electrode active materials as the core body 6 or the entire surface or part of the aggregate. It's okay. At this time, the particulate enclosures may be joined to each other.
The enclosure 7 may be non-particulate. At this time, the surrounding body 7 may be a continuous body in which the gap between the electrode active materials that are the core bodies 6 is embedded leaving the gap. The continuum surrounds a plurality of nuclei 6 with leaving a gap, but when the individual nuclei 6 are viewed, the entire surface of one nuclei 6 is surrounded by a wrapping 7 that is a continuum. It may be surrounded, or a surface that is not surrounded by the envelope 7 that is a continuous body may exist on the surface of one core body 6.

包囲体7は、核体6の2以上の集合体を包囲する膜状、ひだ状、又はこぶ状の連続的な被覆層を構成していてもよい。上記被覆層は、複数の核体6を、空隙を残して包囲するものであるが、個々の核体6をみたときに、1つの核体6の表面全面が被覆層をなす包囲体7に包囲されていてもよいし、あるいは1つの核体6の表面において、被覆層である包囲体7に包囲されていない面が存在していてもよい。また、包囲体7の表面は、走査型電子顕微鏡で例えば倍率5万倍程度で拡大観察した際に、例えば、滑らかな面で観察されるもの、定形・不定形問わず無数の突起が密集しているもの、あるいはこれらの組み合わせなどであってよく、その表面状態は何ら限定されない。   The envelope 7 may constitute a continuous coating layer in the form of a film, a pleat, or a hump that surrounds two or more aggregates of the nuclei 6. The covering layer surrounds the plurality of nuclei 6 with leaving gaps, but when the individual nuclei 6 are viewed, the entire surface of one nuclei 6 forms an envelope 7 that forms the covering layer. It may be surrounded, or on the surface of one core body 6, there may be a surface that is not surrounded by the surrounding body 7 that is a covering layer. In addition, the surface of the enclosure 7 is densely populated with countless protrusions regardless of whether it is observed on a smooth surface, regular or irregular, for example, when magnified with a scanning electron microscope at a magnification of about 50,000 times. Or a combination thereof, and the surface state is not limited at all.

以上に例示する包囲体の形状、及び包囲体が核体を包囲する態様は、本発明の電極板IIを何ら限定するものではない。即ち、本発明の電極板IIの電極活物質層における包囲体は、核体の少なくとも一部を包囲し、かつ、包囲体同士が繋がり、あるいは包囲体が連続体であり、加えて、包囲体のうち集電体近傍の包囲体が集電体の表面に繋がることによって、核体を集電体上に固着させ、電極活物質層を構成するものであればよい。
本発明の電極板IIの電極活物質層における包囲体が粒子形状であると、非粒子形状であると、を問わず、隣接する包囲体同士の一部が互いに繋がっている本発明の電極板IIにおいて、該隣接する包囲体同士の繋がりが、結晶格子が連続する箇所を含む場合には、電極活物質層の膜密着性が向上し、これによって出入力特性の向上に寄与するため望ましい。包囲体同士の少なくとも一部において結晶格子が連続するか否かは、前述した隣接する結着物質同士において結晶格子が連続するか否かの確認方法と同様である。
The shape of the surrounding body exemplified above and the manner in which the surrounding body surrounds the core body do not limit the electrode plate II of the present invention. That is, the envelope in the electrode active material layer of the electrode plate II of the present invention surrounds at least a part of the nucleus and the envelopes are connected to each other, or the envelope is a continuous body. Of these, any member may be used as long as the surrounding body in the vicinity of the current collector is connected to the surface of the current collector so that the nucleus is fixed on the current collector to constitute the electrode active material layer.
Regardless of whether the envelope in the electrode active material layer of the electrode plate II of the present invention has a particle shape or a non-particle shape, a part of the adjacent envelopes are connected to each other. In II, when the connection between the adjacent enclosures includes a portion where the crystal lattice is continuous, it is desirable because the film adhesion of the electrode active material layer is improved, thereby contributing to the improvement of the input / output characteristics. Whether or not the crystal lattice is continuous in at least a part of the enclosures is the same as the method for confirming whether or not the crystal lattice is continuous between the adjacent binding substances.

本発明の電極板IIにおける電極活物質層の構造は、核体と、包囲体により構成される、いわゆる二重構造により構成することができる。この二重構造は、走査型電子顕微鏡写真から確認することができる。また、その二重構造は、後述する電極板の製造方法からも理解することができる。すなわち、電極板の製造方法は、電極活物質粒子を含有する電極活物質層形成液を集電体上に塗布して塗膜を形成し、その塗膜内で包囲体をなす金属酸化物を析出させる。その際、塗膜を形成した集電体上において、塗膜に含まれる既存の電極活物質粒子を核体となし、これを包囲するように、核体の周囲に包囲体をなす金属酸化物が生成される。この結果、上記二重構造が形成される。
核体と包囲体により構成される上記二重構造について、特に核体と包囲体との界面について着目すると、1つの特徴が存在する。核体をなす物質である活物質粒子は、結晶性の金属化合物あるいは結晶性の材料を含んで形成されていてよい。また、包囲体に含まれる金属酸化物は、非晶性の金属酸化物である態様、あるいは結晶性の金属酸化物である態様が含まれる。特に、包囲体が、リチウムイオン挿入脱離を示す場合には、該包囲体は、結晶性の金属酸化物を含むものであると理解される。ここで、結晶性の核体を結晶性の金属酸化物を含む包囲体が包囲したとき形成される両者の界面において、両者の結晶格子が連続する領域と、不連続な領域とが存在することが確認された。また特に、核体の結晶格子と、包囲体の結晶格子が異なる場合には、両者の界面全域において、両者の結晶格子は不連続となる。尚、上記結晶格子の連続性については、透過型電子顕微鏡により、その結晶格子を観察することにより、確認することができる。
The structure of the electrode active material layer in the electrode plate II of the present invention can be constituted by a so-called double structure constituted by a nucleus and an enclosure. This double structure can be confirmed from a scanning electron micrograph. Moreover, the double structure can be understood from a method for manufacturing an electrode plate described later. That is, the method for producing an electrode plate is to apply an electrode active material layer-forming liquid containing electrode active material particles on a current collector to form a coating film, and to form a metal oxide that forms an enclosure within the coating film. Precipitate. At that time, on the current collector on which the coating film is formed, the existing electrode active material particles contained in the coating film form a nucleus, and a metal oxide that forms an enclosure around the nucleus so as to surround it. Is generated. As a result, the double structure is formed.
Regarding the above-mentioned double structure composed of the nucleus and the enclosure, there is one feature, particularly when focusing on the interface between the nucleus and the enclosure. The active material particles, which are substances forming the nucleus, may be formed including a crystalline metal compound or a crystalline material. Moreover, the aspect in which the metal oxide contained in an enclosure is an amorphous metal oxide, or the aspect which is a crystalline metal oxide is contained. In particular, when the enclosure exhibits lithium ion insertion / extraction, it is understood that the enclosure contains a crystalline metal oxide. Here, there is a region where both crystal lattices are continuous and a discontinuous region at the interface between the two formed when the crystalline nucleus is surrounded by an enclosure containing a crystalline metal oxide. Was confirmed. In particular, when the crystal lattice of the nucleus and the crystal lattice of the enclosure are different, the crystal lattices of both are discontinuous throughout the interface between the two. The continuity of the crystal lattice can be confirmed by observing the crystal lattice with a transmission electron microscope.

本発明者らは、前述する結晶格子が不連続な領域の存在が、サイクル特性の向上に寄与するということを推察した。非水電解液二次電池用電極板は、リチウムイオンなどのアルカリ金属イオンが活物質粒子の結晶構造に繰り返し挿入脱離するうちに、該結晶構造が劣化し、あるいはさらに破壊され、サイクル特性が低下する。前述する結晶構造の劣化・破壊は、結晶構造の連続する結晶格子に沿って発生すると考えられる。両者の結晶格子が不連続な領域が存在するようになると、核体と包囲体のそれぞれで生じた結晶構造の劣化が、互いに影響を及ぼしづらくなるものと推察される。また繰り返しの挿入脱離により核体の表面に亀裂が入ろうとした場合、その周囲に包囲体に含まれる金属酸化物がいるので、該金属酸化物が、リチウムイオン挿入脱離しない金属酸化物であっても、亀裂の進行を遅らせることが可能であると推察される。その結果、本発明の電極板IIのサイクル特性は低下し難く、良好なサイクル特性が示されるものと推察される。換言すると、本発明の電極板IIにおける上記二重構造が、サイクル特性の向上に寄与すると推察される。実際、上記二重構造の示されない従来の電極板と比較して、本発明のサイクル特性が向上することは、後述する実施例1等においても確認されている。
尚、上述する本発明の電極板IIにおけるサイクル特性に関する推察は、上述する特徴(iii)あるいは特徴(iv)を備える本発明の電極板II、特徴(iii)および特徴(iv)を備える本発明の電極板IIのいずれにおいても、同様である。
The present inventors have inferred that the presence of the above-described discontinuous region of the crystal lattice contributes to the improvement of cycle characteristics. The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery has a cycle characteristic that is deteriorated or further destroyed while alkali metal ions such as lithium ions are repeatedly inserted into and released from the crystal structure of the active material particles. descend. It is considered that the deterioration and destruction of the crystal structure described above occurs along a continuous crystal lattice of the crystal structure. If there is a discontinuous region between the two crystal lattices, it is assumed that the deterioration of the crystal structure that occurs in each of the nuclei and the enclosure is less likely to affect each other. In addition, when a crack is about to be generated on the surface of the nucleus due to repeated insertion / desorption, there is a metal oxide contained in the surrounding body, so that the metal oxide is a metal oxide that does not insert / desorb lithium ions. Even if it exists, it is guessed that progress of a crack can be delayed. As a result, it is presumed that the cycle characteristics of the electrode plate II of the present invention are not easily lowered, and good cycle characteristics are exhibited. In other words, it is surmised that the double structure in the electrode plate II of the present invention contributes to the improvement of the cycle characteristics. In fact, it has been confirmed in Example 1 and the like that will be described later that the cycle characteristics of the present invention are improved as compared with the conventional electrode plate having no double structure.
The above-mentioned inference regarding the cycle characteristics in the electrode plate II of the present invention is based on the electrode plate II of the present invention having the feature (iii) or the feature (iv), the feature (iii), and the feature (iv) of the present invention. The same applies to any of the electrode plates II.

(2)活物質粒子と金属酸化物の割合、電極活物質層中のその他の材料、電極活物質層の厚み
本発明の電極板IIにおける「核体と包囲体との割合」は上記「活物質粒子と結着物質の割合」の記載が適用される。また、本発明の電極板IIにおける電極活物質層におけるその他の材料および電極活物質層の厚み」については、第1の態様の「本発明の電極板I」で記載した内容と同様である。
(3)金属酸化物の充放電電位、金属酸化物のリチウムイオンの挿入脱離
本発明の電極板IIにおける「金属酸化物の充放電電位、金属酸化物のリチウムイオン挿入脱離」については、第1の態様の「本発明の電極板I」で記載した内容と同様である。
(4)電極板II
本発明の電極板IIは、非水電解液二次電池の正極板又は負極板のいずれか一方、あるいは正極板及び負極板の双方に用いることができる。
本発明の電極板IIを正極板として使用する場合には、包囲体に含まれる金属酸化物を有さず、樹脂製結着材のみを用いた場合と比較して出入力性能が高い。また、本発明の電極板IIは、包囲体に含まれる金属酸化物を活物質としても作用させるよう設計することにより電極中における活物質の割合を実質的に多くすることが可能である。上記設計によれば、本発明の電極板IIは、電極板の放電容量を増大させることが可能となる点で非常に優れる。さらに、本発明の電極板IIの一部を形成する包囲体には多くの金属酸化物が適用できるという点で用途範囲が広く、加えて、従来の負極板と合わせて使用できる点から好ましい。
(2) Ratio of active material particles and metal oxide, other materials in electrode active material layer, thickness of electrode active material layer “Ratio between core and enclosure” in electrode plate II of the present invention The description of “ratio of substance particles to binding substance” applies. Further, the “other materials in the electrode active material layer and the thickness of the electrode active material layer in the electrode plate II of the present invention” are the same as those described in the “electrode plate I of the present invention” of the first aspect.
(3) Charging / discharging potential of metal oxide, insertion / extraction of lithium ion of metal oxide About “charge / discharge potential of metal oxide, insertion / extraction of lithium ion of metal oxide” in electrode plate II of the present invention, This is the same as described in “Electrode plate I of the present invention” in the first embodiment.
(4) Electrode plate II
The electrode plate II of the present invention can be used for either a positive electrode plate or a negative electrode plate of a non-aqueous electrolyte secondary battery, or for both a positive electrode plate and a negative electrode plate.
When the electrode plate II of the present invention is used as a positive electrode plate, it has no metal oxide contained in the enclosure, and has higher input / output performance than the case where only the resin binder is used. In addition, the electrode plate II of the present invention can substantially increase the proportion of the active material in the electrode by designing the metal plate contained in the enclosure to act as an active material. According to the above design, the electrode plate II of the present invention is very excellent in that the discharge capacity of the electrode plate can be increased. Further, the envelope forming part of the electrode plate II of the present invention is preferable in that it can be used in combination with a conventional negative electrode plate in that it can be used in combination with a conventional negative electrode plate in that many metal oxides can be applied.

また、本発明の電極板IIを負極板として使用する場合には、上記正極板と同様に出入力性能が高く、かつ、電極容量を増大させることが可能な点で優れている。加えて、本発明の電極板IIは、銅やアルミなどの金属基板と金属酸化物との密着性が優れ、さらには負極活物質粒子の周囲に存在する金属酸化物膜がSEI(solid electrolyte interface)として機能し、その結果、サイクル特性が良好になるという観点から好ましい。本発明の電極板IIは、正負両極に用いられた場合には、高速充放電が可能な上、サイクル特性が良好になるなどの望ましい効果が発揮される。
尚、第2の態様である本発明の電極板IIの出入力特性に関する評価については、前述する、第1の態様である本発明の電極板Iについて記載した内容と同様である。
Further, when the electrode plate II of the present invention is used as a negative electrode plate, it is excellent in that the input / output performance is high and the electrode capacity can be increased as in the case of the positive electrode plate. In addition, the electrode plate II of the present invention has excellent adhesion between a metal substrate such as copper or aluminum and a metal oxide, and the metal oxide film present around the negative electrode active material particles is a solid electrolyte interface. ), And as a result, the cycle characteristics are favorable. When the electrode plate II of the present invention is used for both positive and negative electrodes, high-speed charge / discharge is possible and desirable effects such as improved cycle characteristics are exhibited.
In addition, about the evaluation regarding the input / output characteristic of the electrode plate II of this invention which is a 2nd aspect, it is the same as that of the content described about the electrode plate I of this invention which is the 1st aspect mentioned above.

〔3〕非水電解液二次電池用電極板の製造方法
本発明の電極板の製造方法(以下、本電極板の製造方法ということがある)について説明する。本電極板の製造方法は、まず、金属酸化物の前駆体となる金属元素含有化合物、該金属元素含有化合物を溶解する溶媒及び活物質粒子、あるいはさらに任意の添加材を含む、電極活物質層形成液を調製する。そして本電極板の製造方法は、上記電極活物質層形成液を集電体表面の所望の領域に塗布して塗膜を形成する塗布工程(以下、単に「塗布工程」ということがある)と、その後に行われる、該塗膜より電極活物質層を形成する電極活物質層形成工程(以下、単に「電極活物質層形成工程」ということがある)とを含む。
上記電極活物質層形成工程は、上記塗膜に含まれる溶媒を除去するとともに、上記塗膜中に含有される金属元素含有化合物を反応させて金属酸化物を生成し、該金属酸化物により上記活物質粒子を上記集電体上に固着させて、上記集電体上に該金属酸化物と上記活物質粒子とを含有する電極活物質層を形成する工程とすることができる。
[3] Method for Producing Electrode Plate for Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery The method for producing the electrode plate of the present invention (hereinafter sometimes referred to as the method for producing the electrode plate) will be described. The method for producing the electrode plate includes a metal element-containing compound that is a precursor of a metal oxide, a solvent and an active material particle that dissolves the metal element-containing compound, or an optional additive material. A forming solution is prepared. And the manufacturing method of this electrode plate has the application process (henceforth only an "application process") which apply | coats the said electrode active material layer forming liquid to the desired area | region of the collector surface, and forms a coating film. And an electrode active material layer forming step for forming an electrode active material layer from the coating film (hereinafter sometimes simply referred to as “electrode active material layer forming step”).
In the electrode active material layer forming step, the solvent contained in the coating film is removed and a metal element-containing compound contained in the coating film is reacted to generate a metal oxide. The active material particles can be fixed on the current collector, and an electrode active material layer containing the metal oxide and the active material particles can be formed on the current collector.

また、上記塗布工程と上記電極活物質層形成工程との間に、プレス工程などの任意の工程を設け、塗膜中の溶媒を除去した後に、電極活物質層形成工程を実施してもよい。即ち、電極活物質層形成工程は、予め溶媒の除去された塗膜中に含有される金属元素含有化合物を反応させて金属酸化物を生成し、該金属酸化物により上記活物質粒子を上記集電体上に固着させて、上記集電体上に該金属酸化物と上記活物質粒子とを含有する電極活物質層を形成する工程とすることもできる。
尚、本電極板の製造方法は、正極板を製造する場合には、正極活物質層を集電体上に積層形成するために、上記電極活物質層形成液には、正極活物質粒子及びこれに適した金属元素含有化合物を添加し、また負極板を製造する場合には、負極活物質層を集電体上に積層形成するために、電極活物質層形成液には、負極活物質粒子及びこれに適した金属元素含有化合物を添加する。以下、本電極板の製造方法において、「正極」及び「負極」を、まとめて「電極」と記載する場合がある。
Moreover, after providing the arbitrary processes, such as a press process, between the said application | coating process and the said electrode active material layer formation process and removing the solvent in a coating film, you may implement an electrode active material layer formation process. . That is, in the electrode active material layer forming step, a metal element-containing compound contained in the coating film from which the solvent has been removed is reacted to generate a metal oxide, and the active material particles are collected by the metal oxide. The electrode active material layer containing the metal oxide and the active material particles may be formed on the current collector by being fixed on the current collector.
In the production method of the electrode plate, in the case of producing a positive electrode plate, in order to form a positive electrode active material layer on a current collector, the electrode active material layer forming liquid contains positive electrode active material particles and When a metal element-containing compound suitable for this is added and a negative electrode plate is produced, the negative electrode active material layer forming liquid contains a negative electrode active material in order to form a negative electrode active material layer on the current collector. Particles and metal element-containing compounds suitable for this are added. Hereinafter, in the manufacturing method of this electrode plate, “positive electrode” and “negative electrode” may be collectively referred to as “electrode”.

従来の樹脂製結着材を用いるスラリー状の電極活物質層形成液とは異なり、本電極板の製造方法において用いられる、金属元素含有化合物及び活物質粒子を含有して調製される電極活物質層形成液は、含有される活物質粒子の粒子径によらず、集電体への塗布性が良好に維持される程度の粘度が示される。したがって、従来の電極活物質層形成液では、粘度の著しい向上のため使用困難であった粒子径の小さい活物質粒子を、本電極板の製造方法により、使用することが可能になる。また本電極板の製造方法は、上記電極活物質層形成液の集電体への塗布性が良好であることから、所望の厚みに塗布することも可能となり、電極活物質層の薄膜化も可能になる。
以上のとおり、本電極板の製造方法によれば、電極板の出入力特性の向上へのアプローチである、粒子径の小さい活物質粒子の使用、及び電極活物質の薄膜化のいずれもが、容易に実現可能となる。したがって、本電極板の製造方法によれば、粒子径の小さい活物質粒子を使用し、あるいはまた、電極活物質層の厚みを小さく設計することによって、さらに出入力特性が向上した非水電解液二次電池用電極板を、容易に製造することが可能である。ただし、本電極板における出入力特性の向上は、活物質粒子の粒子径、および電極活物質層の厚みに限定されず、広範な設計において示され得る。
Unlike a conventional slurry-like electrode active material layer forming liquid using a resin binder, an electrode active material prepared by using a metal element-containing compound and active material particles used in the method for producing the electrode plate The layer-forming liquid exhibits a viscosity that can maintain good applicability to the current collector, regardless of the particle diameter of the active material particles contained therein. Therefore, with the conventional electrode active material layer forming liquid, it is possible to use active material particles having a small particle diameter, which has been difficult to use due to a significant increase in viscosity, by the method for producing the present electrode plate. In addition, the electrode plate manufacturing method has good applicability to the current collector of the electrode active material layer forming liquid, so that it can be applied to a desired thickness, and the electrode active material layer can be made thin. It becomes possible.
As described above, according to the method for manufacturing the electrode plate, both the use of active material particles having a small particle diameter and the thinning of the electrode active material, which are approaches to improving the input / output characteristics of the electrode plate, It can be easily realized. Therefore, according to the method for producing the electrode plate, the non-aqueous electrolyte with improved input / output characteristics can be obtained by using active material particles having a small particle diameter or by designing the thickness of the electrode active material layer to be small. An electrode plate for a secondary battery can be easily manufactured. However, the improvement of the input / output characteristics in the present electrode plate is not limited to the particle diameter of the active material particles and the thickness of the electrode active material layer, and can be shown in a wide range of designs.

上記電極活物質層形成工程は、例えば、加熱工程、減圧乾燥工程、減圧加熱工程、あるいはこれらの組み合わせなどが例示されるが、これらに限定されず、集電体上に塗布された電極活物質層形成液により形成された塗膜を電極活物質層として形成可能な手段を実施する工程であれよい。例えば、上記電極活物質層形成工程は、上記塗膜中に含有される溶媒を除去する手段を実施し、次いで金属元素含有化合物を反応させる手段を実施する、電極活物質層形成後にプレス工程を追加するなど、2以上の手段を含んでもよい。
上記電極活物質層形成工程が、加熱手段を実施する加熱工程である場合には、本電極板の製造方法は、金属元素含有化合物が溶解する上記電極活物質層形成液を集電体上に塗布し、該金属元素含有化合物の熱分解開始温度以上の範囲の温度で加熱して熱分解させ、これに含まれる金属元素を酸化せしめて金属酸化物を生成することができる。上記電極活物質層形成工程において、集電体上に生成される金属酸化物は、電極活物質層形成液中に含まれる活物質粒子を抱き込むように集電体上で塗膜化するため、活物質粒子を集電体上に固着させることができる。上記電極活物質層形成液中に含まれる活物質粒子、あるいはさらに導電材粒子は、上記固着態様1に加え、固着態様2として示すように、粒子同士の直接の接触が良好に保たれた状態で固着される態様が含まれる。
Examples of the electrode active material layer forming step include, but are not limited to, a heating step, a reduced pressure drying step, a reduced pressure heating step, or a combination thereof, and an electrode active material applied on a current collector. It may be a step of implementing means capable of forming a coating film formed by the layer forming liquid as an electrode active material layer. For example, in the electrode active material layer forming step, a means for removing the solvent contained in the coating film is implemented, and then a means for reacting the metal element-containing compound is implemented. Two or more means may be included such as adding.
In the case where the electrode active material layer forming step is a heating step in which a heating means is carried out, the method for producing the electrode plate includes the electrode active material layer forming liquid in which the metal element-containing compound is dissolved on a current collector. It is applied and heated at a temperature not lower than the thermal decomposition start temperature of the metal element-containing compound and thermally decomposed, and the metal element contained therein is oxidized to produce a metal oxide. In the electrode active material layer forming step, the metal oxide formed on the current collector is coated on the current collector so as to embrace the active material particles contained in the electrode active material layer forming liquid. The active material particles can be fixed on the current collector. The active material particles contained in the electrode active material layer forming liquid, or further the conductive material particles, in addition to the fixing mode 1, as shown as the fixing mode 2, is a state in which the direct contact between the particles is satisfactorily maintained. The aspect fixed by is included.

このように、固着態様1及び2に示されるような固着の状態を可能とする要因は、本電極板の製造方法において、金属元素含有化合物が溶媒に溶解されていること、かつ、活物質粒子等を混合した電極活物質層形成液を集電体上に塗布して電極活物質層を形成する際に、加熱などの手段により溶媒が除去され、生成される金属酸化物(結着物質)が、粒子間、あるいは粒子同士が直接に接触する接触部分の周囲に生成されることにあると推察される。この結果、本電極板の製造方法は、導電性が良好で電気抵抗を低く保つことが可能な電極板を製造することができる。尚、本電極板の製造方法において、電極活物質層形成液中に含まれる金属元素含有化合物は、溶媒に溶解した状態のものも含めて金属元素含有化合物という。   As described above, the factors that enable the fixed state as shown in the fixing modes 1 and 2 are that the metal element-containing compound is dissolved in the solvent and the active material particles in the manufacturing method of the present electrode plate. When forming an electrode active material layer by applying an electrode active material layer forming liquid mixed with the above to the current collector, the solvent is removed by means such as heating and the resulting metal oxide (binding material) Is presumed to be generated around the contact portion where the particles are in direct contact with each other. As a result, the electrode plate manufacturing method can manufacture an electrode plate that has good conductivity and can keep electric resistance low. In addition, in the manufacturing method of this electrode plate, the metal element containing compound contained in an electrode active material layer forming liquid is called a metal element containing compound including the thing melt | dissolved in the solvent.

(1)活物質粒子
上記電極活物質層形成液に含有される活物質粒子は、上記「本発明の電極板I」と「本発明の電極板II」で既に説明した正極活物質粒子、あるいは負極活物質粒子と同様である。したがって、上述の活物質粒子の記載に準じ、本電極板の製造方法によって製造される電極板が、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされている活物質粒子を含有する態様であるか否かによって、選択される活物質粒子を決定してよい。尚、本電極板の製造方法に用いられる電極活物質層形成液は、従来の樹脂製結着材を用いた電極活物質層形成液に比べて、平均粒径の小さい活物質粒子を用いた場合であっても粘度調整が容易である。特に、本電極板の製造方法に用いられる電極活物質層形成液は、活物質粒子の粒子径が10μm以下、さらには1μm以下の小さいサイズのものを用いても、塗布性が低下するほどの粘度の上昇がみられないという望ましい特徴を有している。したがって、用いられる活物質粒子の粒子径は、所望の大きさを選択することができる。
(1) Active material particles The active material particles contained in the electrode active material layer forming liquid are the positive electrode active material particles already described in the above "electrode plate I of the present invention" and "electrode plate II of the present invention", or The same as the negative electrode active material particles. Therefore, in accordance with the description of the active material particles described above, the electrode plate manufactured by the method for manufacturing the present electrode plate is doped with one or more elements selected from a semi-metal element and a typical metal element. The active material particles to be selected may be determined depending on whether or not the active material particles are contained. In addition, the electrode active material layer forming liquid used for the manufacturing method of this electrode plate used the active material particle with a small average particle diameter compared with the electrode active material layer forming liquid using the conventional resin binder. Even in this case, the viscosity can be easily adjusted. In particular, the electrode active material layer forming liquid used in the manufacturing method of the present electrode plate is such that the coatability is reduced even if the active material particles have a particle size of 10 μm or less, and even 1 μm or less. It has a desirable feature that no increase in viscosity is observed. Therefore, a desired size can be selected for the particle diameter of the active material particles used.

(2)金属元素含有化合物
上記電極活物質層形成液中に溶解される金属元素含有化合物は、電極活物質層中に含有され、結着物質に含まれる金属酸化物として活物質粒子同士を固着させる作用を発揮し、また、活物質粒子を集電体上に固着させる作用を発揮する金属酸化物の前駆体である。したがって、上記金属元素含有化合物は、溶液中に溶解された状態で基板上に塗布され、熱分解開始温度以上の範囲の温度で加熱されたときに、上述する金属酸化物を生成することができるものであれば特に限定されない。尚、「結着物質に含まれる金属酸化物」とは、結着物質を主として形成する金属酸化物であって、実質的に結着物質である金属酸化物、および、任意の元素または材料とともに結着物質に含まれる金属酸化物のいずれをも含む。尚、結着物質に含まれる上記任意の元素または材料は、金属酸化物の固着作用が発揮され得る限度において、結着物質に含まれることが望ましい。
尚、上記のとおり、本発明の電極板における結着物質に含まれる金属酸化物は、リチウムイオン挿入脱離を示す金属酸化物であってもよい。使用する金属元素含有化合物から生成される金属酸化物が、リチウムイオン挿入脱離を示すか否かは、予備実験において、金属元素含有化合物を含有する溶液を基板上に塗布してこれを加熱することによって金属酸化物を形成し、上記サイクリックボルタンメトリー法により確認することができる。
また、上記のとおり、本発明の電極板における結着物質に含まれる金属酸化物は、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされている金属酸化物である態様と、ドープされていない金属酸化物である態様とが含まれる。
(2) Metal element-containing compound The metal element-containing compound dissolved in the electrode active material layer forming liquid is contained in the electrode active material layer, and the active material particles are fixed to each other as a metal oxide contained in the binder. It is a precursor of a metal oxide that exhibits the action of causing the active material particles to adhere to the current collector. Therefore, the metal element-containing compound can be applied to the substrate in a state dissolved in a solution, and can generate the above-described metal oxide when heated at a temperature in the range of the thermal decomposition start temperature or higher. If it is a thing, it will not specifically limit. The “metal oxide contained in the binding substance” is a metal oxide that mainly forms the binding substance, and is substantially together with the metal oxide that is the binding substance and any element or material. Any metal oxide contained in the binder is included. In addition, it is desirable that the above arbitrary element or material contained in the binding substance is contained in the binding substance as long as the fixing action of the metal oxide can be exhibited.
As described above, the metal oxide contained in the binding substance in the electrode plate of the present invention may be a metal oxide that exhibits lithium ion insertion / extraction. Whether or not the metal oxide produced from the metal element-containing compound to be used exhibits lithium ion insertion / desorption is determined by applying a solution containing the metal element-containing compound on the substrate and heating it in a preliminary experiment. Thus, a metal oxide can be formed and confirmed by the cyclic voltammetry method.
In addition, as described above, the metal oxide contained in the binding material in the electrode plate of the present invention is a metal oxide doped with one or more elements selected from a semimetal element and a typical metal element. And embodiments that are undoped metal oxides.

結着物質に含まれる金属酸化物として、ドープされていない金属酸化物を形成する場合には、上記金属元素含有化合物は、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、及びCeの群から選択されるいずれか1つ、又は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から5周期に属する金属元素が含有する金属元素含有化合物を用いた場合には、生成される電極板の出入力特性がより高くなる傾向にあるため、好ましい。
上記金属元素を含有する金属元素含有化合物としては、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。これらの中でも入手が容易な塩化物、硝酸塩、酢酸塩の使用が好ましく、特に安価な硝酸塩の使用が好ましい。
金属塩の具体的な例示としては、塩化マグネシウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、酢酸スカンジウム、四塩化チタン、オキソ硫酸バナジウム、クロム酸アンモニウム、塩化クロム、二クロム酸アンモニウム、酢酸クロム、硝酸クロム、硫酸クロム、硝酸マンガン、硫酸マンガン、塩化鉄(I)、塩化鉄(III)、酢酸鉄(II)、硝酸鉄(III)、硫酸鉄(II)、硫酸アンモニウム鉄(III)、塩化コバルト、硝酸コバルト、酢酸コバルト、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、酢酸ニッケル、塩化銅、硝酸銅、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、塩化亜鉛、硝酸イットリウム、塩化イットリウム、塩化酸化ジルコニウム、硝酸酸化ジルコニウム、四塩化ジルコニウム、塩化銀、酢酸銀、硝酸インジウム、酢酸インジウム、硫酸スズ、塩化セリウム、酢酸セリウム、硝酸セリウム、シュウ酸セリウム、硝酸二アンモニウムセリウム、硫酸セリウム、塩化サマリウム、硝酸サマリウム、塩化鉛、酢酸鉛、硝酸鉛、ヨウ化鉛、リン酸鉛、硫酸鉛、塩化ランタン、酢酸ランタン、硝酸ランタン、硝酸ガドリニウム、塩化ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、五塩化ニオブ、りん酸モリブデン酸アンモニウム、硫化モリブデン、塩化パラジウム、酢酸パラジウム、硝酸パラジウム、五塩化アンチモン、三塩化アンチモン、三フッ化アンチモン、テルル酸、亜硫酸バリウム、塩化バリウム、塩素酸バリウム、過塩素酸バリウム、酢酸バリウム、硝酸バリウム、タングステン酸、タングステン酸アンモニウム、六塩化タングステン、五塩化タンタル、塩化ハフニウム、硫酸ハフニウム等を挙げることができる。
When an undoped metal oxide is formed as the metal oxide contained in the binder, the metal element-containing compound is specifically 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, and Ce, one or two Any compound containing two or more metal elements may be used. The reason is not clear, but among the above metal elements, particularly when a metal element-containing compound containing a metal element belonging to 3 to 5 cycles is used, the input / output characteristics of the generated electrode plate are higher. It is preferable because of its tendency.
As the metal element-containing compound 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 these, it is preferable to use chlorides, nitrates, and acetates that are easily available, and it is particularly preferable to use inexpensive nitrates.
Specific examples of metal salts include magnesium chloride, aluminum nitrate, aluminum chloride, calcium chloride, scandium acetate, titanium tetrachloride, vanadium oxosulfate, ammonium chromate, chromium chloride, ammonium dichromate, chromium acetate, chromium nitrate. , Chromium sulfate, manganese nitrate, manganese sulfate, iron (I) chloride, iron (III) chloride, iron (II) acetate, iron (III) nitrate, iron (II) sulfate, ammonium iron (III) sulfate, cobalt chloride, nitric acid Cobalt, cobalt acetate, nickel chloride, nickel nitrate, nickel acetate, copper chloride, copper nitrate, zinc chloride, zinc acetate, zinc chloride, yttrium nitrate, yttrium chloride, zirconium chloride, zirconium nitrate, zirconium tetrachloride, silver chloride, Silver acetate, indium nitrate, indium acetate, tin sulfate, selenium chloride Cerium acetate, cerium nitrate, cerium oxalate, diammonium cerium nitrate, cerium sulfate, samarium chloride, samarium nitrate, lead chloride, lead acetate, lead nitrate, lead iodide, lead phosphate, lead sulfate, lanthanum chloride, acetic acid Lanthanum, lanthanum nitrate, gadolinium nitrate, strontium chloride, strontium acetate, strontium nitrate, niobium pentachloride, ammonium molybdate phosphate, molybdenum sulfide, palladium chloride, palladium acetate, palladium nitrate, antimony pentachloride, antimony trichloride, trifluoride Antimony, telluric acid, barium sulfite, barium chloride, barium chlorate, barium perchlorate, barium acetate, barium nitrate, tungstic acid, ammonium tungstate, tungsten hexachloride, tantalum pentachloride, hafnium chloride, sulfuric acid And the like can be given Funiumu.

前述のとおり、本発明の製造方法において用いられる金属元素含有化合物は、該化合物内に炭素が含まれていない、無機金属元素含有化合物であってもよいし、あるいは該化合物内に炭素が含まれている有機金属元素含有化合物であってもよい。上記に例示されない有機金属化合物の例としては、チタンジイソプロポキシビス(アセチルアセトネート)、チタンキレート剤も好適である。以下、無機金属元素含有化合物と有機金属含有化合物とを併せて「金属元素含有化合物」ということがある。   As described above, the metal element-containing compound used in the production method of the present invention may be an inorganic metal element-containing compound in which carbon is not contained in the compound, or carbon is contained in the compound. It may be an organometallic element-containing compound. As examples of organometallic compounds not exemplified above, titanium diisopropoxybis (acetylacetonate) and titanium chelating agents are also suitable. Hereinafter, the inorganic metal element-containing compound and the organic metal-containing compound may be collectively referred to as “metal element-containing compound”.

また結着物質に含まれる金属酸化物として、ドープされていない金属酸化物であって、リチウムイオン挿入脱離を示す金属酸化物を電極活物質層中に形成する場合には、上記金属元素含有化合物の例としては、リチウム元素含有化合物と、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄又はチタンから選択されるいずれかの金属元素を含む金属元素含有化合物の1種あるいは2種以上との組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
また金属元素含有化合物としては、リチウム元素あるいはコバルト等の他の金属元素の塩化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩、リン酸塩、臭素酸塩、炭酸塩等を挙げることができる。これらの中でも、塩化物、硝酸塩、酢酸塩は汎用品として入手が容易なので好適に使用することができ、特に硝酸塩は種々の集電体に対して製膜性がよいのでより好適に使用することができる。
In addition, when the metal oxide contained in the binder material is an undoped metal oxide and exhibits a lithium ion insertion / extraction in the electrode active material layer, the metal element contains Examples of the compound include a combination of a lithium element-containing compound and one or more metal element-containing compounds containing any metal element selected from cobalt, nickel, manganese, iron or titanium. However, it is not limited to these.
Examples of the metal element-containing compound include chloride, nitrate, sulfate, perchlorate, acetate, phosphate, bromate, carbonate, etc. of other metal elements such as lithium element or cobalt. it can. Among these, chlorides, nitrates, and acetates can be suitably used because they are easily available as general-purpose products. In particular, nitrates are better used because they have good film-forming properties for various current collectors. Can do.

以下に、集電体上に金属酸化物として、LiCoO、LiNiO、LiMn、LiFeO、LiTi12をそれぞれ生成するための金属元素含有化合物について記載する。 Hereinafter, the metal oxide on the current collector, describes LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2 O 4, LiFeO 2, Li 4 Ti 5 O 12 a metal element-containing compound to form, respectively.

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

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

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

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

例えば、集電体上に金属酸化物としてLiTi12を生成するための金属元素含有化合物としては、Li元素含有化合物、及びTi元素含有化合物を主原料として組み合わせて用いることができ、さらに、必要に応じてその他の原料を上記主原料と組み合わせて用いることもできる。Li元素含有化合物の例は、上述するLiCoOを生成する場合と同様であり、また、Ti元素含有化合物としては、例えば、四塩化チタン、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 element-containing compound 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 can be used in combination as main raw materials, Furthermore, other raw materials can be used in combination with the main raw material as required. Examples of the Li element-containing compound are the same as in the case of producing LiCoO 2 described above, and examples of the Ti element-containing compound include titanium tetrachloride 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.

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

次に、結着物質に含まれる金属酸化物として、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされている金属酸化物を形成する場合について説明する。
半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされている金属酸化物を形成する場合には、上述する電極活物質形成液に、さらにドープを予定する金属元素を含有するドープ用金属元素含有化合物を溶解させればよい。特に、
結着物資に含まれる金属酸化物として、リチウムイオン挿入脱離可能な金属酸化物であって、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされている金属酸化物を形成する場合には、例えば、リチウム元素含有化合物と、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄又はチタンから選択されるいずれかの金属元素を含む金属元素含有化合物の1種あるいは2種以上との組み合わせと、適切なドープ用金属元素含有化合物を溶媒に溶解させ、さらに活物質粒子などを含有させることによって電極活物質形成液を調整することができる。
Next, a case where a metal oxide doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element is described as the metal oxide contained in the binder.
In the case of forming a metal oxide doped with one or more elements selected from a semi-metal element and a typical metal element, a metal element to be further doped in the electrode active material forming liquid described above What is necessary is just to dissolve the metal element-containing compound for doping containing. In particular,
The metal oxide contained in the binder is a metal oxide capable of inserting and releasing lithium ions, and is doped with one or more elements selected from a semi-metal element and a typical metal element In the case of forming an oxide, for example, a lithium element-containing compound and one or more metal element-containing compounds containing any metal element selected from cobalt, nickel, manganese, iron, or titanium An electrode active material forming liquid can be prepared by dissolving a combination and a suitable metal element-containing compound for doping in a solvent and further containing active material particles and the like.

結着物質に含まれる金属酸化物において、リチウムなどのアルカリ金属以外の金属元素の一部とアルミニウムとを置換させたい場合には硝酸アルミニウム、塩化アルミニウムなどをドープ用金属元素含有化合物として用いることができる。
また、同様に、リチウムなどのアルカリ金属以外の金属元素の一部とホウ素とを置換させたい場合にはホウ酸などを、また、リチウムなどのアルカリ金属以外の金属元素の一部とマグネシウムとを置換させたい場合には酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウムなどを、また、リチウムなどのアルカリ金属以外の金属元素の一部とナトリウムとを置換させたい場合には塩化ナトリウムなどを、また、リチウムなどのアルカリ金属以外の金属元素の一部とケイ素とを置換させたい場合には珪酸などを、また、リチウムなどのアルカリ金属以外の金属元素の一部とリンとを置換させたい場合にはリン酸などを、また、リチウムなどのアルカリ金属以外の金属元素の一部とすずとを置換させたい場合には酢酸スズ、塩化スズなどを、また、リチウムなどのアルカリ金属以外の金属元素の一部とカルシウムとを置換させたい場合には塩化カルシウム、硝酸カルシウム、炭酸カルシウムなどを、ドープ用金属元素含有化合物として用いることができる。ドープ用金属元素含有化合物の配合量は、形成が予定されるドープされた金属酸化物における金属元素の置換の比率を勘案して、適宜決定してよい。
In the metal oxide contained in the binder, when it is desired to replace a part of the metal element other than alkali metal such as lithium with aluminum, aluminum nitrate, aluminum chloride or the like may be used as the metal element-containing compound for doping. it can.
Similarly, when it is desired to replace boron with a part of a metal element other than an alkali metal such as lithium, boric acid or the like is used, and with a part of a metal element other than an alkali metal such as lithium and magnesium. If you want to replace it with magnesium acetate, magnesium nitrate, etc., or if you want to replace some of the metal elements other than alkali metals such as lithium with sodium, then use sodium chloride, or alkali metals such as lithium. If you want to replace part of the metal element other than silicon with silicon, use silicic acid, and if you want to replace part of the metal element other than alkali metal such as lithium with phosphorus, use phosphoric acid. If you want to replace tin with some of the metal elements other than alkali metals such as lithium, use tin acetate, tin chloride, etc. When it is desired to replace a portion of calcium metal elements other than alkali metals can be used calcium chloride, calcium nitrate, calcium carbonate or the like, as doping metal element-containing compound. The compounding amount of the metal element-containing compound for doping may be appropriately determined in consideration of the substitution ratio of the metal element in the doped metal oxide to be formed.

(3)その他の添加材
また上記電極活物質層形成液には、前述する活物質粒子及び金属元素含有化合物以外にも、導電材あるいは、本発明の電極板の効果を損なわない範囲において、その他の添加材を添加してもよい。上記導電材及びその他の添加材は、本発明の電極板の電極活物質層の説明において記載した内容と同様のものを用いることができる。導電材を電極活物質層形成液に添加する場合には、集電体表面上において生成される活物質粒子、あるいは活物質粒子及び形成が予定される金属酸化物の総量100重量部に対して、導電材の添加量が5重量部〜20重量部であることが望ましい。尚、該20重量部の記載は20重量を超えて導電材を添加することを除外する趣旨ではない。
(3) Other additives In addition to the above-mentioned active material particles and metal element-containing compound, the electrode active material layer forming liquid contains other materials as long as the conductive material or the effect of the electrode plate of the present invention is not impaired. These additives may be added. As the conductive material and other additives, the same materials as described in the description of the electrode active material layer of the electrode plate of the present invention can be used. When the conductive material is added to the electrode active material layer forming liquid, the active material particles generated on the current collector surface, or the active material particles and the total amount of metal oxides scheduled to be formed are 100 parts by weight. In addition, the addition amount of the conductive material is desirably 5 to 20 parts by weight. The description of 20 parts by weight is not intended to exclude the addition of the conductive material in excess of 20 parts by weight.

尚、本発明の電極板における電極活物質層は、金属酸化物が含まれる結着物質に加えて、さらに樹脂材料、特には樹脂製結着材が含浸されていることを禁止するものではない。したがって、電極活物質層に樹脂製結着材などの樹脂材料を含浸透させる工程を、後述する電極活物質層形成工程の後にさらに追加してもよく、あるいは、電極活物質層形成液中に、電極活物質層に残存可能な樹脂材料を予め添加しておいてもよい。   It should be noted that the electrode active material layer in the electrode plate of the present invention does not prohibit impregnation with a resin material, particularly a resin binder, in addition to a binder containing a metal oxide. . Therefore, the step of impregnating the electrode active material layer with a resin material such as a resin binder may be further added after the electrode active material layer forming step described later, or in the electrode active material layer forming liquid. A resin material that can remain in the electrode active material layer may be added in advance.

(4)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、及びこれらの混合溶媒等を挙げることができる。
尚、上記電極活物質層形成液は、集電体上に形成が予定される電極活物質層における活物質粒子、金属酸化物、あるいはさらに必要に応じて導電材などのその他の添加材が必要量含まれるように考慮して、これらの配合量が決定される。その際、電極活物質層形成液に含有される材料(即ち、活物質粒子、金属元素含有化合物、必要に応じて溶解されるドープ用金属元素含有化合物及び任意の添加材)の比率は、塗布工程において集電体上への塗布性及び、電極活物質層形成工程における溶媒の除去を勘案し、適宜調整する。一般的には、電極活物質層形成液を100重量%としたときに、含有される溶質の総量は、30〜70重量%となるよう調整される。次に、以上のとおり調製された電極活物質層形成液を、集電体上に塗布して塗膜を形成する。尚、本電極板の製造方法において用いられる集電体は、上記第1の態様の「本発明の電極板I」と第2の態様の「本発明の電極板II」で記載した集電体と同様である。
(4) Solvent The solvent used for preparing the electrode active material layer forming liquid is not particularly limited. The following lower alcohols, diketones such as acetylacetone, diacetyl, and benzoylacetone, ketoesters such as ethyl acetoacetate, ethyl pyruvate, ethyl benzoylacetate, and ethyl benzoylformate, toluene, and mixed solvents thereof can be exemplified.
The electrode active material layer forming liquid requires active material particles, metal oxides, or other additives such as a conductive material, if necessary, in the electrode active material layer to be formed on the current collector. These compounding amounts are determined in consideration of being included in the amounts. At that time, the ratio of the materials contained in the electrode active material layer forming liquid (that is, the active material particles, the metal element-containing compound, the metal element-containing compound for doping dissolved as necessary, and any additive) is applied. It adjusts suitably in consideration of the applicability | paintability on a collector in a process, and the removal of the solvent in an electrode active material layer formation process. 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. Next, the electrode active material layer forming liquid prepared as described above is applied onto a current collector to form a coating film. The current collector used in the method for producing the electrode plate is the current collector described in the “electrode plate I of the present invention” in the first aspect and the “electrode plate II of the present invention” in the second aspect. It is the same.

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

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

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

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

ここで一般的に、結晶性の金属酸化物を生成する場合には、少なくとも約800℃以上の温度で上記塗膜を加熱する必要がある。これに対し、本電極板の製造方法において、700℃以下、さらには600℃以下、特には、400℃以下という低い加熱温度においても、結晶性の金属酸化物が生成されるのは、本電極板の製造方法の特徴的な点の1つといえる。尚、上記結晶性の金属酸化物には、微結晶状態のものも含まれる。   Here, generally, when producing a crystalline metal oxide, it is necessary to heat the coating film at a temperature of at least about 800 ° C. or higher. On the other hand, in the manufacturing method of the present electrode plate, the crystalline metal oxide is generated even at a low heating temperature of 700 ° C. or less, further 600 ° C. or less, particularly 400 ° C. or less. This is one of the characteristic points of the plate manufacturing method. Note that the crystalline metal oxide includes a microcrystalline state.

本発明者らは、上記電極活物質層形成液と、活物質粒子が含まれない以外は、上記電極活物質層形成液と同様に調整した試験液を用いて、本電極板の製造方法についてさらに研究した。即ち、上記試験液として、リチウムイオン挿入脱離を示す結晶性の金属酸化物を生成しうる金属元素含有化合物を含む試験液を調整した。そして、該試験液を用いて本電極板の製造方法における塗布工程、及び加熱工程を実施した場合に、リチウムイオン挿入脱離を示す結晶性の金属酸化物(以下、「金属酸化物A」という)が生成されることを確認した。同様に、活物質粒子が含まれる電極活物質層形成液を用いて、集電体上に、結着物質であるリチウムイオン挿入脱離を示す結晶性の金属酸化物(以下、本段落において「金属酸化物B」という)を含む電極活物質層を形成した。ここで、金属酸化物Aと金属酸化物Bとの放電容量(μAh)を比較すると、金属酸化物Bは、金属酸化物Aよりも優れた放電容量を示すことが見出された。金属酸化物Bに示される放電容量(μAh)は、金属酸化物Bの理論値に極めて近い値まで示される傾向にある。700℃以下、さらには600℃以下、特には、400℃以下という低い加熱温度において、このように放電容量の高い(即ち、結晶性の優れた)金属酸化物を生成することができるという点は、本電極板の製造方法の特筆すべき有利な点である。   The present inventors use the test liquid prepared in the same manner as the electrode active material layer forming liquid except that the electrode active material layer forming liquid and the active material particles are not included, to produce the electrode plate. Further research. That is, as the above test solution, a test solution containing a metal element-containing compound capable of producing a crystalline metal oxide exhibiting lithium ion insertion / release was prepared. Then, when the coating step and the heating step in the manufacturing method of the present electrode plate are carried out using the test solution, a crystalline metal oxide (hereinafter referred to as “metal oxide A”) exhibiting lithium ion insertion / release. ) Was generated. Similarly, by using an electrode active material layer-forming liquid containing active material particles, a crystalline metal oxide (hereinafter referred to as “battery” in this paragraph) that exhibits lithium ion insertion and desorption as a binding material is formed on a current collector. An electrode active material layer containing metal oxide B ”) was formed. Here, when the discharge capacities (μAh) of the metal oxide A and the metal oxide B were compared, it was found that the metal oxide B exhibits a discharge capacity superior to that of the metal oxide A. The discharge capacity (μAh) shown in the metal oxide B tends to be shown to a value very close to the theoretical value of the metal oxide B. The point that a metal oxide having such a high discharge capacity (that is, excellent crystallinity) can be produced at a heating temperature as low as 700 ° C. or less, further 600 ° C. or less, particularly 400 ° C. or less. This is a notable advantage of the method for producing the electrode plate.

上記加熱温度と、生成される金属酸化物の結晶性の発達との関係は、以下のとおり推測される。即ち、電極活物質層形成液中には、活物質粒子が含有されているため、生成される金属酸化物は、該活物質粒子の結晶性に追従して、700℃以下、さらには600℃以下、特には、400℃以下の加熱温度であってもリチウムイオン挿入脱離が可能で、結晶性の高い金属酸化物となると推測される。特に、生成される金属酸化物と混合される活物質粒子の化学組成が同じ場合には、この追従作用が顕著であると推測される。
上記加熱工程は、加熱温度を400℃以下で実施することにより、集電体の選択範囲が広がり、種々の集電体上に電極活物質層を直接に形成することができる点、及び、実施温度が低いという点からコストメリットが発揮されるため、好ましい。
尚、上記加熱温度は、予備的に、使用が予定される金属元素含有化合物が溶解された溶液を適当な基板上に塗布して加熱し、基板上に積層される膜を削って試料とし、組成分析を行い、金属元素と酸素の含有比率を測定することによって、金属酸化物が形成されているかどうかを判断することができる。そして、金属酸化物が生成されていた場合には、用いられた金属元素含有化合物が、基板上で熱分解開始温度以上の温度で加熱されたことが確認される。即ち、本電極板の製造方法において「金属元素含有化合物の熱分解開始温度」とは、加熱により金属元素含有化合物が分解され、金属元素の酸化が開始する温度、と理解することができる。
The relationship between the heating temperature and the development of crystallinity of the metal oxide to be generated is estimated as follows. That is, since the active material particles are contained in the electrode active material layer forming liquid, the generated metal oxide follows the crystallinity of the active material particles, and is 700 ° C. or lower, further 600 ° C. In particular, it is presumed that lithium ion insertion / extraction is possible even at a heating temperature of 400 ° C. or less, and a highly crystalline metal oxide is obtained. In particular, when the chemical composition of the active material particles to be mixed with the generated metal oxide is the same, this follow-up action is assumed to be remarkable.
The heating step is carried out at a heating temperature of 400 ° C. or less, so that the selection range of the current collector is widened, and the electrode active material layer can be directly formed on various current collectors. Since cost merit is demonstrated from the point that temperature is low, it is preferable.
In addition, the heating temperature is preliminarily applied to a suitable substrate with a solution in which a metal element-containing compound to be used is dissolved and heated, and a film laminated on the substrate is scraped and used as a sample. By performing composition analysis and measuring the content ratio of the metal element and oxygen, it can be determined whether or not a metal oxide is formed. And when the metal oxide was produced | generated, it was confirmed that the used metal element containing compound was heated at the temperature more than thermal decomposition start temperature on a board | substrate. That is, in the method for producing the electrode plate, the “thermal decomposition start temperature of the metal element-containing compound” can be understood as a temperature at which the metal element-containing compound is decomposed by heating and the oxidation of the metal element starts.

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考慮することが望ましい。たとえば、一般的に正極板の集電体として用いられるアルミ箔の耐熱性は、660℃前後であるため、上記加熱温度が660℃を超える場合には、集電体を損傷するおそれがある。したがって、用いられる集電体、活物質粒子などを先に決定し、これらの耐熱性を考慮して、これらの耐熱温度と熱分解開始温度から、金属元素含有化合物を選択してもよい。即ち、電極活物質層形成液に、導電材などの任意の添加剤が含有される場合であって、当該添加剤を形成される電極活物質中に残存させる予定の場合には、当該添加剤の耐熱温度以下の温度範囲を選択することが好ましい。尚、本電極板の製造方法に関し、「加熱温度」とは、加熱工程における最高温度を意味する。また加熱工程における加温の態様は、例えば、除々に昇温し、あるいは、一定の温度で加熱し、あるいは、段階的な温度で加熱してよく、任意に決定することができる。   In the heating step, when determining the heating temperature, it is desirable to take into account the heat resistance of the current collector, active material particles, conductive material, and the like that are further used. For example, since the heat resistance of an aluminum foil generally used as a current collector for a positive electrode plate is around 660 ° C., the current collector may be damaged if the heating temperature exceeds 660 ° C. Therefore, the current collector, active material particles, and the like to be used may be determined in advance, and the metal element-containing compound may be selected from these heat resistance temperatures and thermal decomposition start temperatures in consideration of their heat resistance. That is, when an additive such as a conductive material is contained in the electrode active material layer forming liquid and the additive is to remain in the electrode active material to be formed, the additive It is preferable to select a temperature range below the heat resistant temperature. In addition, regarding the manufacturing method of this electrode plate, "heating temperature" means the highest temperature in a heating process. The heating mode in the heating step may be arbitrarily determined, for example, by gradually increasing the temperature, heating at a constant temperature, or heating at a stepped temperature.

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

上記樹脂混合液に含まれる樹脂材料として、例えば、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF)などの従来の樹脂製結着材、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメトキシセルロース(CMC)や、上記粘度調整剤に挙げるものなどを選択することができるが、これに限定されない。また上記樹脂材料は、電極活物質層における空隙内に浸透可能なサイズを適宜選択する。また、樹脂混合液の溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、プロパノール、ブタノール等の総炭素数が5以下の低級アルコール、アセチルアセトン、ジアセチル、ベンゾイルアセトン等のジケトン類、アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、ベンゾイル酢酸エチル、ベンゾイル蟻酸エチル等のケトエステル類、Nーメチルピロリドン(NMP)などのピロリドン類、トルエン、及びこれらの混合溶媒、水等などを用いることができ、該溶媒に、樹脂材料を混合させて、樹脂混合液を調製することができる。電極活物質層中に含有される樹脂成分の量は、電極板の出入力性能を低下させない程度に調整することが望ましい。   Examples of resin materials contained in the resin mixture include conventional resin binders such as vinylidene fluoride resin (PVDF), styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethoxycellulose (CMC), and the viscosity modifier. Although what can be selected can be selected, it is not limited to this. The resin material is appropriately selected to have a size that can penetrate into the voids in the electrode active material layer. Examples of the solvent for the resin mixture include lower alcohols having a total carbon number of 5 or less such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, propanol, and butanol, diketones such as acetylacetone, diacetyl, and benzoylacetone, ethyl acetoacetate, and pyrubin. Ketoesters such as ethyl acetate, ethyl benzoyl acetate, ethyl benzoylformate, pyrrolidones such as N-methylpyrrolidone (NMP), toluene, a mixed solvent thereof, water, and the like can be used. Can be mixed to prepare a resin mixed solution. The amount of the resin component contained in the electrode active material layer is desirably adjusted to such an extent that the input / output performance of the electrode plate is not deteriorated.

本電極板の製造方法において、集電体の両面において電極活物質層を形成したい場合には、上述する塗布工程および電極活物質層形成工程を集電体の両面において実施ずればよい。例えば、集電体の一方面側において、上述する塗布工程および電極活物質層形成工程を実施して電極活物質層を形成し、その後に他方面側において、上述する塗布工程および電極活物質層形成工程を実施して裏面側にも電極活物質層を形成することができる。あるいは、集電体の両面側において順次、あるいは同時に塗布工程を実施し、その後に、集電体の両面側を同時に加熱することによって、集電体の両面に電極活物質層を形成することもできる。   In the manufacturing method of the electrode plate, when it is desired to form the electrode active material layer on both sides of the current collector, the coating step and the electrode active material layer forming step described above may be performed on both sides of the current collector. For example, the application step and the electrode active material layer formation step described above are performed on one side of the current collector to form an electrode active material layer, and then the application step and the electrode active material layer described above are performed on the other side. An electrode active material layer can be formed also on the back surface side by performing the forming step. Alternatively, the electrode active material layer may be formed on both sides of the current collector by performing the coating step sequentially or simultaneously on both sides of the current collector, and then simultaneously heating both sides of the current collector. it can.

〔4〕非水電解液二次電池(第3の態様)
本発明の非水電解液二次電池(以下、「本発明の二次電池」ともいう)は、少なくとも正極板と、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備える非水電解液二次電池であって、該正極板又は負極板のいずれか一方、あるいは双方が、本発明の電極板であることを特徴とする。
本発明の二次電池は、図4に例示するように、集電体55の一方面側に電極活物質層54が設けられてなる正極板50及びこれに組み合わされる集電体1の一方面側に電極活物質層2が設けられてなる電極板10(即ち、図4中、電極板10は負極板である)と、これらの間にポリエチレン製多孔質フィルムのようなセパレータ70とが設けられる。そして、これらが外装81、82内に収納され、かつ、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。尚、図4は本発明の二次電池の例示であり、本発明の二次電池は図4に示す非水電解液二次電池に限定されるものではない。
[4] Non-aqueous electrolyte secondary battery (third embodiment)
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter also referred to as “secondary battery of the present invention”) includes at least a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an electrolyte solution containing a non-aqueous solvent, wherein either one or both of the positive electrode plate and the negative electrode plate is the electrode plate of the present invention.
As illustrated in FIG. 4, the secondary battery of the present invention includes a positive electrode plate 50 in which an electrode active material layer 54 is provided on one surface side of a current collector 55 and one surface of the current collector 1 combined therewith. An electrode plate 10 provided with the electrode active material layer 2 on the side (that is, in FIG. 4, the electrode plate 10 is a negative electrode plate), and a separator 70 such as a polyethylene porous film is provided therebetween. It is done. 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 4 is an illustration of the secondary battery of the present invention, and the secondary battery of the present invention is not limited to the non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG.

(1)電極板
本発明の非水電解液二次電池は、正極板及び負極板の少なくとも一方として、前述する本発明の非水電解液二次電池用電極板を用いることを特徴とする。特に、従来、負極板が炭素質材料より構成される場合には、これにあわせて正極板の導電性を上げるために正極板に導電材料を多量に添加することが一般的であったが、このために正極板の空隙率が低下し、電解液の浸透性が低下することにより電池の出力を増大させることが困難であった。しかしながら本発明の電極板は高出入力可能な電極板であるので、これを正極板として用いた場合には、従来のように導電材を多量に用いることなく、あるいは導電材を全く用いることなく、良好な導電性及び高出入力化を可能とする。
(1) Electrode plate The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is characterized by using the above-described electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention as at least one of a positive electrode plate and a negative electrode plate. In particular, conventionally, when the negative electrode plate is composed of a carbonaceous material, it has been common to add a large amount of conductive material to the positive electrode plate in order to increase the conductivity of the positive electrode plate accordingly. For this reason, the porosity of the positive electrode plate is lowered, and the permeability of the electrolytic solution is lowered, so that it is difficult to increase the output of the battery. However, since the electrode plate of the present invention is an electrode plate capable of high input / output, when this is used as a positive electrode plate, a large amount of conductive material is not used as in the prior art, or no conductive material is used at all. Good electrical conductivity and high input / output can be achieved.

非水電解液二次電池は、負極板に用いられる負極活物質として、グラファイトなどの炭素質材料ではなく、金属リチウム及びその合金、スズ、シリコン、及びそれらの合金等、リチウムイオンを挿入脱離可能な材料を用い、負極板を構成する態様も含む。かかる態様の電池においては、本発明の電極板を負極として積極的に使用して、非水電解液二次電池を製造することができる。
また本発明の電極板を、正極板及び負極板の双方に用いて非水電解液二次電池を構成することもできる。尚、本発明の非水電解液二次電池において、正極板又は負極板のいずれか一方において、本発明の電極板を用いる場合には、他方の電極板は、非水電解液二次電池において使用される従来公知の電極板を適宜使用することができる。
Non-aqueous electrolyte secondary batteries do not insert and desorb lithium ions such as lithium metal and its alloys, tin, silicon, and their alloys as a negative electrode active material used for negative plates, not carbonaceous materials such as graphite. The aspect which comprises a negative electrode plate using the possible material is also included. In such a battery, a nonaqueous electrolyte secondary battery can be produced by positively using the electrode plate of the present invention as a negative electrode.
Moreover, a nonaqueous electrolyte secondary battery can also be comprised using the electrode plate of this invention for both a positive electrode plate and a negative electrode plate. In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, when the electrode plate of the present invention is used in either the positive electrode plate or the negative electrode plate, the other electrode plate is used in the nonaqueous electrolyte secondary battery. The conventionally well-known electrode plate used can be used suitably.

従来公知の正極板としては、一般的には本発明の電極板において用いられる集電体と同様の集電体表面上の少なくとも一部に、正極活物質粒子、導電材、樹脂製結着材などが添加された正極活物質層形成液を塗布して、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してよいが、これに限定されない。一方、従来公知の負極板としては、集電体として厚み5〜50μm程度の電解銅箔や圧延銅箔等の銅箔を用い、上記集電体表面の少なくとも一部に、負極活物質層形成液を塗布して、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してよいが、これに限定されない。上記負極活物質層形成液には、一般的に、天然グラファイト、人造グラファイト、アモルファス炭素、カーボンブラック、又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を含む活物質粒子、あるいは、金属リチウム及びその合金、スズ、シリコン、及びそれらの合金等の、リチウムイオン挿入脱離可能な材料などを含む活物質粒子、及び樹脂製結着材、必要に応じて導電材などの他の添加材が混合されることが一般的である。   As a conventionally well-known positive electrode plate, in general, at least part of the current collector surface similar to the current collector used in the electrode plate of the present invention, positive electrode active material particles, conductive material, resin binder 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 may be used, it is not limited to this. On the other hand, as a conventionally known negative electrode plate, a copper foil such as an electrolytic copper foil or a rolled copper foil having a thickness of about 5 to 50 μm is used as a current collector, and a negative electrode active material layer is formed on at least a part of the current collector surface. Although what was formed by apply | coating a liquid, drying, and pressing as needed may be used, it is not limited to this. In the negative electrode active material layer forming liquid, generally active material particles containing carbonaceous material such as natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon, carbon black, or those obtained by adding different elements to these components, or Active material particles including materials capable of inserting and removing lithium ions, such as metallic lithium and its alloys, tin, silicon, and alloys thereof, and other additions such as resin binders and conductive materials as required It is common for materials to be mixed.

(2)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。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などが代表的に挙げられる。
(2) 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. A nonaqueous electrolytic solution in which is dissolved in an organic solvent is preferably used. 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.

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

〔5〕電池パック(第4の態様)
第4の態様の電池パックは、収納ケースに、少なくとも正極端子及び負極端子を有する非水電解液二次電池と、過充電及び過放電保護機能を有する保護回路とが収納されている電池パックにおいて、該非水電解液二次電池が、少なくとも正極板と、負極板と、該正極板と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備える非水電解液二次電池であり、該正極板又は負極板のいずれか一方、あるいは双方が、本発明の電極板であることを特徴とする。
本発明の電極板を正極板及び/又は負極板として用いる非水電解液二次電池は、所謂、電池パックに用いられる非水電解液二次電池として使用することができる。即ち、本発明の電池パックは、本発明の電極板を正極板及び/又は負極板として用い、かつ、正極端子及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。
[5] Battery pack (fourth embodiment)
A battery pack according to a fourth aspect is a battery pack in which a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a positive electrode terminal and a negative electrode terminal and a protection circuit having overcharge and overdischarge protection functions are stored in a storage case. The non-aqueous electrolyte secondary battery comprises 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. A battery is characterized in that either one or both of the positive electrode plate and the negative electrode plate is the electrode plate of the present invention.
The nonaqueous electrolyte secondary battery using the electrode plate of the present invention as a positive electrode plate and / or a negative electrode plate can be used as a so-called nonaqueous electrolyte secondary battery used in a battery pack. That is, the battery pack of the present invention uses the electrode plate of the present invention as a positive electrode plate and / or a negative electrode plate, and includes a nonaqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode terminal and a negative electrode terminal, and a protection circuit having an overdischarge protection function. Are housed in a storage case. The battery pack of the present invention is equipped with a protection function for protecting the battery from, for example, overcharge, overdischarge, overcurrent, a short circuit of the battery peripheral circuit, a short circuit between the positive and negative electrodes, etc., in the nonaqueous electrolyte secondary battery itself. In addition, it may be a battery pack in which a protection circuit for preventing overcharge and overdischarge is housed and integrated in a storage case together with the non-aqueous electrolyte secondary battery. The battery pack of the present invention can be suitably used as a battery power supply device for a device that consumes a large amount of power relative to the scale of the device, such as a portable device such as a notebook computer, a camera, or a mobile phone.

図5に、本発明の電池パックの一態様として、本発明の電極板が用いられて構成されるリチウムイオン二次電池31を用いた本発明の電池パック30の概略分解図を示す。電池パック30は、リチウムイオン二次電池31が樹脂容器36a、樹脂容器36b、及び端部ケース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及び負極端子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及び、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、保護回路基板に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. 5 shows a schematic exploded view of a battery pack 30 of the present invention using a lithium ion secondary battery 31 configured using the electrode plate of the present invention as 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 protective circuit board 34 includes an external connection connector 35. The external connection connector 35 is inserted into an external connection window 38a provided in the resin container 36a and an external connection window 38b provided in the end case 37. Connected to an external terminal. The protection circuit board 34 includes a charge / discharge safety circuit (not shown) for controlling charge / discharge, a wiring circuit for connecting the external connection terminal and the lithium ion secondary battery 31, and the like. In addition, the battery pack 30 can employ | adopt the structure of a conventionally well-known battery pack suitably except using the lithium ion secondary battery 31 in which the electrode plate of this invention was used. Although not shown, the battery pack 30 includes a positive electrode lead plate connected to the positive electrode terminal 32, a negative electrode lead plate connected to the negative electrode terminal 33, an insulator, and the like between the lithium ion secondary battery 31 and the end case 37. , May be provided as appropriate.

尚、本発明の電極板を用いた本発明の非水電解液二次電池は、電池パックへの使用態様以外に、上記保護回路に、さらに、過大電流の遮断、電池温度モニター等の機能を備え、かつ、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、保護機能及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、前述するいくつかの態様は、例示に過ぎず、本発明の電極板、あるいは本発明の非水電解液二次電池の使用を何ら限定するものではない。   In addition, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention using the electrode plate of the present invention has functions such as overcurrent blocking and battery temperature monitoring in addition to the above-described protection circuit, in addition to the usage mode for battery packs. And the protection circuit may be used as an integrated and attached to the secondary battery itself. In this aspect, it can be used as a secondary battery having a protection function and a protection circuit without constituting a battery pack, and is highly versatile. In addition, some aspects mentioned above are only illustrations, and do not limit use of the electrode plate of this invention or the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention at all.

[実施例1]
正極集電体上に正極活物質層が形成された正極板を作製し、該正極板の評価を行った。
(1)非水電解液二次電池用正極板の作製
非水電解液二次電池用正極板における電極活物質層を形成するための正極活物質層形成液を以下の通り調製した。
まず金属元素含有化合物として、Li(CHCOO)・2HOを1.6gと、Mn(NO・6HOを8.4gとを水50gに加えて混合し、メチルセルロース(信越化学工業(株)製、商品名:60SH4000)を3g加え、更に正極活物質粒子としてLiAl0.2Mn1.8粒子を40g、導電材としてアセチレンブラック(電気化学工業(株)製、商品名:HS−100、粒子径48nm)を5g、気相法合成炭素繊維(昭和電工(株)製、商品名:VGCF(登録商標))を0.5g加え、エクセルオートホモジナイザー((株)日本精機製作所製)で7000rpmの回転数で30分攪拌することによって正極活物質層形成液を得た。
[Example 1]
A positive electrode plate having a positive electrode active material layer formed on a positive electrode current collector was produced, and the positive electrode plate was evaluated.
(1) Production of positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery A positive electrode active material layer forming liquid for forming an electrode active material layer in a positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery was prepared as follows.
As the metal element-containing compound Firstly, Li and (CH 3 COO) · 2H 2 O to 1.6g, and 8.4g of Mn (NO 3) 2 · 6H 2 O was added and mixed in water 50 g, methyl cellulose (Shin-Etsu 3 g of Chemical Industry Co., Ltd., trade name: 60SH4000), 40 g of LiAl 0.2 Mn 1.8 O 4 particles as positive electrode active material particles, and acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) Product name: HS-100, particle diameter 48 nm) 5 g, vapor-phase synthetic carbon fiber (manufactured by Showa Denko KK, trade name: VGCF (registered trademark)) 0.5 g was added, and Excel Auto Homogenizer (Corporation) (Nippon Seiki Seisakusho) was stirred at 7000 rpm for 30 minutes to obtain a positive electrode active material layer forming liquid.

次に、正極集電体である厚さ15μmのアルミ箔を置き、該正極集電体の一面側に、上記正極活物質層形成液を、アプリケーターで塗布して塗膜を形成した。ついで、ロールプレス機でプレスし、さらに、上記塗膜を有する正極集電体を、電気炉(マッフル炉、(株)デンケン製、型式:P90)を用いて、室温から400℃まで15分かけて除々に加熱して、膜厚が50μmとなるよう調整した。このように正極集電体上に正極活物質層を形成し、正極板を作製した。該正極板を、所定の大きさ(15mmφ)に裁断し、これを実施例1の正極板とした。
また、使用した活物質粒子量などから、実施例1における単位面積当たりの活物質粒子の含有量(mg/1.77cm)を算出し、表3に示した。尚、本実施例、比較例において、加熱工程における加熱雰囲気は、特段の記載がない場合には、大気雰囲気で行った。上記金属元素含有化合物から、上記焼成により結着物質であるLiMnが生成したことの確認は、別途、正極活物質粒子に使用したLiAl0.2Mn1.8のみが添加されない系で上記と同様の焼成する予備試験を行い、LiMnが生成することをXRD測定で確認した。
Next, an aluminum foil having a thickness of 15 μm as a positive electrode current collector was placed, and the positive electrode active material layer forming liquid was applied to one surface side of the positive electrode current collector with an applicator to form a coating film. Subsequently, it is pressed with a roll press, and the positive electrode current collector having the above-mentioned coating film is further taken from room temperature to 400 ° C. over 15 minutes using an electric furnace (muffle furnace, manufactured by Denken Co., Ltd., model: P90). The film was heated gradually to adjust the film thickness to 50 μm. In this manner, a positive electrode active material layer was formed on the positive electrode current collector to produce a positive electrode plate. The positive electrode plate was cut into a predetermined size (15 mmφ), and this was used as the positive electrode plate of Example 1.
In addition, the content (mg / 1.77 cm 2 ) of active material particles per unit area in Example 1 was calculated from the amount of active material particles used and the like and shown in Table 3. In the examples and comparative examples, the heating atmosphere in the heating step was an atmospheric atmosphere unless otherwise specified. Confirmation that LiMn 2 O 4 as a binding material was generated by the firing from the metal element-containing compound was not added separately to LiAl 0.2 Mn 1.8 O 4 used for the positive electrode active material particles. A preliminary test for firing similar to the above was performed in the system, and it was confirmed by XRD measurement that LiMn 2 O 4 was formed.

(2)正極板の評価
正極集電体上に形成した正極活物質層について以下の評価を行った。尚、実施例1の正極板は、後述する表1および表2から本発明の電極板Iに含まれることが確認される。また該正極板の電極活物質層表面を撮影した走査型電子顕微鏡写真(倍率1万倍)を図6に示すが、該図6から、平均粒子径5μmの活物質粒子が分散した状態で複数の核体を形成し、かつ金属酸化物が複数の核体を包囲した状態で複数の包囲体を形成していて、該複数の包囲体は、隣接する包囲体同士の一部が互いに繋がっているか、あるいは個の区別なく連続していること、及び上記表1などから本発明の電極板IIに含まれることが確認される。
(2) Evaluation of positive electrode plate The positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector was evaluated as follows. In addition, it is confirmed that the positive electrode plate of Example 1 is contained in the electrode plate I of this invention from Table 1 and Table 2 mentioned later. FIG. 6 shows a scanning electron micrograph (magnification 10,000 times) of the surface of the electrode active material layer of the positive electrode plate. From FIG. 6, a plurality of active material particles having an average particle diameter of 5 μm are dispersed. And a plurality of enclosures are formed in a state in which the metal oxide surrounds the plurality of nuclei, and the plurality of enclosures are formed by connecting a part of adjacent enclosures to each other. Or it is confirmed that the electrode plate II is included in the electrode plate II of the present invention from Table 1 and the like.

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

〈2〉密着性試験
上記実施例1である正極板から測定用テストピース(巾15mm、長さ200mm)を作製し、テンシロンを用いてチャック間距離150mm、テストスピード100mm/min、90度剥離法で引張強度を測定した。結果は表2に示す。
<2> Adhesion test A test piece for measurement (width 15 mm, length 200 mm) was prepared from the positive electrode plate of Example 1 above, and a chuck-to-chuck distance of 150 mm, a test speed of 100 mm / min, and a 90-degree peeling method using Tensilon. The tensile strength was measured at The results are shown in Table 2.

〈3〉膜形成性評価
実施例1で正極活物質層を作製するにあたり、前述で得られた正極板を所定のサイズの円板形状に繰り抜く加工を行った。該加工作業において、正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、正極活物質層の膜形成性が良好であることを確認した。以下に示す実施例及び比較例においても、上記のとおりに、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。結果は表2に示す。
<3> Evaluation of Film Formability In producing the positive electrode active material layer in Example 1, the positive electrode plate obtained above was processed to be rolled out into a disk shape of a predetermined size. In the processing operation, the positive electrode active material layer could be processed without problems such as peeling. From this, it was confirmed that the film forming property of the positive 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. The results are shown in Table 2.

〈4〉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、該溶質であるLiPFの濃度が、1mol/Lとなるように濃度調整して、非水電解液を調製した。正極板として上記実施例1の電極板を作用極板として用い、対極板及び参照極板として金属リチウム板を用い、電解液として上記にて作製した非水電解液を用い、三極式コインセルを組み立て、これを実施例試験セル1とした。そして実施例試験セル1を下記充放電試験に供した。
<4> Production of tripolar coin cell To a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) (volume ratio = 1: 1), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is added as a solute, and the solute A non-aqueous electrolyte was prepared by adjusting the concentration so that the concentration of LiPF 6 was 1 mol / L. Using the electrode plate of Example 1 as the working electrode plate as the positive electrode plate, the metal lithium plate as the counter electrode plate and the reference electrode plate, the non-aqueous electrolyte prepared above as the electrolytic solution, and the tripolar coin cell This was assembled as an example test cell 1. The example test cell 1 was subjected to the following charge / discharge test.

〈5〉充放電試験
上記実施例試験セル1において、作用極板の充放電試験を実施するために、まず実施例試験セル1を下記充電試験のとおり満充電させた。
<5> Charge / Discharge Test In order to perform the charge / discharge test of the working electrode plate in the above-described example test cell 1, the example test cell 1 was first fully charged as in the following charge test.

〈5−1〉充電試験
実施例試験セル1を、25℃の環境下で、電圧が4.3Vに達するまで定電流(1124μA)で定電流充電し、該電圧が4.3V(満充電電圧)に達した後は、電圧が4.3Vを上回らないように、該電流(放電レート:1300μA 約1C相当)が5%以下となるまで減らしていき、定電圧で充電を行ない、満充電させた後、10分間休止させた。尚、ここで、上記「1C」とは、上記三極式コインセルを用いて定電流放電して、1時間で放電終了となる電流値(放電終止電圧に達する電流値)のことを意味する。また上記定電流は、実施例試験セル1における作用極板において、1時間で放電可能な容量(実施例1におけるマンガン酸リチウムであれば、90mAh/g)を、この充放電試験において1時間で放電完了させるよう設定された電流値である。
<5-1> Charging test Example Test cell 1 was charged at a constant current (1124 μA) under a 25 ° C. environment until the voltage reached 4.3 V, and the voltage was 4.3 V (full charge voltage). ), The current (discharge rate: 1300μA, equivalent to about 1C) is reduced to 5% or less so that the voltage does not exceed 4.3V. And then rested for 10 minutes. Here, the “1C” means a current value (current value reaching the discharge end voltage) at which constant current discharge is performed using the tripolar coin cell and discharge is completed in one hour. In addition, the constant current is a capacity that can be discharged in 1 hour (90 mAh / g in the case of lithium manganate in Example 1) in the working electrode plate in Example Test Cell 1 in 1 hour in this charge / discharge test. The current value is set to complete the discharge.

〈5−2〉放電試験
その後、満充電された実施例試験セル1を、25℃の環境下で、電圧が4.3V(満充電電圧)から3.0V(放電終止電圧)になるまで、定電流(1300μA)(放電レート:約1C相当)で定電流放電し、縦軸にセル電圧(V)、横軸に放電時間(h)をとり、放電曲線を作成し、正極用電極板の放電容量(mAh)を求め、該正極用電極板の重量当たりの放電容量(mAh/g)に換算した。算出された放電容量は、表3に電極用量として示す。上記で行なった定電流(1300μA)(放電レート:約1C相当、放電終了時間:1時間)での定電流放電試験を基準として、放電レート1C、10Cにおいても、同様にして各々、定電流放電試験を行なった。そして正極用電極板の放電容量を用いて、以下のように直流抵抗を測定した。
<5-2> Discharge test Thereafter, in the fully charged example test cell 1 in an environment of 25 ° C., the voltage was changed from 4.3 V (full charge voltage) to 3.0 V (discharge end voltage). Constant current discharge at a constant current (1300 μA) (discharge rate: equivalent to about 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 positive electrode plate The discharge capacity (mAh) was determined and converted to the discharge capacity (mAh / g) per weight of the positive electrode plate. The calculated discharge capacity is shown as an electrode dose in Table 3. Based on the constant current discharge test performed at the constant current (1300 μA) (discharge rate: about 1 C, discharge end time: 1 hour) as described above, the constant current discharge was similarly performed at discharge rates 1 C and 10 C, respectively. A test was conducted. And DC resistance was measured as follows using the discharge capacity of the electrode plate for positive electrodes.

〈5−3〉直流抵抗測定
上述する直流抵抗値の測定の記載および式2に倣い、実施例試験セル1を用いて、実施例1の直流抵抗値を次のように算出した。即ち、実施例試験セル1を用い、2種類の放電レート(放電レート1Cと10C)で放電試験を実施した場合において、放電開始後10秒後の電圧値(mV)を測定した。放電レート1Cの条件での放電試験を実施した場合については電圧値(V1)(mV)、放電レート10Cの条件での放電試験を実施した場合についても、放電開始後10秒後の電圧値(V10)(mV)を測定した。そして、これらの測定値(V1、V10)と、放電レート1C、10Cそれぞれに対応する定電流値(I1、I10)(mA)に基づき、前述する式2により、直流抵抗値(Ω)を算出した。結果は、表3に示す。
<5-3> DC Resistance Measurement The DC resistance value of Example 1 was calculated as follows using Example Test Cell 1 in accordance with the above description of DC resistance value measurement and Equation 2. That is, the voltage value (mV) 10 seconds after the start of discharge was measured in the case where the discharge test was performed using the example test cell 1 at two discharge rates (discharge rates 1C and 10C). The voltage value (V1) (mV) when the discharge test was performed under the condition of the discharge rate 1C, and the voltage value 10 seconds after the start of the discharge (when the discharge test was performed under the condition of the discharge rate 10C ( V10) (mV) was measured. Then, based on these measured values (V1, V10) and the constant current values (I1, I10) (mA) corresponding to the discharge rates 1C, 10C, the DC resistance value (Ω) is calculated by the above-described equation 2. did. The results are shown in Table 3.

〈6〉電極活物質層中における結着物質の含有割合
電極活物質層中における結着物質の割合(重量%)を計算により求めた。具体的には、まず、電極活物質層形成液中に含有される材料のうち、結着物質を生成する材料から、形成されるリチウム金属酸化物の理論値を算出した(即ち、添加されたLi源のモル量と、合成される予定の結着物質の分子量との積によって、結着物質の重量(g)を求めた)。そして、上記算出された結着物質の重量(g)を、添加された活物質粒子の重量(g)、結着物質の重量(g)及び添加された導電材の重量(g)の和で除することによって、電極活物質層中における結着物質の割合を算出した。結果を表2に示す。
<6> Content ratio of binder in electrode active material layer The ratio (% by weight) of the binder in the electrode active material layer was determined by calculation. Specifically, first, the theoretical value of the lithium metal oxide to be formed was calculated from the materials that generate the binding substance among the materials contained in the electrode active material layer forming liquid (that is, added). The weight (g) of the binding material was determined by the product of the molar amount of the Li source and the molecular weight of the binding material to be synthesized). Then, the calculated weight (g) of the binding material is the sum of the weight (g) of the added active material particles, the weight (g) of the binding material, and the weight (g) of the added conductive material. The ratio of the binding substance in the electrode active material layer was calculated. The results are shown in Table 2.

〈7〉サイクル特性
以下の通り1C1000サイクル特性試験を行った。即ち、1C1000サイクル特性試験は、前述に示す充放電試験における放電レート1Cにおいて、1回の充電及び放電を1サイクルとして、これを1000回繰り返して実施した。そして、サイクル特性評価は、1000サイクル後の放電容量(mAhr/g)を1サイクル後の放電容量(mAhr/g)で除して100を掛けて、1C1000サイクル放電容量維持率を求め、この値を評価した。結果は表3に示す。
<7> Cycle characteristics A 1C1000 cycle characteristics test was performed as follows. In other words, the 1C 1000 cycle characteristic test was performed 1000 times with one charge and discharge as one cycle at the discharge rate 1C in the charge / discharge test described above. Then, the cycle characteristic evaluation was performed by dividing the discharge capacity after 1000 cycles (mAhr / g) by the discharge capacity after 1 cycle (mAhr / g) and multiplying by 100 to obtain the 1C1000 cycle discharge capacity maintenance ratio. Evaluated. The results are shown in Table 3.

[実施例2〜4]
正極活物質粒子として実施例1におけるLiAl0.2Mn1.8粒子40gの代わりに、実施例2、3、4において、それぞれLiB0.1Mn1.9粒子40g、LiNa0.3Mn1.7粒子40g、LiMg0.1Mn1.7粒子40gを用いた以外は上記実施例1に記載したと同様にして、実施例2、3、4の正極板を作製した。次に得られた実施例2、3、4の正極板について、それぞれ実施例1で行ったと同様の評価を行った。尚、実施例2、3、4の正極板は、実施例1に記載したと同様に、それぞれ本発明の電極板I、及び本発明の電極板IIに含まれることを確認した。
[Examples 2 to 4]
Instead of 40 g of LiAl 0.2 Mn 1.8 O 4 particles in Example 1 as positive electrode active material particles, 40 g of LiB 0.1 Mn 1.9 O 4 particles and LiNa 0 were used in Examples 2, 3, and 4, respectively. .3 positive electrode plates of Examples 2, 3, and 4 in the same manner as described in Example 1 except that 40 g of Mn 1.7 O 4 particles and 40 g of LiMg 0.1 Mn 1.7 O 4 particles were used. Was made. Next, the obtained positive plates of Examples 2, 3, and 4 were evaluated in the same manner as in Example 1. It was confirmed that the positive plates of Examples 2, 3, and 4 were included in the electrode plate I of the present invention and the electrode plate II of the present invention, respectively, as described in Example 1.

[実施例5]
実施例5は、結着物質としてリチウムイオン挿入脱離を示さない金属酸化物を形成した。即ち、金属元素含有化合物として、実施例1における「Li(CHCOO)・2HOと、Mn(NO・6HO」の代わりに、「Y(NO・6HO」(5g)を使用し、溶媒および添加した有機物を表1に示す内容に変更した以外は上記実施例1に記載したと同様にして実施例5の正極板を作製した。実施例5の正極板は、実施例1に記載したと同様にそれぞれ本発明の電極板I、及び本発明の電極板IIに含まれることを確認した。
[Example 5]
In Example 5, a metal oxide not showing lithium ion insertion / extraction was formed as a binder. That is, instead of “Li (CH 3 COO) · 2H 2 O and Mn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O” in Example 1 as a metal element-containing compound, “Y (NO 3 ) 3 · 6H 2 O ”(5 g) was used, and a positive electrode plate of Example 5 was produced in the same manner as described in Example 1 except that the solvent and the added organic substance were changed to those shown in Table 1. It was confirmed that the positive electrode plate of Example 5 was included in the electrode plate I of the present invention and the electrode plate II of the present invention, respectively, as described in Example 1.

[比較例1]
正極活物質粒子として実施例1におけるLiAl0.2Mn1.8粒子40gの代わりに、LiMn粒子40gを用いたこと以外は上記実施例1に記載したと同様にして比較例1の正極板を作製した。
[Comparative Example 1]
Comparative Example as described in Example 1 except that 40 g of LiMn 2 O 4 particles were used instead of 40 g of LiAl 0.2 Mn 1.8 O 4 particles in Example 1 as positive electrode active material particles. 1 positive electrode plate was produced.

[実施例6〜9]
実施例1における金属元素含有化合物として、「Li(CHCOO)・2HOを1.6gと、Mn(NO・6HOを8.4g」の代わりに、「Li(CHCOO)・2H0を10gと、Co(NO・6HOを29g」を用い、実施例1における正極活物質粒子として、LiAl0.2Mn1.8粒子40gの代わりに、それぞれLiSi0.1Co0.9粒子40g、LiP0.1Co0.9粒子40g、LiSn0.1Co0.9粒子40g、LiCa0.1Co0.9粒子40gを用い、かつ、加熱条件を表1に示す内容に変更したこと以外は上記実施例1に記載したと同様にして、実施例6、7、8、9の正極板を作製した。実施例6で得られた正極板の電極活物質層表面を撮影した走査型電子顕微鏡写真(倍率1万倍)を図7に示す。尚、実施例6〜9の正極板は、実施例1に記載したと同様にそれぞれ本発明の電極板I、及び本発明の電極板IIに含まれることを確認した。
[Examples 6 to 9]
Instead of “Li (CH 3 COO) · 2H 2 O 1.6 g and Mn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O 8.4 g” as the metal element-containing compound in Example 1, “Li (CH 3 3 COO) · 2H 2 O (10 g) and Co (NO 3 ) 2 · 6H 2 O (29 g) ”as positive electrode active material particles in Example 1, 40 g of LiAl 0.2 Mn 1.8 O 4 particles Instead, 40 g of LiSi 0.1 Co 0.9 O 2 particles, 40 g of LiP 0.1 Co 0.9 O 2 particles, 40 g of LiSn 0.1 Co 0.9 O 2 particles, 40 g of LiCa 0.1 Co 0.9 O 2 particles were used, respectively, and the heating conditions are shown in Table 1. Except having changed into the content shown, it carried out similarly to having described in the said Example 1, and produced the positive electrode plate of Examples 6, 7, 8, and 9. FIG. 7 shows a scanning electron micrograph (magnification 10,000 times) obtained by photographing the surface of the electrode active material layer of the positive electrode plate obtained in Example 6. In addition, it confirmed that the positive electrode plate of Examples 6-9 was contained in the electrode plate I of this invention and the electrode plate II of this invention similarly to having described in Example 1, respectively.

[実施例10]
実施例1の正極板における電極活物質層に、以下のとおり樹脂製結着材を含浸させた正極板を作製し、これを実施例10とした。即ち、実施例1と同様に作製した正極板を以下のとおり調製した樹脂混合液の満たされた浸漬槽に浸漬させ、該正極板における電極活物質層中の空隙に上記樹脂混合液を充分に浸透させた。その後、樹脂混合液を浸漬させた正極板を上記浸漬層から取りだし、150℃に加温したオーブン内に配置して15分間乾燥させて、樹脂混合液に含まれる液(下記、NMP)を除去した。これにより電極活物質層中に、樹脂製結着材が残留する実施例10の正極板を作製した。尚、上記樹脂混合液は、樹脂材料として、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF樹脂)を用い、該PVDF樹脂の濃度が0.1%となるようN−メチルピロリドン(NMP)に混合させて調製した。尚、実施例10の正極板は、実施例1に記載したと同様に、本発明の電極板I、及び本発明の電極板IIに含まれることを確認した。
[Example 10]
A positive electrode plate was prepared by impregnating the electrode active material layer in the positive electrode plate of Example 1 with a resin binder as follows. That is, the positive electrode plate produced in the same manner as in Example 1 was immersed in a dipping tank filled with a resin mixed solution prepared as follows, and the resin mixed solution was sufficiently placed in the voids in the electrode active material layer of the positive electrode plate. Infiltrated. Thereafter, the positive electrode plate in which the resin mixed solution is immersed is taken out of the above-mentioned immersed layer, placed in an oven heated to 150 ° C. and dried for 15 minutes, and the liquid (hereinafter, NMP) contained in the resin mixed solution is removed. did. Thus, a positive electrode plate of Example 10 in which the resin binder remained in the electrode active material layer was produced. The resin mixed solution was prepared by using vinylidene fluoride resin (PVDF resin) as a resin material and mixing with N-methylpyrrolidone (NMP) so that the concentration of the PVDF resin was 0.1%. In addition, it was confirmed that the positive electrode plate of Example 10 was included in the electrode plate I of the present invention and the electrode plate II of the present invention in the same manner as described in Example 1.

[実施例11]
負極集電体を用いて、下記のとおり非水電解液二次電池用負極板を形成した。まず金属元素含有化合物として、Li(CHCOO)・2HOを10gと、(i-CO)・Ti(C14N)を71gとをメタノール10gに加えて混合し、ポリエチレンキサイドを10gを混合させ、更に負極活物質粒子としてLiTi12粒子を40g混合してエクセルオートホモジナイザー((株)日本精機製作所製)で7000rpmの回転数で30分攪拌することによって負極活物質層形成液を得た。
[Example 11]
Using the negative electrode current collector, a negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery was formed as follows. First, 10 g of Li (CH 3 COO) · 2H 2 O, 71 g of (i-C 3 H 7 O) 2 · Ti (C 6 H 14 O 3 N) 2 and 10 g of methanol as a metal element-containing compound In addition, 10 g of polyethylene oxide was mixed, and 40 g of Li 4 Ti 5 O 12 particles were further mixed as negative electrode active material particles, and an Excel auto homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.) at a rotational speed of 7000 rpm. The negative electrode active material layer forming liquid was obtained by stirring for 30 minutes.

次に、負極集電体である厚さ15μmのアルミ箔を置き、該負極集電体の一面側に、上記負極活物質層形成液を、アプリケーターで塗布して塗膜を形成した。ついで、ロールプレス機でプレスし、さらに、上記塗膜を有する負極集電体を、電気炉(マッフル炉、(株)デンケン製、型式:P90)を用いて、室温から550℃まで15分かけて除々に加熱して、膜厚が50μmとなるよう調整した。このように負極集電体上に負極活物質層を形成し、負極板を作製した。そして、該負極板を、所定の大きさ(15mmφ)に裁断し、これを実施例11の負極板とした。
使用した活物質粒子量などから、実施例11における単位面積当たりの活物質粒子の含有量(mg/1.77cm)を算出し、表3に示した。
尚、上記金属元素含有化合物から、上記加熱により結着物質であるLiTi12が生成したことの確認は、別途、負極活物質粒子であるLiTi12が添加されない系で上記と同様の加熱を実施する予備試験を行い、LiTi12が生成することを確認した。実施例11の負極板は、実施例1に記載したと同様に、本発明の電極板I、及び本発明の電極板IIに含まれることを確認した。
Next, an aluminum foil having a thickness of 15 μm as a negative electrode current collector was placed, and the negative electrode active material layer forming liquid was applied to one surface side of the negative electrode current collector with an applicator to form a coating film. Subsequently, it was pressed with a roll press machine, and the negative electrode current collector having the above coating film was further taken from room temperature to 550 ° C. for 15 minutes using an electric furnace (muffle furnace, manufactured by Denken Co., Ltd., model: P90). The film was heated gradually to adjust the film thickness to 50 μm. In this way, a negative electrode active material layer was formed on the negative electrode current collector to produce a negative electrode plate. The negative electrode plate was cut into a predetermined size (15 mmφ), and this was used as the negative electrode plate of Example 11.
From the amount of active material particles used and the like, the content (mg / 1.77 cm 2 ) of active material particles per unit area in Example 11 was calculated and shown in Table 3.
The confirmation that Li 4 Ti 5 O 12 as a binding material was generated from the metal element-containing compound by the heating was performed separately in a system in which Li 4 Ti 5 O 12 as negative electrode active material particles was not added. A preliminary test for carrying out heating similar to the above was performed, and it was confirmed that Li 4 Ti 5 O 12 was produced. As described in Example 1, the negative electrode plate of Example 11 was confirmed to be included in the electrode plate I of the present invention and the electrode plate II of the present invention.

[実施例12、13]
電極活物質層形成液に含有される活物質粒子、金属元素含有化合物、溶媒、有機物および加熱条件を表1に示す内容に変更したこと以外は、実施例1と同様に正極板を作製し、これを実施例12および実施例13とした。実施例12は、ドープされていない活物質粒子とマンガン酸リチウムにおけるマンガンの一部がアルミニウムに置換されてなる金属酸化物(結着物質)との組み合わせにてなる正極板である。また実施例13は、活物質粒子および金属酸化物(結着物質)の双方が、マンガン酸リチウムにおけるマンガンの一部がアルミニウムに置換されてなる金属酸化物により形成される正極板である。実施12、13の正極板は、実施例1に記載したと同様に、本発明の電極板I、及び本発明の電極板IIに含まれることを確認した。
[Examples 12 and 13]
A positive electrode plate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the active material particles, metal element-containing compound, solvent, organic matter and heating conditions contained in the electrode active material layer forming liquid were changed to the contents shown in Table 1. This was designated as Example 12 and Example 13. Example 12 is a positive electrode plate made of a combination of undoped active material particles and a metal oxide (binding material) in which a part of manganese in lithium manganate is replaced with aluminum. Example 13 is a positive electrode plate in which both the active material particles and the metal oxide (binding material) are formed of a metal oxide in which a part of manganese in lithium manganate is replaced with aluminum. As described in Example 1, the positive plates of Examples 12 and 13 were confirmed to be included in the electrode plate I of the present invention and the electrode plate II of the present invention.

[比較例2]
実施例1における金属元素含有化合物として、「Li(CHCOO)・2HOを1.6gと、Mn(NO・6HOを8.4g」の代わりに、「Li(CHCOO)・2H0を10gと、Co(NO・6HOを29g」を用い、実施例1における正極活物質粒子として、LiAl0.2Mn1.8粒子40gの代わりに、LiCoO粒子40g用いて、500℃まで15分かけて除々に加熱したこと以外は実施例1に記載したと同様にして比較例2の正極板を作製した。即ち、比較例2は、活物質粒子および形成される金属酸化物(結着物質)の双方が、ドープされていない組み合わせよりなる。
[Comparative Example 2]
Instead of “Li (CH 3 COO) · 2H 2 O 1.6 g and Mn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O 8.4 g” as the metal element-containing compound in Example 1, “Li (CH 3 3 COO) · 2H 2 O (10 g) and Co (NO 3 ) 2 · 6H 2 O (29 g) ”as positive electrode active material particles in Example 1, 40 g of LiAl 0.2 Mn 1.8 O 4 particles Instead, a positive electrode plate of Comparative Example 2 was produced in the same manner as described in Example 1 except that 40 g of LiCoO 2 particles were used and gradually heated to 500 ° C. over 15 minutes. That is, Comparative Example 2 is a combination in which both the active material particles and the metal oxide (binder material) to be formed are not doped.

[比較例3]
NMP(46g)に、樹脂製結着材としてフッ化ビニリデン樹脂を4g、正極活物質粒子としてLiAl0.2Mn1.8粒子を40g、導電材としてアセチレンブラック(電気化学工業(株)製、商品名:HS−100、粒子径48nm)を5g、気相法合成炭素繊維(昭和電工(株)製、商品名:VGCF(登録商標))を0.5g、加え、分散させ、固形分濃度が55重量%となるように分散および/又は混練させて、スラリー状の正極活物質層形成液を得た。
[Comparative Example 3]
NMP (46 g), 4 g of vinylidene fluoride resin as a resin binder, 40 g of LiAl 0.2 Mn 1.8 O 4 particles as positive electrode active material particles, and acetylene black (Electrochemical Industry Co., Ltd.) as a conductive material Product name: HS-100, particle size 48 nm) 5 g, gas phase method synthetic carbon fiber (Showa Denko Co., Ltd., trade name: VGCF (registered trademark)) 0.5 g, added, dispersed, solid The slurry was dispersed and / or kneaded so as to have a partial concentration of 55% by weight to obtain a slurry-like positive electrode active material layer forming liquid.

上記にて調製した正極活物質層形成液を、正極集電体である厚さ15μmのアルミ箔上に、乾燥後の膜厚が50μmとなるように塗布し、オーブンを用いて、120℃の空気雰囲気下で乾燥を行ない、正極活物質層を形成した。ロールプレス機を用いて4KNでプレスした後、所定の大きさ(15φ)に裁断し、140℃にて5分間、真空乾燥させて正極用電極板を作製し、比較例3とした。   The positive electrode active material layer-forming liquid prepared above was applied onto a 15 μm-thick aluminum foil serving as a positive electrode current collector so that the film thickness after drying was 50 μm. Drying was performed in an air atmosphere to form a positive electrode active material layer. After pressing at 4 KN using a roll press machine, it was cut into a predetermined size (15φ) and vacuum-dried at 140 ° C. for 5 minutes to produce a positive electrode plate.

[比較例4]
用いる正極活物質粒子を、LiAl0.2Mn1.8粒子40gの代わりに、LiMn粒子40gのとしたこと以外は、比較例3と同様に正極板を作製し、これを比較例4とした。
[Comparative Example 4]
A positive electrode plate was prepared in the same manner as in Comparative Example 3 except that the positive electrode active material particles used were LiMn 2 O 4 particles 40 g instead of LiAl 0.2 Mn 1.8 O 4 particles 40 g. It was set as Comparative Example 4.

[実施例14]
実施例6と同様に正極板を作成した。そして、以下のとおり調製した樹脂混合液の満たされた浸漬槽に実施例6を浸漬させ、実施例6の電極活物質層における空隙に上記樹脂混合液を充分に浸透させた。その後、実施例6を上記浸漬層から取りだし、150℃に加温したオーブン内に設置して15分間乾燥させて、樹脂混合液の溶媒を除去した。これによって、電極活物質層中に、樹脂製結着材が残留する正極板を作成し、これを実施例14とした。尚、上記樹脂混合液は、樹脂材料として、PVDF樹脂を用い、PVDFの濃度が0.1%となるようNMP溶媒に混合させて調製した。
[Example 14]
A positive electrode plate was prepared in the same manner as in Example 6. And Example 6 was immersed in the immersion tank with which the resin liquid mixture prepared as follows was filled, and the said resin liquid mixture was fully osmose | permeated in the space | gap in the electrode active material layer of Example 6. FIG. Then, Example 6 was taken out from the said immersion layer, and it set in the oven heated at 150 degreeC, it was made to dry for 15 minutes, and the solvent of the resin liquid mixture was removed. Thus, a positive electrode plate in which the resin binder remained in the electrode active material layer was prepared, and this was used as Example 14. The resin mixed solution was prepared by using PVDF resin as a resin material and mixing it with an NMP solvent so that the concentration of PVDF was 0.1%.

[実施例15]
実施例15は、結着物質としてリチウムイオン挿入脱離を示さない金属酸化物であって、アルミニウムがドープされた金属酸化物を形成した。即ち、金属元素含有化合物として、実施例5における「Y(NO・6HO」(5g)に加えさらに「Al(NO・9HO」(0.5g)を使用した以外は実施例5に記載したと同様にして正極板を作製し、これを実施例15とした。実施例15の正極板は、実施例1に記載したと同様にそれぞれ本発明の電極板I、及び本発明の電極板IIに含まれることを確認した。
[Example 15]
In Example 15, a metal oxide which does not show insertion / extraction of lithium ions as a binding material and was doped with aluminum was formed. That is, “Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O” (0.5 g) was used as the metal element-containing compound in addition to “Y (NO 3 ) 3 · 6H 2 O” (5 g) in Example 5. A positive electrode plate was produced in the same manner as described in Example 5 except that this was designated as Example 15. It was confirmed that the positive electrode plate of Example 15 was included in the electrode plate I of the present invention and the electrode plate II of the present invention, respectively, as described in Example 1.

実施例1〜5、10、12、13、15は、対象となる比較例1に対し、いずれも密着性試験において密着性の向上が確認された。また、実施例6〜8、14は、対象となる比較例2に対し、いずれも密着性試験において密着性の向上が確認された。また、負極板の実施例である実施例11についても高い密着性が確認された。   In each of Examples 1 to 5, 10, 12, 13, and 15, an improvement in adhesion was confirmed in the adhesion test with respect to Comparative Example 1 as a target. Moreover, as for Example 6-8, 14, the improvement of adhesiveness was confirmed in the adhesiveness test with respect to the comparative example 2 used as object. Also, high adhesion was confirmed for Example 11, which is an example of the negative electrode plate.

特に、実施例12、13と比較例1との相違は、実施例12、13が正極活物質粒子および/または形成された結着物質であるマンガン酸リチウムにアルミニウムがドープされており、これに対し、比較例1は、正極活物質粒子および/または形成された結着物質であるマンガン酸リチウムに何らドープされていないということのみである。しかしながら、この相違により、密着性試験結果が、大きく変わることが確認された。一方、PVDFを使用する比較例3および4は、比較例3においてマンガン酸リチウムにアルミウムがドープされた活物質粒子を用い、比較例4においてドープされないマンガン酸リチウムを含む活物質粒子を用いる相違があるが、示される密着性は、ほぼ同等であった。上述する結果から、活物質粒子および/または金属酸化物から形成される結着物質に、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされている化合物を用いることによる密着性向上の効果は、樹脂製結着材のみからなる従来の電極板では認められないものと推察された。即ち、上述するドープされている化合物を用いることによる密着性向上の効果は、金属酸化物により形成される結着物質が含有される電極板において、有意に示される優れた効果であることが推察された。   In particular, the difference between Examples 12 and 13 and Comparative Example 1 is that Examples 12 and 13 are positive electrode active material particles and / or lithium manganate, which is a formed binding material, doped with aluminum. On the other hand, Comparative Example 1 is only that the positive electrode active material particles and / or the lithium manganate that is the formed binding material is not doped at all. However, due to this difference, it was confirmed that the adhesion test results changed greatly. On the other hand, in Comparative Examples 3 and 4 using PVDF, there is a difference in using active material particles in which lithium manganate is doped with aluminum in Comparative Example 3 and using active material particles containing lithium manganate that is not doped in Comparative Example 4. However, the adhesion shown was almost equivalent. From the results described above, a compound doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements is used for the binding material formed from active material particles and / or metal oxides. It was speculated that the effect of improving the adhesiveness was not observed in the conventional electrode plate made only of the resin binder. That is, it is speculated that the effect of improving the adhesion by using the above-described doped compound is an excellent effect significantly shown in the electrode plate containing the binder formed by the metal oxide. It was done.

また、実施例1〜15は、出入力特性およびサイクル特性においても優れることが示された。   Moreover, it was shown that Examples 1-15 are excellent also in the input / output characteristic and cycling characteristics.

1、1’、1’’ 集電体
2、2’ 電極活物質層
3 集電基材
4 導電性層
5 断続層
6 核体
7 包囲体
8 空隙
10、20、20’ 非水電解液二次電池用電極板
20’’、20’’’ 非水電解液二次電池用電極板
30 電池パック
31 リチウムイオン二次電池
32 正極端子
33 負極端子
34 保護回路基板
35 外部接続コネクタ
36a、36b 樹脂容器
37 端部ケース
38a、38b 外部接続用窓
50 非水電解液二次電池用電極板(正極板)
54 電極活物質層
55 集電体
70 セパレータ
81、82 外装
90 非水電解液
100 リチウムイオン二次電池
101、102、103、103’ 表面
1, 1 ′, 1 ″ current collector 2, 2 ′ electrode active material layer 3 current collecting base material 4 conductive layer 5 intermittent layer 6 core 7 envelope 8 voids 10, 20, 20 ′ non-aqueous electrolyte 2 Secondary battery electrode plate 20 ″, 20 ′ ″ Nonaqueous electrolyte secondary battery electrode plate 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 Nonaqueous electrolyte secondary battery electrode plate (positive electrode plate)
54 Electrode active material layer 55 Current collector 70 Separator 81, 82 Exterior 90 Non-aqueous electrolyte 100 Lithium ion secondary battery 101, 102, 103, 103 'Surface

本発明は、以下の(1)から(15)に記載の発明を要旨とする。
(1)集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
上記電極活物質層がアルカリ金属イオン挿入脱離を示す金属酸化物を含む活物質粒子と、金属酸化物を含む結着物質とを含んで形成されており、
上記活物質粒子が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされており、
上記結着物質に含まれる金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離可能な金属酸化物であることを特徴とする、非水電解液二次電池用電極板(以下、第1の態様ということがある)。
(2)上記結着物質に含まれる金属酸化物が、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープ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電極板。
(3)集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
上記電極活物質層がアルカリ金属イオン挿入脱離を示す金属酸化物を含む活物質粒子と、金属酸化物を含む結着物質とを含んで形成されており、
上記結着物質に含まれる金属酸化物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされており、
上記結着物質に含まれる金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離可能な金属酸化物であることを特徴とする、非水電解液二次電池用電極板。
(4)上記活物質粒子が、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、上記(3)に記載の非水電解液二次電池用電極板。
)上記半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素が、Al、B、Si、P、Na、Mg、Ca、及びSnからなる群から選択された1種又は2種以上であることを特徴とする、上記(1)から()のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。
)上記電極活物質層は、上記結着物質により上記活物質粒子同士が互いに固着されると共に、上記結着物質により上記活物質粒子が上記集電体に固着されていることを特徴とする、上記(1)から()のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。
)上記結着物質が活物質粒子の表面の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする、上記(1)から()のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。
The gist of the present invention is the invention described in the following (1) to (15).
(1) A non-aqueous electrolyte secondary battery electrode plate comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector,
The electrode active material layer is formed including an active material particle containing a metal oxide exhibiting alkali metal ion insertion and desorption, and a binder containing a metal oxide,
The active material particles are doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements ,
Metal oxide contained in the binder material, characterized in der Rukoto alkali metal ion intercalation and deintercalation possible metal oxide, a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode plate (hereinafter, referred to as the first aspect Sometimes).
(2) The metal oxide contained in the binder is doped with one or more elements selected from a semi-metal element and a typical metal element. The electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries as described.
(3) An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector,
The electrode active material layer is formed including an active material particle containing a metal oxide exhibiting alkali metal ion insertion and desorption, and a binder containing a metal oxide,
The metal oxide contained in the binder is doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements ,
Metal oxide contained in the binder material, characterized in der Rukoto alkali metal ion intercalation and deintercalation possible metal oxide, a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode plate.
(4) The non-aqueous electrolyte according to (3), wherein the active material particles are doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element. Secondary battery electrode plate.
( 5 ) One type selected from the group consisting of Al, B, Si, P, Na, Mg, Ca, and Sn, wherein one or more elements selected from the above metalloid elements and typical metal elements are used. Alternatively, the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to ( 4 ), wherein the electrode plate is a combination of two or more.
( 6 ) The electrode active material layer is characterized in that the active material particles are fixed to each other by the binding material, and the active material particles are fixed to the current collector by the binding material. The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to ( 5 ) above.
( 7 ) The electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to ( 6 ), wherein the binder material covers at least a part of the surface of the active material particles. Board.

)集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
該電極活物質層において、アルカリ金属イオン挿入脱離を示す金属酸化物を含む活物質粒子が分散した状態で複数の核体を形成し、かつ該複数の核体を包囲した状態である、金属酸化物を含む複数の包囲体を備え、
上記複数の包囲体は、隣接する包囲体同士の一部が互いに繋がっているか、あるいは個の区別なく連続しており、
該包囲体のうち集電体近傍の包囲体が集電体表面に繋がっており、
上記核体である活物質粒子が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされており、
上記包囲体に含まれる金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離可能な金属酸化物であることを特徴とする非水電解液二次電池用電極板(以下、第2の態様ということがある)。
)上記包囲体に含まれる金属酸化物が、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、上記()に記載の非水電解液二次電池用電極板。
10)集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
該電極活物質層において、アルカリ金属イオン挿入脱離を示す金属酸化物を含む活物質粒子が分散した状態で複数の核体を形成し、該複数の核体を包囲した状態である、金属酸化物を含む複数の包囲体を備え、
上記複数の包囲体は、隣接する包囲体同士の一部が互いに繋がっているか、あるいは個の区別なく連続しており、
該包囲体のうち集電体近傍の包囲体が集電体表面に繋がっており、
上記包囲体に含まれる金属酸化物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされており、
上記包囲体に含まれる金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離可能な金属酸化物であることを特徴とする非水電解液二次電池用電極板。
11)上記核体である活物質粒子が、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、上記(10)に記載の非水電解液二次電池用電極板。
12)上記核体と該核体を包囲している上記包囲体との界面において、該核体の結晶構造と該包囲体の結晶構造とが不連続に接合している領域が存在していることを特徴とする、上記()から(11)のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。
13)上記半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素が、Al、B、Si、P、Na、Mg、Ca、及びSnから選択された1種又は2種以上であることを特徴とする、上記()から(12)のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。
( 8 ) An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector,
In the electrode active material layer, a metal in which a plurality of nuclei are formed in a state where active material particles containing a metal oxide exhibiting alkali metal ion insertion / release are dispersed and the plurality of nuclei are surrounded Comprising a plurality of enclosures comprising oxides;
The plurality of enclosures are connected to each other in a part of adjacent enclosures, or continuous without distinction,
The enclosure in the vicinity of the current collector is connected to the current collector surface,
The active material particles as the core are doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements ,
Metal oxide contained in the enclosure is an alkali metal ion intercalation and deintercalation metal oxide capable der Rukoto non-aqueous electrolyte secondary battery electrode plate, wherein (hereinafter, may be referred to as the second aspect is there).
(9) the metal oxide contained in the enclosure, characterized in that it is doped with one or more elements selected from semi-metallic elements and typical metal elements, according to the above (8) Electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery.
( 10 ) An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector,
In the electrode active material layer, a plurality of nuclei are formed in a state where active material particles containing a metal oxide exhibiting insertion and desorption of alkali metal ions are dispersed, and the metal oxide is in a state of surrounding the plurality of nuclei A plurality of enclosures containing objects,
The plurality of enclosures are connected to each other in a part of adjacent enclosures, or continuous without distinction,
The enclosure in the vicinity of the current collector is connected to the current collector surface,
The metal oxide contained in the enclosure is doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements ,
Metal oxide contained in the enclosure is an alkali metal ion intercalation and deintercalation metal oxide capable der Rukoto non-aqueous electrolyte secondary battery electrode plate according to claim.
( 11 ) The active material particles as the core are doped with one or more elements selected from a semi-metal element and a typical metal element, as described in ( 10 ) above Electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery.
( 12 ) There is a region where the crystal structure of the nucleus and the crystal structure of the envelope are discontinuously joined at the interface between the nucleus and the envelope surrounding the nucleus. The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of ( 8 ) to ( 11 ) above,
( 13 ) One or two or more elements selected from Al, B, Si, P, Na, Mg, Ca, and Sn selected from the above-mentioned metalloid elements and typical metal elements The electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of ( 8 ) to ( 12 ) above, which is as described above.

14)少なくとも正極板と、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備える非水電解液二次電池であって、
該正極板又は負極板のいずれか一方、あるいは双方が、上記(1)から(13)のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板であることを特徴とする非水電解液二次電池(以下、第3の態様ということがある)。
15)収納ケースに、少なくとも正極端子及び負極端子を有する非水電解液二次電池と、過充電及び過放電保護機能を有する保護回路とが収納されている電池パックにおいて、該非水電解液二次電池が、少なくとも正極板と、負極板と、該正極板と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備える非水電解液二次電池であり、
該正極板又は該負極板のいずれか一方、あるいは双方が、上記(1)から(13)のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板であることを特徴とする電池パック(以下、第4の態様ということがある)。
( 14 ) A nonaqueous 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 nonaqueous solvent,
Either the positive electrode plate or the negative electrode plate, or both are the electrode plates for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to ( 13 ). Secondary battery (hereinafter sometimes referred to as a third embodiment).
( 15 ) In a battery pack in which a nonaqueous electrolyte secondary battery having at least a positive electrode terminal and a negative electrode terminal and a protection circuit having an overcharge and overdischarge protection function are stored in a storage case, the nonaqueous electrolyte solution The secondary battery is 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 solution containing a non-aqueous solvent,
Either one of the positive electrode plate or the negative electrode plate, or both, is the electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to ( 13 ). Hereinafter, it may be referred to as a fourth aspect).

本発明の電極板Iにおける結着物質に含まれる金属酸化物は、(態様b)リチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離が可能であり、かつ、ドープされていない金属酸化物、(態様d)リチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離が可能であり、かつ、ドープされた金属酸化物という2つの態様に分類することができる。結着物質について、いずれの態様を選択するかは、電極板(I−i)あるいは電極板(I−ii)の具体的な実施内容を勘案し、適宜決定してよい。以下に、参考として、(態様a)リチウムなどのアルカリ金属イオン挿入脱離を示さず、かつ、ドープされていない金属酸化物、(態様c)リチウムなどのアルカリ金属脱入脱離を示さず、かつ、ドープされた金属酸化物も含めて説明する。 The metal oxide contained in the binding substance in the electrode plate I of the present invention is (aspect b) an undoped metal oxide capable of inserting and releasing alkali metal ions such as lithium, (aspect d) Alkali metal ions such as lithium can be inserted and desorbed, and can be classified into two modes : doped metal oxides. Which mode should be selected for the binding material may be appropriately determined in consideration of the specific implementation of the electrode plate (Ii) or the electrode plate (I-ii). In the following, for reference, (aspect a) does not show insertion / extraction of alkali metal ions such as lithium and undoped metal oxide, (aspect c) does not show alkali metal desorption / desorption such as lithium, The description also includes a doped metal oxide.

参考例5]
参考例5は、結着物質としてリチウムイオン挿入脱離を示さない金属酸化物を形成した。即ち、金属元素含有化合物として、実施例1における「Li(CHCOO)・2HOと、Mn(NO・6HO」の代わりに、「Y(NO・6HO」(5g)を使用し、溶媒および添加した有機物を表1に示す内容に変更した以外は上記実施例1に記載したと同様にして参考例5の正極板を作製した。参考例5の正極板は、実施例1に記載したと同様にそれぞれ本発明の電極板I、及び本発明の電極板IIに含まれることを確認した。
[ Reference Example 5]
In Reference Example 5, a metal oxide showing no lithium ion insertion / extraction was formed as a binder. That is, instead of “Li (CH 3 COO) · 2H 2 O and Mn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O” in Example 1 as a metal element-containing compound, “Y (NO 3 ) 3 · 6H 2 A positive electrode plate of Reference Example 5 was produced in the same manner as described in Example 1 except that O ”(5 g) was used and the solvent and the added organic substance were changed to those shown in Table 1. It was confirmed that the positive electrode plate of Reference Example 5 was included in the electrode plate I of the present invention and the electrode plate II of the present invention, respectively, as described in Example 1.

参考例11]
負極集電体を用いて、下記のとおり非水電解液二次電池用負極板を形成した。まず金属元素含有化合物として、Li(CHCOO)・2HOを10gと、(i-CO)・Ti(C14N)を71gとをメタノール10gに加えて混合し、ポリエチレンキサイドを10gを混合させ、更に負極活物質粒子としてLiTi12粒子を40g混合してエクセルオートホモジナイザー((株)日本精機製作所製)で7000rpmの回転数で30分攪拌することによって負極活物質層形成液を得た。
[ Reference Example 11]
Using the negative electrode current collector, a negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery was formed as follows. First, 10 g of Li (CH 3 COO) · 2H 2 O, 71 g of (i-C 3 H 7 O) 2 · Ti (C 6 H 14 O 3 N) 2 and 10 g of methanol as a metal element-containing compound In addition, 10 g of polyethylene oxide was mixed, and 40 g of Li 4 Ti 5 O 12 particles were further mixed as negative electrode active material particles, and an Excel auto homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.) at a rotational speed of 7000 rpm. The negative electrode active material layer forming liquid was obtained by stirring for 30 minutes.

次に、負極集電体である厚さ15μmのアルミ箔を置き、該負極集電体の一面側に、上記負極活物質層形成液を、アプリケーターで塗布して塗膜を形成した。ついで、ロールプレス機でプレスし、さらに、上記塗膜を有する負極集電体を、電気炉(マッフル炉、(株)デンケン製、型式:P90)を用いて、室温から550℃まで15分かけて除々に加熱して、膜厚が50μmとなるよう調整した。このように負極集電体上に負極活物質層を形成し、負極板を作製した。そして、該負極板を、所定の大きさ(15mmφ)に裁断し、これを参考例11の負極板とした。
使用した活物質粒子量などから、参考例11における単位面積当たりの活物質粒子の含有量(mg/1.77cm)を算出し、表3に示した。
尚、上記金属元素含有化合物から、上記加熱により結着物質であるLiTi12が生成したことの確認は、別途、負極活物質粒子であるLiTi12が添加されない系で上記と同様の加熱を実施する予備試験を行い、LiTi12が生成することを確認した。参考例11の負極板は、実施例1に記載したと同様に、本発明の電極板I、及び本発明の電極板IIに含まれることを確認した。
Next, an aluminum foil having a thickness of 15 μm as a negative electrode current collector was placed, and the negative electrode active material layer forming liquid was applied to one surface side of the negative electrode current collector with an applicator to form a coating film. Subsequently, it was pressed with a roll press machine, and the negative electrode current collector having the above coating film was further taken from room temperature to 550 ° C. for 15 minutes using an electric furnace (muffle furnace, manufactured by Denken Co., Ltd., model: P90). The film was heated gradually to adjust the film thickness to 50 μm. In this way, a negative electrode active material layer was formed on the negative electrode current collector to produce a negative electrode plate. The negative electrode plate was cut into a predetermined size (15 mmφ), and this was used as the negative electrode plate of Reference Example 11.
The content (mg / 1.77 cm 2 ) of active material particles per unit area in Reference Example 11 was calculated from the amount of active material particles used and the like and shown in Table 3.
The confirmation that Li 4 Ti 5 O 12 as a binding material was generated from the metal element-containing compound by the heating was performed separately in a system in which Li 4 Ti 5 O 12 as negative electrode active material particles was not added. A preliminary test for carrying out heating similar to the above was performed, and it was confirmed that Li 4 Ti 5 O 12 was produced. As described in Example 1, the negative electrode plate of Reference Example 11 was confirmed to be included in the electrode plate I of the present invention and the electrode plate II of the present invention.

参考例15]
参考例15は、結着物質としてリチウムイオン挿入脱離を示さない金属酸化物であって、アルミニウムがドープされた金属酸化物を形成した。即ち、金属元素含有化合物として、実施例5における「Y(NO・6HO」(5g)に加えさらに「Al(NO・9HO」(0.5g)を使用した以外は参考例5に記載したと同様にして正極板を作製し、これを参考例15とした。参考例15の正極板は、実施例1に記載したと同様にそれぞれ本発明の電極板I、及び本発明の電極板IIに含まれることを確認した。
[ Reference Example 15]
Reference Example 15 was a metal oxide that did not show insertion / extraction of lithium ions as a binder, and a metal oxide doped with aluminum was formed. That is, “Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O” (0.5 g) was used as the metal element-containing compound in addition to “Y (NO 3 ) 3 · 6H 2 O” (5 g) in Example 5. A positive electrode plate was prepared in the same manner as described in Reference Example 5 except that this was referred to as Reference Example 15. It was confirmed that the positive electrode plate of Reference Example 15 was included in the electrode plate I of the present invention and the electrode plate II of the present invention, respectively, as described in Example 1.

実施例1〜、10、12、13は、対象となる比較例1に対し、いずれも密着性試験において密着性の向上が確認された。また、実施例6〜8、14は、対象となる比較例2に対し、いずれも密着性試験において密着性の向上が確認された。 In each of Examples 1 to 4 , 10, 12, and 13 , an improvement in adhesion was confirmed in the adhesion test with respect to Comparative Example 1 as a target. Moreover, as for Example 6-8, 14, the improvement of adhesiveness was confirmed in the adhesiveness test with respect to the comparative example 2 used as object.

また、実施例1〜4、6〜10、12〜14は、出入力特性およびサイクル特性においても優れることが示された。 Moreover, it was shown that Examples 1-4 , 6-10 , and 12-14 are excellent also in input-output characteristics and cycling characteristics.

Claims (17)

集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
前記電極活物質層がアルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子と、金属酸化物を含む結着物質とを含んで形成されており、
前記活物質粒子が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、非水電解液二次電池用電極板。
An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector,
The electrode active material layer is formed including active material particles exhibiting alkali metal ion insertion and desorption, and a binder containing a metal oxide,
An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the active material particles are doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements.
前記結着物質に含まれる金属酸化物が、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープ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電極板。   2. The non-aqueous solution according to claim 1, wherein the metal oxide contained in the binding material is doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element. Electrode plate for electrolyte secondary battery. 集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
前記電極活物質層がアルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子と、金属酸化物を含む結着物質とを含んで形成されており、
前記結着物質に含まれる金属酸化物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、非水電解液二次電池用電極板。
An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector,
The electrode active material layer is formed including active material particles exhibiting alkali metal ion insertion and desorption, and a binder containing a metal oxide,
The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the metal oxide contained in the binder material is doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements Board.
前記活物質粒子が、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、請求項3に記載の非水電解液二次電池用電極板。   4. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 3, wherein the active material particles are doped with one or more elements selected from metalloid elements and typical metal elements. 5. Electrode plate. 前記結着物質に含まれる金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離可能な金属酸化物であることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。   5. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the metal oxide contained in the binder is a metal oxide capable of inserting and releasing alkali metal ions. Electrode plate. 前記半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素が、Al、B、Si、P、Na、Mg、Ca、及びSnからなる群から選択された1種又は2種以上であることを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。   One or more elements selected from the metalloid element and the typical metal element are selected from the group consisting of Al, B, Si, P, Na, Mg, Ca, and Sn. It is the above, The electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries in any one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned. 前記電極活物質層は、前記結着物質により前記活物質粒子同士が互いに固着されると共に、前記結着物質により前記活物質粒子が前記集電体に固着されていることを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。   The electrode active material layer is characterized in that the active material particles are fixed to each other by the binding material, and the active material particles are fixed to the current collector by the binding material. Item 7. The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of Items 1 to 6. 前記結着物質が活物質粒子の表面の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする、請求項1から7のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。   The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the binder material covers at least a part of the surface of the active material particles. 集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
該電極活物質層において、アルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子が分散した状態で複数の核体を形成し、かつ該複数の核体を包囲した状態である、金属酸化物を含む複数の包囲体を備え、
前記複数の包囲体は、隣接する包囲体同士の一部が互いに繋がっているか、あるいは個の区別なく連続しており、
該包囲体のうち集電体近傍の包囲体が集電体表面に繋がっており、
前記核体である活物質粒子が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする非水電解液二次電池用電極板。
An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector,
In the electrode active material layer, a plurality of nuclei are formed in a state where active material particles exhibiting alkali metal ion insertion / release are dispersed, and a plurality of metal oxides including a metal oxide are surrounded by the nuclei With an enclosure of
The plurality of enclosures are connected to each other part of adjacent enclosures, or are continuous without distinction,
The enclosure in the vicinity of the current collector is connected to the current collector surface,
An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the active material particles as the core are doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element.
前記包囲体に含まれる金属酸化物が、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、請求項9に記載の非水電解液二次電池用電極板。   The non-aqueous electrolysis according to claim 9, wherein the metal oxide contained in the enclosure is doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element. Electrode plate for liquid secondary battery. 集電体と、該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
該電極活物質層において、アルカリ金属イオン挿入脱離を示す活物質粒子が分散した状態で複数の核体を形成し、該複数の核体を包囲した状態である、金属酸化物を含む複数の包囲体を備え、
前記複数の包囲体は、隣接する包囲体同士の一部が互いに繋がっているか、あるいは個の区別なく連続しており、
該包囲体のうち集電体近傍の包囲体が集電体表面に繋がっており、
前記包囲体に含まれる金属酸化物が半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする非水電解液二次電池用電極板。
An electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer formed on at least a part of the surface of the current collector,
In the electrode active material layer, a plurality of nuclei are formed in a state in which active material particles exhibiting alkali metal ion insertion and desorption are dispersed, and a plurality of metal oxides including a metal oxide are surrounded. With an enclosure,
The plurality of enclosures are connected to each other part of adjacent enclosures, or are continuous without distinction,
The enclosure in the vicinity of the current collector is connected to the current collector surface,
The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the metal oxide contained in the enclosure is doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element.
前記核体である活物質粒子が、半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素でドープされていることを特徴とする、請求項11に記載の非水電解液二次電池用電極板。   The non-aqueous electrolyte according to claim 11, wherein the active material particles as the core are doped with one or more elements selected from a metalloid element and a typical metal element. Secondary battery electrode plate. 前記包囲体に含まれる金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離可能な金属酸化物であることを特徴とする請求項9から12のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。   The electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 9 to 12, wherein the metal oxide contained in the enclosure is a metal oxide capable of inserting and releasing alkali metal ions. . 前記核体と該核体を包囲している前記包囲体との界面において、該核体の結晶構造と該包囲体の結晶構造とが不連続に接合している領域が存在していることを特徴とする、請求項9から13のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。   There is a region where the crystal structure of the nucleus and the crystal structure of the envelope are discontinuously joined at the interface between the nucleus and the envelope surrounding the nucleus. The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 9, wherein the electrode plate is a non-aqueous electrolyte secondary battery. 前記半金属元素及び典型金属元素から選択される1種又は2種以上の元素が、Al、B、Si、P、Na、Mg、Ca、及びSnから選択された1種又は2種以上であることを特徴とする、請求項9から14のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板。   One or more elements selected from the metalloid elements and typical metal elements are one or more elements selected from Al, B, Si, P, Na, Mg, Ca, and Sn. The electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 9, wherein the electrode plate is a non-aqueous electrolyte secondary battery. 少なくとも正極板と、負極板と、前記正極板と前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備える非水電解液二次電池であって、
該正極板又は負極板のいずれか一方、あるいは双方が、請求項1から15のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板であることを特徴とする非水電解液二次電池。
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising at least a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and an electrolyte solution containing a non-aqueous solvent,
Either one or both of the positive electrode plate and the negative electrode plate is the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 15, wherein the non-aqueous electrolyte secondary battery is characterized in that .
収納ケースに、少なくとも正極端子及び負極端子を有する非水電解液二次電池と、過充電及び過放電保護機能を有する保護回路とが収納されている電池パックにおいて、
該非水電解液二次電池が、少なくとも正極板と、負極板と、該正極板と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備える非水電解液二次電池であり、
該正極板又は該負極板のいずれか一方、あるいは双方が、請求項1から15のいずれかに記載の非水電解液二次電池用電極板であることを特徴とする電池パック。
In a battery pack in which a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a positive electrode terminal and a negative electrode terminal and a protection circuit having overcharge and overdischarge protection functions are stored in a storage case,
The non-aqueous electrolyte secondary battery comprises 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. And
Either one of this positive electrode plate or this negative electrode plate, or both are the electrode plates for nonaqueous electrolyte secondary batteries in any one of Claims 1-15, The battery pack characterized by the above-mentioned.
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