JP2012134114A - 非水電解液二次電池及び電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カーボンコートされたオリビン型リチウム複合化合物を正極活物質として含む正極を用いた非水電解液二次電池において、正極が、正極活物質100質量部に対して4質量部以上6質量部以下の導電材と、4質量部以上8質量部以下のバインダーとを含む正極活物質層を有し、カーボンコートされたオリビン型リチウム複合化合物粒子のカーボン被覆面積率が95%以上である非水電解液二次電池。
【選択図】図1
Description
カーボンコートされたオリビン型リチウム複合化合物を正極活物質として含む正極を用いた非水電解液二次電池において、前記正極が、前記正極活物質100質量部に対して4質量部以上6質量部以下の導電材と、4質量部以上8質量部以下のバインダーとを含む正極活物質層を有し、カーボンコートされたオリビン型リチウム複合化合物粒子のカーボン被覆面積率が95%以上である、非水電解液二次電池。
図2は、本実施形態の二次電池に含まれる発電要素を示す図であり、図2(a)は正極シートの概略平面図、図2(b)は負極シートの概略平面図、図2(c)は発電要素の内部構造を示す概略図である。
正極集電体22は、電気伝導性を有し、一面又は両面に正極活物質層25を保持することができれば、その材質や形状、大きさは特に限定されない。正極集電体は22は、例えば金属箔により構成することができ、好ましくはアルミニウム箔である。
本実施形態では、正極活物質として、表面にカーボンが被覆されたオリビン型リン酸鉄リチウムの粒子、又はその凝集体が用いられている。オリビン型リン酸鉄リチウムは、一般式LixFePO4(ただし、0<x≦2)で表される。オリビン型リン酸鉄リチウム粒子を被覆するカーボンコートとしては、ピッチ等のカーボン前駆体を、1000℃以下、不活性雰囲気下の条件で焼成した非晶質カーボンを使用することができる。本実施形態において、正極活物質層25を構成するオリビン型リン酸鉄リチウム粒子は、その表面のカーボンコートの被覆面積率が95%以上であることが好ましく、100%に近いほど望ましい。
導電材の量が4質量部未満であると、正極内のカーボンによる導電ネットワークがきれいに形成されなくなって抵抗が上昇する。一方、導電材の量が6質量部を超えると、それ以上添加量を増やしても導電率が変わらなくなる。導電材は電池反応には寄与しないので、多すぎる導電材は、正極の重量当たりの容量を低下させる原因となる。
また、バインダーの量が8質量部を超えると、正極活物質層25の結着性が上がる一方で、導電性が下がってしまう。また、バインダーの量が4質量部未満である場合には、正極活物質層25の結着力が弱すぎるために、正極集電体22上に正極活物質層25を形成することが困難になる。
負極集電体23は、電気伝導性を有し、一面又は両面に負極活物質層26を保持することができれば、その材質や形状、大きさは特に限定されない。負極集電体23は、例えば金属箔により構成することができ、好ましくは銅箔である。
負極活物質層26に、必要に応じてバインダーを添加してもよい。バインダーとしてはPVdF、SBR、アクリル系ポリマー等を用いることができる。
また、前記S=O結合化合物としては、1,3−プロパンスルトン(PS)、1,3−プロペンスルトン(PRS)、1,4−ブタンジオールジメタンスルホネート、ジビニルスルホン、2−プロピニルメタンスルホネート、ペンタフルオロメタンスルホネート、エチレンサルファイト、ビニルエチレンサルファイト、ビニレンサルファイト、メチル2−プロピニルサルファイト、エチル2−プロピニルサルファイト、ジプロピニルサルファイト、シクロヘキシルサルファイト、エチレンサルフェート等が挙げられ、特に、1,3−プロパンスルトン、ジビニルスルホン、1,4−ブタンジオールメタンスルホネート、およびエチレンサルファイトが好ましい。
これらの化合物は、1種類で使用してもよく、また2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
正極シートは、正極活物質(カーボンコートされたオリビン型リン酸鉄リチウムの粒子又はその凝集体)と、導電材(例えばアセチレンブラック)と、バインダー(例えばPVdF)と、溶媒(例えばN−メチルピロリドン)とを攪拌、混練し、正極活物質層形成用スラリーを調製する工程と、正極活物質層形成用スラリーを正極集電体22(例えばアルミニウム箔)上に塗布した後、乾燥固化させることにより正極集電体22の一面又は両面に正極活物質層25を形成する工程と、正極活物質層25が形成された正極集電体22をロールプレス機等によりプレス加工することで正極活物質層25の厚さを調整する工程と、を有する製造方法により製造することができる。
オリビン型リン酸鉄リチウムはそれ自体は導電性を有していないため、導電性を付与するために粒子の表面にカーボンコートを形成している。このような正極活物質において、粒子表面のカーボンコートに多くの脱落部分(オリビン型リン酸鉄リチウムが露出した部分)が多く存在すると、オリビン型リン酸鉄リチウムのLiイオンの反応サイトに隣接するオリビン骨格における電子授受サイトがカーボンで被覆されていない部分ができてしまい、その部分におけるLiイオンの取り入れ・放出が起こりにくくなると考えられる。したがって、オリビン型リン酸鉄リチウム粒子のカーボン被覆面積率が低くなると、Liイオンの取り入れ・放出速度が低下し、正極での過電圧が上昇してしまうと考えられる。
第1実施例では、複数の正極シートのサンプルを作製し、それぞれを用いた電池の特性を検証した。
以下の原料を用いて正極シートを作製した。
正極活物質:LCP420 TU−4(商品名:住友大阪セメント社製)
正極活物質層の材料比(質量部)
正極活物質:アセチレンブラック:PVdF=100:5:7
実施例1に対して、スラリーを調製する際の混練の時間のみを変更し、その他は同一条件として正極シートを作製した。
アセチレンブラックとPVdFをN−メチルピロリドン中に入れ、撹拌・混練を行った後で、正極活物質を該混合物中に投入し、混練機の回転速度100rpmで150分間混練を行いスラリーを調製した。アルミニウム箔上にコーターを用いて上記スラリーを塗布乾燥し、できた正極活物質層をプレスして、片面の厚み100μm、充填密度0.95g/cm3の正極活物質層が形成された正極シートを作製した。
実施例1に対して、スラリーを調製する際のバインダーの種類のみを変更し、その他は同一条件として正極シートを作製した。正極活物質層の材料比(質量部)は、正極活物質:アセチレンブラック:変性ポリメチル(メタ)アクリレート(変性PMMA):カルボキシメチルセルロース(CMC)=100:5:4:2である。
アセチレンブラックと、変性PMMAと、CMCをN−メチルピロリドン中に入れ、撹拌・混練を行った後で、正極活物質を該混合物中に投入し、混練機の回転速度100rpmで90分間混練を行いスラリーを調製した。アルミニウム箔上にコーターを用いて上記スラリーを塗布乾燥し、できた正極活物質層をプレスして、片面の厚み100μm、充填密度0.95g/cm3の正極活物質層が形成された正極シートを作製した。
実施例1に対して、スラリーを調製する際の混練の時間のみを変更し、その他は同一条件として正極シートを作製した。
アセチレンブラックとPVdFをN−メチルピロリドン中に入れ、撹拌・混練を行った後で、正極活物質を該混合物中に投入し、混練機の回転速度100rpmで200分間混練を行いスラリーを調製した。アルミニウム箔上にコーターを用いて上記スラリーを塗布乾燥し、できた正極活物質層をプレスして、片面の厚み100μm、充填密度0.95g/cm3の正極活物質層が形成された正極シートを作製した。
実施例1に対して、スラリーを調製する際の導電材の含有量のみを変更し、その他は同一条件として正極シートを作製した。正極活物質層の材料比(質量部)は、正極活物質:アセチレンブラック:PVdF=100:3:7である。
アセチレンブラックとPVdFをN−メチルピロリドン中に入れ、撹拌・混練を行った後で、正極活物質を該混合物中に投入し、混練機の回転速度100rpmで90分間混練を行いスラリーを調製した。アルミニウム箔上にコーターを用いて上記スラリーを塗布乾燥し、できた正極活物質層をプレスして、片面の厚み100μm、充填密度0.95g/cm3の正極活物質層が形成された正極シートを作製した。
実施例1に対して、スラリーを調製する際のバインダーの含有量のみを変更し、その他は同一条件として正極シートを作製した。正極活物質層の材料比(質量部)は、正極活物質:アセチレンブラック:PVdF=100:5:9である。
アセチレンブラックとPVdFをN−メチルピロリドン中に入れ、撹拌・混練を行った後で、正極活物質を該混合物中に投入し、混練機の回転速度100rpmで90分間混練を行いスラリーを調製した。アルミニウム箔上にコーターを用いて上記スラリーを塗布乾燥し、できた正極活物質層をプレスして、片面の厚み100μm、充填密度0.95g/cm3の正極活物質層が形成された正極シートを作製した。
実施例1に対して、スラリーを調製する際のバインダーの含有量のみを変更し、その他は同一条件として正極シートを作製した。正極活物質層の材料比(質量部)は、正極活物質:アセチレンブラック:PVdF=100:5:3である。
アセチレンブラックとPVdFをN−メチルピロリドン中に入れ、撹拌・混練を行った後で、正極活物質を該混合物中に投入し、混練機の回転速度100rpmで90分間混練を行いスラリーを調製した。アルミニウム箔上にコーターを用いて上記スラリーを塗布乾燥し、できた正極活物質層をプレスして、片面の厚み100μm、充填密度0.95g/cm3の正極活物質層が形成された正極シートを作製した。
実施例2(混練時間150分):95〜98%
比較例1(混練時間200分):80〜90%
図3に結果を示す測定で用いた電池は、黒鉛を負極活物質として負極シートを別途作製し、複数枚の正極シートと負極シートをセパレータを介して積層することで、50Ahの非水電解液二次電池を作製したものである。
また、隣接する正極活物質粒子間のカーボンによるネットワークが切れることなく繋がるため、正極内の導電パスがしっかりと形成され正極活物質粒子間の接続に伴う抵抗がより低下することによるものも考えられる。
第2実施例では、正極活物質層の材料比率と正極シートの抵抗値との関係について検証した。
正極活物質100質量部に対して導電材を3質量部〜7質量部の範囲で変えて複数の正極シートのサンプルを作製し、それぞれのAC抵抗を測定した。導電材の割合以外の条件は、第1実施例の実施例1のサンプルと同様にして5種類のサンプルを作製した。それぞれのサンプルについてAC抵抗を測定した結果を表3に示す。表3に示すように、導電材の割合が4質量部未満になると正極シートのAC抵抗が急激に上昇する。その一方で、導電材の割合が6質量部以上のサンプルではAC抵抗は一定であり、導電材の割合を6質量部を超える割合とする必要はないことがわかる。
正極活物質100質量部に対してバインダーを3質量部〜9質量部の範囲で変えて複数の正極シートのサンプルを作製し、それぞれのAC抵抗を測定した。バインダーの割合以外の条件は、第1実施例の実施例1のサンプルと同様にして7種類のサンプルを作製した。それぞれのサンプルについてAC抵抗を測定した結果を表4に示す。表4に示すように、バインダーの割合が3質量部未満になると正極活物質層において十分な結着力が得られず、正極集電体上に正極活物質層を保持することができなかった。その一方で、バインダーの割合が8質量部を超えると、正極シートのAC抵抗が急激に上昇することがわかる。
Claims (3)
- カーボンコートされたオリビン型リチウム複合化合物を正極活物質として含む正極を用いた非水電解液二次電池において、前記正極が、前記正極活物質100質量部に対して4質量部以上6質量部以下の導電材と、4質量部以上8質量部以下のバインダーとを含む正極活物質層を有し、カーボンコートされたオリビン型リチウム複合化合物粒子のカーボン被覆面積率が95%以上である非水電解液二次電池。
- 前記正極活物質層の充填密度が、0.90g/cm3以上1.09g/cm3以下である、請求項1に記載の非水電解液二次電池。
- 請求項1又は2に記載の非水電解液二次電池を複数個接続してなる、電池モジュール。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018120820A (ja) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 古河電池株式会社 | リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池 |
EP3588658A4 (en) * | 2017-02-24 | 2020-10-28 | Eliiy Power Co., Ltd. | NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY AND CHARGING PROCESS |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013055000A (ja) * | 2011-09-06 | 2013-03-21 | Mitsubishi Chemicals Corp | リチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体及びその製造方法、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池 |
WO2017038628A1 (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-09 | 日立マクセル株式会社 | 非水二次電池およびその製造方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003292309A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-10-15 | Nippon Chem Ind Co Ltd | リチウム鉄リン系複合酸化物炭素複合体、その製造方法、リチウム二次電池正極活物質及びリチウム二次電池 |
JP2007173134A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | リチウムイオン電池の電極用材料、リチウムイオン電池の電極形成用スラリーおよびリチウムイオン電池 |
JP2007265923A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP2009048958A (ja) * | 2007-08-23 | 2009-03-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP2009187963A (ja) * | 2009-05-26 | 2009-08-20 | Tdk Corp | 電極用複合粒子及び電気化学デバイス |
JP2009206085A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-09-10 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 正極活物質およびナトリウム二次電池、ならびにオリビン型リン酸塩の製造方法 |
JP2009295566A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-12-17 | Gs Yuasa Corporation | 電極材料製造装置、電極材料の製造方法及びリチウム二次電池の製造方法 |
JP2010218884A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Nippon Chem Ind Co Ltd | リチウムリン系複合酸化物炭素複合体、その製造方法、リチウム二次電池用正極活物質及びリチウム二次電池 |
JP2012059532A (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Toyota Motor Corp | 二次電池の製造方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003308845A (ja) * | 2002-04-17 | 2003-10-31 | Mikuni Color Ltd | リチウム二次電池用電極及びこれを用いたリチウム二次電池 |
EP2065887A1 (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-03 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method for manufacturing magnetic disk unit |
JP2010231958A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
-
2010
- 2010-12-17 JP JP2010282434A patent/JP2012133895A/ja active Pending
-
2011
- 2011-02-16 JP JP2011030991A patent/JP5679187B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003292309A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-10-15 | Nippon Chem Ind Co Ltd | リチウム鉄リン系複合酸化物炭素複合体、その製造方法、リチウム二次電池正極活物質及びリチウム二次電池 |
JP2007173134A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | リチウムイオン電池の電極用材料、リチウムイオン電池の電極形成用スラリーおよびリチウムイオン電池 |
JP2007265923A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP2009048958A (ja) * | 2007-08-23 | 2009-03-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP2009295566A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-12-17 | Gs Yuasa Corporation | 電極材料製造装置、電極材料の製造方法及びリチウム二次電池の製造方法 |
JP2009206085A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-09-10 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 正極活物質およびナトリウム二次電池、ならびにオリビン型リン酸塩の製造方法 |
JP2010218884A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Nippon Chem Ind Co Ltd | リチウムリン系複合酸化物炭素複合体、その製造方法、リチウム二次電池用正極活物質及びリチウム二次電池 |
JP2009187963A (ja) * | 2009-05-26 | 2009-08-20 | Tdk Corp | 電極用複合粒子及び電気化学デバイス |
JP2012059532A (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Toyota Motor Corp | 二次電池の製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018120820A (ja) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 古河電池株式会社 | リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池 |
EP3588658A4 (en) * | 2017-02-24 | 2020-10-28 | Eliiy Power Co., Ltd. | NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY AND CHARGING PROCESS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5679187B2 (ja) | 2015-03-04 |
JP2012133895A (ja) | 2012-07-12 |
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