JP2012204181A - Electrode and method for forming electrode - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極、および電極形成方法に関する。 The present invention relates to an electrode and an electrode forming method.
過去に「リチウム二次電池などの負極を形成するスラリーに添加するバインダーとして、モノマー型ポリイミド前駆体を利用すること」が提案されている(例えば、特開2008−034352号公報等参照)。このモノマー型ポリイミド前駆体は、主に、テトラカルボン酸ジエステル化合物とジアミン化合物とからなり、例えば、加熱されることによりイミド化して高分子量化しながら多孔質構造を形成し、活物質粒子を包含する強固な鋳型(MOLD)を形成する。活物質粒子はその孔内で強力に結着されているため、活物質粒子が激しい膨張収縮を繰り返してもその多孔質構造は崩壊することなく維持され、リチウム二次電池等の充放電サイクルが飛躍的に向上される。 In the past, "utilization of a monomer type polyimide precursor as a binder to be added to a slurry for forming a negative electrode such as a lithium secondary battery" has been proposed (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-033452). This monomer-type polyimide precursor is mainly composed of a tetracarboxylic acid diester compound and a diamine compound. For example, the monomer-type polyimide precursor forms a porous structure while imidizing and increasing the molecular weight by heating, and includes active material particles. A strong mold (MOLD) is formed. Since the active material particles are strongly bound in the pores, the porous structure is maintained without collapsing even if the active material particles repeat severe expansion and contraction, and charge / discharge cycles of lithium secondary batteries and the like are maintained. Dramatically improved.
本発明の課題は、リチウム二次電池などの充放電サイクルをさらに飛躍的に向上させることができる電極を提供することにある。 The subject of this invention is providing the electrode which can improve charge / discharge cycles, such as a lithium secondary battery, further dramatically.
(1)
本発明にかかる電極は、集電体と、活物質層とを備える。活物質層は、活物質粒子と、多孔質性のポリイミド樹脂とを有する。この活物質層は、集電体上に形成される。また、活物質層は、厚さが0μm超10μm未満である。活物質粒子は、平均粒子径が0μm超10μm未満である。ポリイミド樹脂は、活物質粒子同士を結着する。
(1)
The electrode according to the present invention includes a current collector and an active material layer. The active material layer includes active material particles and a porous polyimide resin. This active material layer is formed on the current collector. The active material layer has a thickness of more than 0 μm and less than 10 μm. The active material particles have an average particle size of more than 0 μm and less than 10 μm. The polyimide resin binds the active material particles.
本願発明者の鋭意検討の結果、この電極は、従前の電極よりもリチウム二次電池などの充放電サイクルをさらに飛躍的に向上させると共に、リチウム二次電池などの放電容量を増大させることが明らかとなった。 As a result of intensive studies by the inventors of the present application, it is clear that this electrode significantly improves the charge / discharge cycle of a lithium secondary battery and the like, and increases the discharge capacity of a lithium secondary battery, etc. It became.
(2)
本発明にかかる電極形成方法は、第1塗布工程と、第1加熱工程とを備える。第1塗布工程では、スラリーを集電体に塗布する。スラリーは、活物質粒子と、テトラカルボン酸エステル化合物と、ジアミン化合物と、第1溶剤とを少なくとも含有する。活物質粒子の平均粒子径は、0μm超10μm未満である。第1溶剤は、テトラカルボン酸エステル化合物およびジアミン化合物を溶解する。第1加熱工程では、集電体に塗布されたスラリーを加熱して活物質層を形成する。活物質層の厚さは、0μm超10μm未満である。
(2)
The electrode forming method according to the present invention includes a first coating step and a first heating step. In the first application step, the slurry is applied to the current collector. The slurry contains at least active material particles, a tetracarboxylic acid ester compound, a diamine compound, and a first solvent. The average particle diameter of the active material particles is more than 0 μm and less than 10 μm. The first solvent dissolves the tetracarboxylic acid ester compound and the diamine compound. In the first heating step, the slurry applied to the current collector is heated to form an active material layer. The thickness of the active material layer is more than 0 μm and less than 10 μm.
本願発明者の鋭意検討の結果、この電極形成方法によって得られた電極は、従前の電極よりもリチウム二次電池などの充放電サイクルをさらに飛躍的に向上させると共に、リチウム二次電池などの放電容量を増大させることが明らかとなった。 As a result of intensive studies by the inventors of the present application, the electrode obtained by this electrode forming method further dramatically improves the charge / discharge cycle of a lithium secondary battery and the like and discharges of a lithium secondary battery and the like as compared with the conventional electrode. It became clear that the capacity was increased.
(3)
上述(2)の電極形成方法は、アンダーコート層形成工程をさらに備える。アンダーコート層形成工程では、集電体にアンダーコート層を形成する。第1塗布工程では、スラリーをアンダーコート層上に塗布する。集電体上にアンダーコート層が形成される場合、アンダーコート層形成用の「導電性フィラー入りポリイミド樹脂溶液」を50℃から100℃の間の温度で数十分間加熱した後に、上述の合剤スラリーを塗布するのが好ましい。このようにすれば、アンダーコート層が完全に固化されない状態で合剤スラリーが塗布されることになるので、アンダーコート層と活物質層とが良好に接着することになる。
(3)
The electrode forming method (2) further includes an undercoat layer forming step. In the undercoat layer forming step, an undercoat layer is formed on the current collector. In the first application step, the slurry is applied on the undercoat layer. When the undercoat layer is formed on the current collector, after heating the “polyimide resin solution with conductive filler” for forming the undercoat layer at a temperature between 50 ° C. and 100 ° C. for several tens of minutes, It is preferable to apply a mixture slurry. By doing so, the mixture slurry is applied in a state where the undercoat layer is not completely solidified, so that the undercoat layer and the active material layer are well bonded.
本願発明者の鋭意検討の結果、このアンダーコート層は、活物質層の集電体に対する接着性を向上させることが明らかとなった。 As a result of intensive studies by the inventors of the present application, it has been found that this undercoat layer improves the adhesion of the active material layer to the current collector.
(4)
上述(3)の電極形成方法では、アンダーコート層形成工程は、第2塗布工程と、第2加熱工程とを有する。第2塗布工程では、コーティング溶液を集電体に塗布する。コーティング溶液は、導電性フィラーと、ポリイミド前駆体と、第2溶剤とを含有する。第2溶剤は、ポリイミド前駆体を溶解する。第2加熱工程では、集電体に塗布されたコーティング溶液を加熱して、アンダーコート層を形成する。
(4)
In the electrode forming method of (3) described above, the undercoat layer forming step includes a second coating step and a second heating step. In the second application step, the coating solution is applied to the current collector. The coating solution contains a conductive filler, a polyimide precursor, and a second solvent. The second solvent dissolves the polyimide precursor. In the second heating step, the coating solution applied to the current collector is heated to form an undercoat layer.
本願発明者の鋭意検討の結果、このアンダーコート層は、活物質層の集電体に対する接着性を向上させることが明らかとなった。 As a result of intensive studies by the inventors of the present application, it has been found that this undercoat layer improves the adhesion of the active material layer to the current collector.
(5)
上述(4)の電極形成方法では、コーティング溶液のポリイミド前駆体は、ポリアミック酸であることが好ましい。ポリアミック酸は、例えば、加熱されることによりイミド化してポリイミド樹脂となるものである。
(5)
In the electrode forming method of (4) described above, the polyimide precursor of the coating solution is preferably a polyamic acid. For example, the polyamic acid is imidized by heating to become a polyimide resin.
このポリアミック酸を含有するコーティング溶液は、モノマー型ポリイミド前駆体を含有するコーティング溶液に比べて、良好な塗工性を有する。なお、モノマー型ポリイミド前駆体は、主に、テトラカルボン酸ジエステル化合物とジアミン化合物とからなり、例えば、加熱されることによりイミド化して高分子量化してポリイミド樹脂となるものである。 This coating solution containing polyamic acid has better coating properties than a coating solution containing a monomeric polyimide precursor. The monomer-type polyimide precursor is mainly composed of a tetracarboxylic acid diester compound and a diamine compound. For example, the monomer-type polyimide precursor is imidized by heating to have a high molecular weight and become a polyimide resin.
(6)
上述(4)または(5)の電極形成方法では、第2塗布工程では、アンダーコート層の厚さが集電体表面の凹凸を平坦化させる厚さとなるように、コーティング溶液を集電体に塗布することが好ましい。
(6)
In the electrode forming method of (4) or (5) above, in the second coating step, the coating solution is applied to the current collector so that the thickness of the undercoat layer becomes a thickness that flattens the unevenness of the current collector surface. It is preferable to apply.
アンダーコート層は、集電体表面の凹凸を平坦化させることによって、活物質層の集電体に対する接着性をより向上させ、かつ、アンダーコート層上に設けられる活物質層の製造精度を向上させる。 The undercoat layer improves the adhesion of the active material layer to the current collector by flattening the unevenness of the current collector surface, and improves the manufacturing accuracy of the active material layer provided on the undercoat layer. Let
本発明に係る電極は、従前の電極よりもリチウム二次電池などの充放電サイクルをさらに飛躍的に向上させると共に、リチウム二次電池などの放電容量を増大させる。 The electrode according to the present invention further dramatically improves the charge / discharge cycle of a lithium secondary battery or the like and increases the discharge capacity of a lithium secondary battery or the like as compared with a conventional electrode.
<負極>
図1に示されるように、本発明の一実施形態にかかる電極である負極100は、活物質層200と、集電体300とを備える。この負極100は、リチウム二次電池などに用いられる。活物質層200は、集電体300上に形成される。以下、活物質層200および集電体300について、それぞれ詳しく説明する。
<Negative electrode>
As shown in FIG. 1, a
<活物質層>
活物質層200は、活物質粒子210と、ポリイミド樹脂220とを有する。活物質層200の厚さは、0μm超10μm未満であり、0μm超8μm未満であることが好ましく、0μm超6μm未満であることがより好ましく、0μm超4μm未満であることがさらに好ましく、0μm超2μm未満であることが最も好ましい。
<Active material layer>
The
活物質粒子210の平均粒子径は、0μm超10μm未満であり、0μm超8μm未満であることが好ましく、0μm超6μm未満であることがより好ましく、0μm超4μm未満であることがさらに好ましく、0μm超2μm未満であることが最も好ましい。なお、ここにいう平均粒子径は、粒径分布測定装置マイクロトラックMT3100II(日機装株式会社製)を用いてレーザ回折・散乱法により測定される。リチウム二次電池などでは、活物質粒子210の平均粒子径が小さいほど、良好なサイクル特性が得られる傾向にある。平均粒子径が小さい活物質粒子210を用いると、リチウム二次電池などの充放電反応でのリチウムの吸蔵・放出に伴う活物質粒子210の体積の膨張・収縮の絶対量が小さくなる。そのため、充放電反応時の負極100内での活物質粒子210間の歪みの絶対量も小さくなる。したがって、ポリイミド樹脂220製の鋳型の破壊が生じず、負極100内の集電性の低下を抑制することができ、良好な充放電特性を得ることができる。
The average particle diameter of the
活物質粒子210の粒度分布は、できる限り狭いことが好ましい。粒度分布の幅が広いと、粒度の大きく異なる活物質粒子210間において、リチウムの吸蔵・放出に伴う体積の膨張・収縮の絶対量に大きな差が存在することになる。そのため、活物質層200内に歪みが生じ、ポリイミド樹脂220製の鋳型が破壊されるおそれが高くなる。
The particle size distribution of the
活物質粒子210として、例えば、ケイ素(Si)粒子、酸化ケイ素(SiO)粒子、ケイ素合金粒子、錫(Sn)粒子などが用いられる。ケイ素合金として、ケイ素と他の1種以上の元素との固溶体、ケイ素と他の1種以上の元素との金属間化合物、ケイ素と他の1種以上の元素との共晶合金などが用いられる。なお、活物質粒子210には、リチウムと合金化する材料からなる粒子が含まれていてもよい。そのような材料として、例えば、ゲルマニウム、錫、鉛、亜鉛、マグネシウム、ナトリウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、およびこれらの合金などが挙げられる。
Examples of the
ケイ素合金の作製方法として、例えば、アーク溶解法、液体急冷法、メカニカルアロイング法、スパッタリング法、化学気相成長法、焼成法などが用いられる。特に、液体急冷法として、単ロール急冷法、双ロール急冷法、およびガスアトマイズ法、水アトマイズ法、ディスクアトマイズ法などの各種アトマイズ法が用いられる。 As a method for producing the silicon alloy, for example, an arc melting method, a liquid quenching method, a mechanical alloying method, a sputtering method, a chemical vapor deposition method, a firing method, or the like is used. In particular, as the liquid quenching method, a single roll quenching method, a twin roll quenching method, and various atomizing methods such as a gas atomizing method, a water atomizing method, and a disk atomizing method are used.
なお、活物質粒子210は、上述のケイ素(Si)粒子、酸化ケイ素(SiO)粒子、ケイ素合金粒子、錫(Sn)粒子などを、金属などで被覆したコアシェル型の活物質粒子であってもよい。このコアシェル型の活物質粒子は、無電解めっき法、電解めっき法、化学還元法、蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長法などによって製造される。シェル部分は、集電体300を形成する金属と同じ金属で形成されることが好ましい。コアシェル型の活物質粒子と集電体300との結合性が大きく向上し、優れた充放電サイクル特性を得ることができる。なお、シェル部分は、金属に代えて、シランカップリング剤で形成されてもよい。活物質粒子210をシランカップリング剤で表面処理すれば、後述するスラリー中に活物質粒子210を良好に分散させることができると共に、ポリイミド樹脂220に対する活物質粒子210の結着性を高めることができる。
The
ポリイミド樹脂220は、活物質層200において、多孔質構造を有し、活物質粒子210を包含する鋳型材料として機能し、その孔内の活物質粒子210を結着させると共に、集電体300と活物質粒子210とを結着させる役目を担っている。なお、このとき、ポリイミド樹脂220は、通常、20体積部から40体積部の範囲程度の多孔質度を有する。このポリイミド樹脂220は、多孔質性であり、主に、テトラカルボン酸由来単位とジアミン由来単位とから形成されている。
The
ポリイミド樹脂220は、アニオン性基を有することが好ましい。このアニオン性基は、ポリイミド樹脂220のジアミン由来単位に結合されている。
The
ポリイミド樹脂220には、導電性フィラーが含有されることが好ましい。導電性フィラーは、導電助剤として機能する。この導電性フィラーとして、例えば、カーボンブラック(オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック)、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレン、カーボンマイクロコイル、グラファイト(天然グラファイト、人造グラファイト)カーボンブラック、カーボンファイバー短繊維(PAN系カーボン短繊維、ピッチ系カーボン短繊維)などが用いられる。これら導電性フィラーは、単独で用いられてもよいし、組み合わせて用いられてもよい。
The
活物質層200は、スラリーを加熱することによって得られる。スラリーは、主に、テトラカルボン酸エステル化合物、ジアミン化合物、第1溶媒および活物質粒子210を含有する。スラリー中の活物質粒子210は、テトラカルボン酸エステル化合物、ジアミン化合物および第1溶媒からなるポリイミド前駆体ワニス中に分散された状態で存在する。
The
テトラカルボン酸エステル化合物とジアミン化合物とのモル比は、通常、55:45から45:55の範囲内である。なお、テトラカルボン酸エステル化合物とジアミン化合物とのモル比は、本発明の趣旨を損なわない限り、上記以外の比に適宜変更可能である。 The molar ratio of the tetracarboxylic acid ester compound to the diamine compound is usually in the range of 55:45 to 45:55. In addition, the molar ratio of the tetracarboxylic acid ester compound and the diamine compound can be appropriately changed to a ratio other than the above as long as the gist of the present invention is not impaired.
テトラカルボン酸エステル化合物は、芳香族テトラカルボン酸エステル化合物であることが好ましい。また、テトラカルボン酸エステル化合物は、テトラカルボン酸ジエステル化合物であることが好ましい。テトラカルボン酸エステル化合物は、対応するテトラカルボン酸二無水物をアルコールでエステル化することにより極めて簡単に得られる。テトラカルボン酸二無水物のエステル化は、50℃以上150℃以下の温度で行うのが好ましい。 The tetracarboxylic acid ester compound is preferably an aromatic tetracarboxylic acid ester compound. The tetracarboxylic acid ester compound is preferably a tetracarboxylic acid diester compound. The tetracarboxylic acid ester compound can be obtained very simply by esterifying the corresponding tetracarboxylic dianhydride with an alcohol. The esterification of tetracarboxylic dianhydride is preferably performed at a temperature of 50 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
テトラカルボン酸エステル化合物を誘導形成するためのテトラカルボン酸二無水物として、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、2,2−ビス[3,4−(ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物(BPADA)、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、オキシジフタル酸無水物(ODPA)、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホキシド二無水物、チオジフタル酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン二無水物、9,9−ビス[4−(3,4’−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]フルオレン二無水物等の芳香族テトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1−シクロヘキシルコハク酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物などが用いられる。これらのテトラカルボン酸二無水物は、単独で用いられてもよいし、混合されて用いられてもよい。 Examples of tetracarboxylic dianhydrides for inducing formation of tetracarboxylic acid ester compounds include pyromellitic dianhydride (PMDA), 1,2,5,6-naphthalene tetracarboxylic dianhydride, 1,4,5 , 8-Naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ', 4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA), 2,2 ', 3,3'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride 2,3,3 ′, 4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA), bis (3,4-dicar Xylphenyl) sulfone dianhydride, bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ) Ethane dianhydride, 1,1-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, 2,2-bis [3,4- (dicarboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride (BPADA), 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride, oxydiphthalic anhydride (ODPA), bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfoxide Dianhydride, thiodiphthalic dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-anthracentate Carboxylic dianhydride, 1,2,7,8-phenanthrenetetracarboxylic dianhydride, 9,9-bis (3,4-dicarboxyphenyl) fluorene dianhydride, 9,9-bis [4- ( Aromatic tetracarboxylic dianhydrides such as 3,4′-dicarboxyphenoxy) phenyl] fluorene dianhydride, cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride 2,3,4,5-tetrahydrofurantetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, 3,4-dicarboxy-1-cyclohexylsuccinic dianhydride, 3 , 4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinic dianhydride and the like are used. These tetracarboxylic dianhydrides may be used alone or in combination.
テトラカルボン酸エステル化合物を誘導形成するためのアルコールとして、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−メチル−2−プロパノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール、1−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、シクロヘキサノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−(メトキシメトキシ)エタノール、2−イソプロポキシエタノール、2−ブトキシエタノール、フェノール、1−ヒドロキシ−2−プロパノン、4−ヒドロキシ−2−ブタノン、3−ヒドロキシ−2−ブタノン、1−ヒドロキシ−2−ブタノン、2−フェニルエタノール、1−フェニル−1−ヒドロキシエタン、2−フェノキシエタノールなどが用いられる。さらに、テトラカルボン酸エステル化合物を誘導形成するためのアルコールとして、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、グリセロール、2−エチル−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、2,2’−ジヒドロキシジエチルエーテル、2−(2−メトキシエトキシ)エタノール、2−(2−エトキシエトキシ)エタノール、3,6−ジオキサオクタン−1,8−ジオール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコールが用いられる。これらのアルコールは、単独で用いられてもよいし、混合されて用いられてもよい。 As alcohols for induction formation of tetracarboxylic acid ester compounds, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, 2-methyl-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl-2-butanol, 2,2 -Dimethyl-1-propanol, 1-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, cyclohexanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2- (methoxymethoxy) ethanol, 2-isopropoxyethanol, 2-butyl Xiethanol, phenol, 1-hydroxy-2-propanone, 4-hydroxy-2-butanone, 3-hydroxy-2-butanone, 1-hydroxy-2-butanone, 2-phenylethanol, 1-phenyl-1-hydroxyethane 2-phenoxyethanol or the like is used. Further, 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol as alcohols for inducing formation of tetracarboxylic acid ester compounds 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, glycerol, 2-ethyl-2- (hydroxymethyl) -1,3-propanediol, 1,2, 6-hexanetriol, 2,2′-dihydroxydiethyl ether, 2- (2-methoxyethoxy) ethanol, 2- (2-ethoxyethoxy) ethanol, 3,6-dioxaoctane-1,8-diol, 1- Multivalent alcohols such as methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol and dipropylene glycol It is used. These alcohols may be used alone or in combination.
上記のテトラカルボン酸二無水物とアルコールとからなるテトラカルボン酸エステル化合物の中でも、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジエステルが特に好ましい。なお、テトラカルボン酸エステル化合物は、他の方法、例えばテトラカルボン酸を直接エステル化することによっても製造することができる。 Among the tetracarboxylic acid ester compounds composed of the above tetracarboxylic dianhydride and alcohol, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic acid diester is particularly preferable. The tetracarboxylic acid ester compound can also be produced by other methods, for example, by directly esterifying tetracarboxylic acid.
ジアミン化合物は、芳香族ジアミン化合物であることが好ましい。アニオン性基を有するポリイミド樹脂220を製造するために、ジアミン化合物は、アニオン性基を有することが好ましい。アニオン性基として、例えば、カルボキシル基、硫酸エステル基、スルホン酸基、リン酸基、リン酸エステル基などが用いられる。これらのアニオン性基の中でもカルボキシル基が特に好ましい。アニオン性基を有するジアミン化合物として、例えば、3,4−ジアミノ安息香酸、3,5−ジアミノ安息香酸、メタフェニレンジアミン4−スルホン酸などが用いられる。
The diamine compound is preferably an aromatic diamine compound. In order to produce the
アニオン性基を有しないジアミン化合物として、例えば、パラフェニレンジアミン(PPD)、メタフェニレンジアミン(MPDA)、2,5−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MDA)、2,2−ビス−(4−アミノフェニル)プロパン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(33DDS)、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(44DDS)、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(34ODA)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)、1,5−ジアミノナフタレン、4,4’−ジアミノジフェニルジエチルシラン、4,4’−ジアミノジフェニルシラン、4,4’−ジアミノジフェニルエチルホスフィンオキシド、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(133APB)、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン(134APB)、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン(BAPSM)、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン(BAPS)、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)、2,2−ビス(3−アミノフェニル)1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレンなどが用いられる。これらのジアミン化合物は、単独で用いられてもよいし、混合されて用いられてもよい。 Examples of the diamine compound having no anionic group include paraphenylenediamine (PPD), metaphenylenediamine (MPDA), 2,5-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, 4,4′-diaminobiphenyl, 3, 3′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dimethoxy-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl, 3,3 '-Diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane (MDA), 2,2-bis- (4-aminophenyl) propane, 3,3'-diaminodiphenylsulfone (33DDS), 4,4'-diaminodiphenylsulfone (44DDS), 3,3′-diaminodiphenyl sulfide, 4,4′-diaminodiph Nyl sulfide, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether (34 ODA), 4,4′-diaminodiphenyl ether (ODA), 1,5-diaminonaphthalene, 4,4′-diaminodiphenyldiethylsilane, 4,4′-diaminodiphenylsilane, 4,4′-diaminodiphenylethylphosphine oxide, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene (133APB), 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene (134APB) ), 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone (BAPSM), bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone (BAPS), 2 , 2-Bis [4- (4-aminophenoxy) f Nyl] propane (BAPP), 2,2-bis (3-aminophenyl) 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis (4-aminophenyl) 1,1,1 , 3,3,3-hexafluoropropane, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene and the like are used. These diamine compounds may be used alone or in combination.
なお、アニオン性基を有するジアミン化合物と、アニオン性基を有しないジアミン化合物とを混合させて用いてもよい。この場合、アニオン性基を有するジアミン化合物は、全ジアミン化合物の30モル%以上を占めることが好ましく、全ジアミン化合物の40モル%以上を占めることがより好ましく、60モル%以上を占めることがさらに好ましく、80モル%モル以上を占めることがさらに好ましく、90モル%以上を占めることがさらに好ましく、95モル%以上を占めることがさらに好ましい。 In addition, you may mix and use the diamine compound which has an anionic group, and the diamine compound which does not have an anionic group. In this case, the diamine compound having an anionic group preferably accounts for 30 mol% or more of the total diamine compound, more preferably accounts for 40 mol% or more of the total diamine compound, and further accounts for 60 mol% or more. Preferably, it occupies 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, and more preferably 95 mol% or more.
第1溶媒は、テトラカルボン酸エステル化合物およびジアミン化合物を溶解する。第1溶媒として、例えば、上述のテトラカルボン酸エステルを誘導形成するためのアルコール類が好ましく用いられる。具体的に、アルコール類として、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等の低級アルコールが好ましく用いられる。なお、第1溶媒には、アルコール類以外にN−メチル−2−ピロリドン、ジメチルアセトアミド、芳香族炭化水素などが添加されていてもよい。 The first solvent dissolves the tetracarboxylic acid ester compound and the diamine compound. As the first solvent, for example, alcohols for inducing formation of the above-described tetracarboxylic acid ester are preferably used. Specifically, lower alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, and 2-propanol are preferably used as alcohols. In addition to the alcohols, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylacetamide, aromatic hydrocarbons and the like may be added to the first solvent.
スラリーには、上記の導電性フィラーが含有されることが好ましい。また、スラリーには、分散剤などが含有されることが好ましい。スラリーに添加された分散剤は、スラリー中の活物質粒子210を均一に分散させる。分散剤として、例えば、モノオレイン酸ソルビタン、N,N−ジメチルラウリルアミン、N,N−ジメチルステアリルアミン、N−ヤシアルキル−1,3−ジアミノプロパン等が用いられる。これら分散剤は、単独で用いられてもよいし、組み合わせて用いられてもよい。
The slurry preferably contains the conductive filler described above. Moreover, it is preferable that a dispersing agent etc. contain in a slurry. The dispersant added to the slurry uniformly disperses the
活物質層200中のポリイミド樹脂220の含有量は、活物質層200の総重量の5重量%以上50重量%以下であるのが好ましく、10重量%以上30重量%以下であるのがより好ましく、12重量%以上20重量%以下であることがさらに好ましい。活物質層200中のポリイミド樹脂220が5重量%未満であると、活物質粒子210同士の密着性、活物質粒子210と集電体300との密着性が不十分となるおそれがある。活物質層200におけるポリイミド樹脂220が50重量%超であると、負極100内の抵抗が増加し、初期の充電が困難となるおそれがある。
The content of the
<集電体>
集電体300は、導電性金属箔であることが好ましい。この導電性金属箔は、例えば、銅、ニッケル、鉄、チタン、コバルト等の金属、または、これらの金属を組み合わせて得られるステンレス等の合金から形成される。
<Current collector>
The
集電体300の表面は、活物質層200との結着性を向上させるために、粗面化されることが好ましい。集電体300の粗面化は、集電体300の表面に電解銅または電解銅合金を設けることによって行う。
The surface of the
なお、集電体300の粗面化は、集電体300の表面に粗面化処理を施すことによって行ってもよい。粗面化処理としては、例えば、気相成長法、エッチング法、研磨法などが挙げられる。気相成長法としては、スパッタリング法、CVD法、蒸着法などが挙げられる。エッチング法としては、物理的エッチング、または化学的エッチングによる方法が挙げられる。研磨法としては、サンドペーパーによる研磨、またはブラスト法による研磨などが挙げられる。
Note that the
<電極形成方法>
スラリーは、第1混合工程および第2混合工程を順に経て作製される。第1混合工程では、モノマー型ポリイミド前駆体溶液に、実質的にせん断応力が加えられることなくカーボンブラックが混合されて、カーボンブラック添加ポリイミド前駆体溶液が調製される。ここにいう「実質的にせん断応力を加えることなく」とは、カーボンブラックの組織が破壊されない程度のせん断応力は許容されることを意味する。また、モノマー型ポリイミド前駆体溶液には、テトラカルボン酸エステル化合物、アニオン性基を有するジアミン化合物および第1溶媒が含有される。なお、第1溶媒には、テトラカルボン酸エステル化合物およびジアミン化合物が溶解されている。
<Electrode formation method>
The slurry is produced through the first mixing step and the second mixing step in order. In the first mixing step, carbon black is mixed with the monomer-type polyimide precursor solution without substantially applying shear stress to prepare a carbon black-added polyimide precursor solution. Here, “substantially without applying shear stress” means that shear stress to such an extent that the structure of carbon black is not destroyed is allowed. The monomer-type polyimide precursor solution contains a tetracarboxylic acid ester compound, a diamine compound having an anionic group, and a first solvent. Note that a tetracarboxylic acid ester compound and a diamine compound are dissolved in the first solvent.
第2混合工程では、カーボンブラック添加ポリイミド前駆体溶液に、活物質粒子が混合されてスラリーが調製される。なお、活物質粒子210を100重量部とした場合、モノマー型ポリイミド前駆体溶液の固形分は、5重量部から11重量部の範囲であるのが好ましい。このため、このスラリー製造方法を利用すれば、カーボンブラックの組織が破壊されることなく、カーボンブラックがモノマー型ポリイミド前駆体溶液に分散される。したがって、このスラリー製造方法を利用すれば、スラリーから得られる活物質層200の導電性を良好なものとすることができる。
In the second mixing step, active material particles are mixed with the carbon black-added polyimide precursor solution to prepare a slurry. When the
次に、負極100は、第1塗布工程、第1加熱工程を順に経て形成される。第1塗布工程では、上記のスラリーを集電体300に塗布する。
Next, the
第1加熱工程では、集電体300に塗布されたスラリーが加熱されて、厚さが0μm超10μm未満である活物質層200が形成される。スラリーの加熱は、例えば、真空下・窒素雰囲気下・アルゴン雰囲気下などの非酸化性雰囲気下、または水素雰囲気などの還元性雰囲気下で行なわれることが好ましい。
In the first heating step, the slurry applied to the
加熱方法として、例えば、通常の恒温炉を使用する方法や、放電プラズマ焼結法、ホットプレス法などが用いられる。集電体300上に活物質層200が形成されることにより、活物質層200において、多孔質性のポリイミド樹脂220により活物質粒子210同士のみならず活物質粒子210と集電体300とが強固に結着される。
As a heating method, for example, a method using an ordinary constant temperature furnace, a discharge plasma sintering method, a hot press method, or the like is used. By forming the
スラリーの加熱前に、集電体300に塗布したスラリー(以下、「塗膜」という)を集電体300とともに圧延してもよいし、圧延しなくてもよいが、ポリイミド樹脂220製の鋳型の破壊を防止する観点から、圧延しない方が好ましい。塗膜を集電体300とともに圧延すれば、「塗膜中の活物質粒子210の充填密度」、「活物質粒子210間の密着性」および「活物質粒子210と集電体300との密着性」が上がりすぎてサイクル寿命が低下する。圧延しないことで集電体300およびポリイミド樹脂220製の鋳型の破壊を防ぎ、結果良好な充放電サイクル特性が得ることができる。
Before heating the slurry, a slurry (hereinafter referred to as “coating film”) applied to the
加熱温度は、スラリー中のモノマー型ポリイミド前駆体がイミド化し、十分に高分子量体になる温度以上であり、かつ、集電体300および活物質粒子210の融点以下であるのが好ましい。モノマー型ポリイミド前駆体は、主に、テトラカルボン酸ジエステル化合物とジアミン化合物とからなり、例えば、加熱されることによりイミド化して高分子量化してポリイミド樹脂となるものである。スラリーの推奨加熱温度は、100℃から400℃までの間の温度である。なお、このスラリーの焼成温度は、150℃から400℃の間の温度であることがより好ましく、200℃から400℃の間の温度であることがさらに好ましい。これは、熱による集電体300の劣化を防ぎ、ポリイミド樹脂220の架橋構造を保つためである。
The heating temperature is preferably not less than the temperature at which the monomer-type polyimide precursor in the slurry is imidized and becomes sufficiently high molecular weight, and not more than the melting points of the
特に、集電体300として銅箔が用いられる場合、その銅箔を300℃超の温度で加熱すると、その強度(抗張力)が低下する。しかし、この電極形成方法を利用すれば、集電体300が銅箔とされる場合であっても、その銅箔の強度(抗張力)が低下することを抑制することができる。また、さらに、集電体300としてステンレス等の合金箔や銅合金箔を用いる場合は、300℃超えの温度で加熱しても強度を維持できるため、スラリーの推奨加熱温度の範囲内で使用することが可能である。
In particular, when a copper foil is used as the
この電極形成方法では、スラリーが比較的低温で加熱される。このため、この電極形成方法を利用すれば、ポリイミド樹脂220を比較的柔らかいものとすることができる。したがって、この電極形成方法を利用すれば、ポリイミド樹脂220が活物質粒子210の膨張に追随しやすくなり、ポリイミド樹脂220から活物質粒子210が脱落することを抑制することができる。
In this electrode forming method, the slurry is heated at a relatively low temperature. For this reason, if this electrode formation method is utilized, the
<正極>
正極として、公知のリチウム二次電池用の正極などが用いられるが、活物質粒子および集電層の材料を適宜変更した以外、上記の負極100と同じ構成の電極が用いられてもよい。その場合、正極用の活物質粒子として、例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)などのリチウム含有遷移金属酸化物を用いることができる。正極用の集電層として、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、チタンなどを用いることができる。
<Positive electrode>
As the positive electrode, a known positive electrode for a lithium secondary battery or the like is used, but an electrode having the same configuration as that of the
<本実施形態における効果>
本願発明者の鋭意検討の結果、この負極100は、従前の負極よりもリチウム二次電池などの充放電サイクルをさらに飛躍的に向上させると共に、リチウム二次電池などの放電容量を増大させることが明らかとなった。
<Effect in this embodiment>
As a result of intensive studies by the inventors of the present application, the
本願発明者の鋭意検討の結果、この電極形成方法によって得られた負極100は、従前の負極よりもリチウム二次電池などの充放電サイクルをさらに飛躍的に向上させると共に、リチウム二次電池などの放電容量を増大させることが明らかとなった。
As a result of intensive studies by the inventors of the present application, the
<変形例>
(A)
図2に示されるように、負極100aでは、活物質層200と集電体300との間にアンダーコート層400が形成されていてもよい。アンダーコート層400は、コーティング溶液を加熱することによって得られ、活物質層200と集電体300との結着性を向上させる。このアンダーコート層400は、ポリイミド樹脂220と良好に接着することができる樹脂と、アンダーコート層400に導電性を付与する導電性フィラーとから形成される。
<Modification>
(A)
As shown in FIG. 2, in the
コーティング溶液は、導電性フィラーと、ポリイミド前駆体と、第2溶剤とを含有する。コーティング溶液の導電性フィラーとして、上記のスラリーの導電性フィラーとして用いることのできるものを用いることができる。コーティング溶液の導電性フィラーは、スラリーの導電性フィラーと同じものであってもよいし、スラリーの導電性フィラーと異なるものであってもよい。第2溶剤は、ポリイミド前駆体を溶解する。第2溶剤の材料として、上記の第1溶剤の材料として用いることのできるものを用いることができる。また、第2溶剤の材料は、第1溶剤の材料と同じものであってもよいし、第1溶剤の材料と異なるものであってもよい。 The coating solution contains a conductive filler, a polyimide precursor, and a second solvent. What can be used as a conductive filler of said slurry can be used as a conductive filler of a coating solution. The conductive filler of the coating solution may be the same as the conductive filler of the slurry, or may be different from the conductive filler of the slurry. The second solvent dissolves the polyimide precursor. As the material for the second solvent, those that can be used as the material for the first solvent can be used. The material of the second solvent may be the same as the material of the first solvent, or may be different from the material of the first solvent.
ポリイミド前駆体として、ポリアミック酸が用いられることが好ましい。ポリアミック酸は、例えば、加熱されることによりイミド化してポリイミド樹脂となるものである。 As the polyimide precursor, polyamic acid is preferably used. For example, the polyamic acid is imidized by heating to become a polyimide resin.
このポリアミック酸を含有するコーティング溶液は、モノマー型ポリイミド前駆体を含有するコーティング溶液に比べて、良好な塗工性を有する。 This coating solution containing polyamic acid has better coating properties than a coating solution containing a monomeric polyimide precursor.
負極100aは、集電体300上にアンダーコート層400を形成した後、スラリーをアンダーコート層400上に塗布し、スラリーを加熱することで得られる。具体的に、負極100aは、アンダーコート層成形工程、第1塗布工程、第1加熱工程を順に経て形成される。アンダーコート層成形工程は、第2塗布工程と、第2加熱工程とを有する。第2塗布工程では、コーティング溶液を集電体300に塗布する。第2加熱工程では、集電体300に塗布されたコーティング溶液を加熱して、アンダーコート層400を形成する。第1塗布工程では、スラリーがアンダーコート層400上に塗布される。
The
第2塗布工程では、アンダーコート層400の厚さが集電体300表面の凹凸を平坦化させる厚さとなるように、コーティング溶液を集電体300に塗布することが好ましい。アンダーコート層400の厚さは、薄ければ薄いほどよく、例えば、0.5μm以上2μm以下で形成される。
In the second coating step, it is preferable to apply the coating solution to the
本願発明者の鋭意検討の結果、このアンダーコート層400は、活物質層200の集電体300に対する接着性を向上させることが明らかとなった。
As a result of intensive studies by the inventors of the present application, it has been clarified that the undercoat layer 400 improves the adhesion of the
アンダーコート層400は、集電体300表面の凹凸を平坦化させることによって、活物質層200の集電体300に対する接着性をより向上させ、かつ、アンダーコート層400上に設けられる活物質層200の製造精度を向上させる。
The undercoat layer 400 improves the adhesion of the
次に、本発明の負極100に係る実施例および比較例について説明する。なお、実施例によって本発明は何ら限定されるものではない。
Next, examples and comparative examples according to the
(実施例1)
<リチウム二次電池の作製>
1.モノマー型ポリイミド前駆体溶液の調製
200mLの3つ口フラスコに、ポリテトラフルオロエチレン製の攪拌羽を取り付けた攪拌棒を取り付けて合成容器とした。この合成容器に、ポリイミド前駆体溶液の固形分が28重量%となるように10.19g(0.032mol)の3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)(ダイセル化学工業株式会社製)と、2.91g(0.063mol)のエタノール(上野化学工業株式会社製)とを投入した後、合成容器中の内容物を90℃で加熱しながら1時間攪拌してBTDAジエステル溶液を調製した。
Example 1
<Production of lithium secondary battery>
1. Preparation of Monomer Type Polyimide
BTDAジエステル溶液を45℃以下に冷却した後、BTDAジエステル溶液に4.81g(0.032mol)の3,5−ジアミノ安息香酸(3,5−DABA)(東京化成工業株式会社製)を添加し、再び50℃に加熱しながら1時間攪拌してモノマー型ポリイミド前駆体溶液を調製した。また、このモノマー型ポリイミド前駆体溶液から作製したフィルムのガラス転移点(Tg)は339℃であった。 After the BTDA diester solution is cooled to 45 ° C. or lower, 4.81 g (0.032 mol) of 3,5-diaminobenzoic acid (3,5-DABA) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is added to the BTDA diester solution. The mixture was stirred for 1 hour while being heated to 50 ° C. again to prepare a monomer type polyimide precursor solution. Moreover, the glass transition point (Tg) of the film produced from this monomer type polyimide precursor solution was 339 degreeC.
2.負極の作製
上述のモノマー型ポリイミド前駆体溶液7.3gに、平均粒子径2.1μmのケイ素粉末(純度99.9%)(福田金属箔粉工業株式会社製)39.0gと、一次粒子径39.5nmのケッチェンブラック(福田金属箔粉工業株式会社製)2.4gとを添加した後に遊星式(自公転式)ミキサー(株式会社シンキー製)によりよく混ぜ合わせて、負極合剤スラリーを調製した。
2. Production of Negative Electrode 37.3 g of silicon powder (purity 99.9%) having an average particle diameter of 2.1 μm (manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) and primary particle diameter of 7.3 g of the monomer type polyimide precursor solution described above After adding 2.4 g of 39.5 nm ketjen black (Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) and mixing well with a planetary (automatic revolving) mixer (Sinky Co., Ltd.), the negative electrode mixture slurry Prepared.
この負極合剤スラリーを、集電体である粗面粗さ(算術平均粗さ)Rzが4.0μmである電解銅箔(厚み35μm)の片面(粗面)に、乾燥後の厚みが19μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、300℃で1時間熱処理(焼成)し、焼結して負極を作製した。 The negative electrode mixture slurry was applied to one surface (rough surface) of an electrolytic copper foil (thickness 35 μm) having a rough surface roughness (arithmetic mean roughness) Rz of 4.0 μm as a current collector, and the thickness after drying was 19 μm. After being applied, the negative electrode intermediate was prepared by drying. The negative electrode intermediate was cut into a circular shape of φ11, heat-treated (fired) at 300 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, and sintered to produce a negative electrode.
3.対極
対極は、厚み0.5mmのリチウム金属箔をφ13mmの円形状に切り抜いて作製した。
3. Counter electrode The counter electrode was produced by cutting out a lithium metal foil having a thickness of 0.5 mm into a circular shape having a diameter of 13 mm.
4.非水電解液の調製
エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比1:1で調合した溶媒に対し、LiPF6が1モル/LとなるようにLiPF6を溶解した非水電解液を用いた。
4). Volume ratio and preparation of ethylene carbonate and diethyl carbonate in the nonaqueous electrolytic solution 1: For solvent were formulated in 1, LiPF 6 was used a non-aqueous electrolyte prepared by dissolving LiPF 6 to be 1 mol / L.
5.リチウム二次電池の作製
上述のようにして作製された負極、対極および非水電解液をCR2032型SUS製コインセル内部に組みリチウム二次電池を作製した。なお、正極と対極とは、ポリプロピレン製セパレータ(Celgard2400:セルガード社製)をガラス繊維布帛で補強したものを介して対向するように配置された。
5. Production of Lithium Secondary Battery A negative electrode, a counter electrode and a non-aqueous electrolyte produced as described above were assembled inside a CR2032 type SUS coin cell to produce a lithium secondary battery. In addition, the positive electrode and the counter electrode were disposed so as to face each other with a polypropylene separator (Celgard 2400: manufactured by Celgard) reinforced with a glass fiber fabric.
<リチウム二次電池の充放電サイクル試験>
上述のようにして得られたリチウム二次電池の充放電サイクル試験を行った。充放電サイクル試験は、環境温度を30℃とし、充放電速度を0.1Cとし、カットオフ電圧を充電時0.0V、放電時1.0Vとし、充放電サイクルを50回として行い、1サイクル毎に放電容量を(mAh/g)を計測した。また、維持率として、「第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の比」および「第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の比」を求めた。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、2.32mAh/cm2であった(表1参照)。
<Charge / discharge cycle test of lithium secondary battery>
The charge / discharge cycle test of the lithium secondary battery obtained as described above was performed. In the charge / discharge cycle test, the environmental temperature is set to 30 ° C., the charge / discharge rate is set to 0.1C, the cut-off voltage is set to 0.0V for charge, 1.0V for discharge, and the charge / discharge cycle is set to 50 times. The discharge capacity (mAh / g) was measured every time. Further, as a maintenance factor, “a ratio of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the second cycle” and “a ratio of the discharge capacity of the 50th cycle to the discharge capacity of the second cycle” were obtained. In addition, the capacity density per electrode area of this lithium secondary battery was 2.32 mAh / cm 2 (see Table 1).
その結果、第1サイクルの放電容量が4176.3mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3592.3mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が3247.0mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2815.4mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は90.39%(=3247.0/3592.3×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は78.37%(=2815.4/3592.3×100)であった(表1参照)。 As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4176.3 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3592.3 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 3247.0 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2815.4 mAh / g. Further, the ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 90.39% (= 3247.0 / 3592.3 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 78.37% (= 2815.4 / 3592.3 × 100) (see Table 1).
(実施例2)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが1μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、2.07mAh/cm2であった(表1参照)。
(Example 2)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4448.6mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3820.2mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が3448.6mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2975.5mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は90.27%(=3448.6/3820.2×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は77.89%(=2975.5/3820.2×100)であった(表1参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4448.6 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3820.2 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 3448.6 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2975.5 mAh / g. Further, the ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 90.27% (= 3448.6 / 3820.2 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 77.89% (= 2975.5 / 3820.2 × 100) (see Table 1).
(実施例3)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが2μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、2.25mAh/cm2であった(表1参照)。
(Example 3)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. The negative electrode mixture slurry was applied to one surface of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4323.9mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3692.1mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が3321.9mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2867.4mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は89.97%(=3321.9/3692.1×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は77.66%(=2867.4/3692.1×100)であった(表1参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4323.9 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3692.1 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 3321.9 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2867.4 mAh / g. Further, the ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 89.97% (= 3321.9 / 3692.1 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 77.66% (= 2867.4 / 3692.1 × 100) (see Table 1).
(実施例4)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが4μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、350℃で4時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、2.02mAh/cm2であった(表1参照)。
Example 4
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4689.5mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が4074.1mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が3720.4mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が3173.9mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は91.32%(=3720.4/4074.1×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は77.90%(=3173.9/4074.1×100)であった(表1参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4689.5 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 4074.1 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 3720.4 mAh / g, The cycle discharge capacity was 3173.9 mAh / g. Further, the ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 91.32% (= 3720.4 / 4074.1 × 100), and the 50th of the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 77.90% (= 3173.9 / 4074.1 × 100) (see Table 1).
(実施例5)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが3μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、350℃で4時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、1.87mAh/cm2であった(表1参照)。
(Example 5)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. The negative electrode mixture slurry was applied to one surface of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が5258.3mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が4539.7mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が4153.2mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が3552.8mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は91.49%(=4153.2/4539.7×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は78.26%(=3552.8/4539.7×100)であった(表1参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 5258.3 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 4539.7 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 4153.2 mAh / g, The cycle discharge capacity was 3552.8 mAh / g. Further, the ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 91.49% (= 4153.2 / 4539.7 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 78.26% (= 3552.8 / 4539.7 × 100) (see Table 1).
(実施例6)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが1μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、350℃で4時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、2.00mAh/cm2であった(表1参照)。
(Example 6)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4850.2mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が4186.4mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が3777.2mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が3307.7mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は90.22%(=3777.2/4186.4×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は79.01%(=3307.7/4186.4×100)であった(表1参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4850.2 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 4186.4 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 3777.2 mAh / g, The cycle discharge capacity was 3307.7 mAh / g. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 90.22% (= 3777.2 / 4186.4 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 79.01% (= 3307.7 / 4186.4 × 100) (see Table 1).
(実施例7)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーに、平均粒子径0.9μmのケイ素粉末(純度99.9%)(福田金属箔粉工業株式会社製)を用いた。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが1μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、200℃で10時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、1.82mAh/cm2であった(表2参照)。
(Example 7)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. For the negative electrode mixture slurry, silicon powder (purity 99.9%) having an average particle diameter of 0.9 μm (manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) was used. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4425.8mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3843.5mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が3364.5mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が3021.8mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の比(維持率)は87.54%(=3364.5/3843.5×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の比(維持率)は78.62%(=3021.8/3843.5×100)であった(表2参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4425.8 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3843.5 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 3364.5 mAh / g, The cycle discharge capacity was 3021.8 mAh / g. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 87.54% (= 3364.5 / 3843.5 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The cycle discharge capacity ratio (retention rate) was 78.62% (= 3021.8 / 3843.5 × 100) (see Table 2).
(実施例8)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーに、平均粒子径0.9μmのケイ素粉末(純度99.9%)(福田金属箔粉工業株式会社製)を用いた。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが3μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、200℃で10時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、2.12mAh/cm2であった(表2参照)。
(Example 8)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. For the negative electrode mixture slurry, silicon powder (purity 99.9%) having an average particle diameter of 0.9 μm (manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) was used. The negative electrode mixture slurry was applied to one surface of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が3541.5mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3076.5mAh/gであり、第10サイクルの放電容量が3026.4mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が2803.4mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2424.6mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第10サイクルの放電容量の比(維持率)は98.37%(=3026.4/3076.5×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の比(維持率)は91.12%(=2803.4/3076.5×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の比(維持率)は78.81%(=2424.6/3076.5×100)であった(表2参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 3541.5 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3076.5 mAh / g, the discharge capacity of the tenth cycle is 3026.4 mAh / g, The discharge capacity of the cycle was 2803.4 mAh / g, and the discharge capacity of the 50th cycle was 2424.6 mAh / g. Further, the ratio (maintenance ratio) of the discharge capacity of the 10th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 98.37% (= 3026.4 / 3076.5 × 100), and the 30th to the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle is 91.12% (= 2803.4 / 3076.5 × 100), and the ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 50th cycle to the discharge capacity of the second cycle is It was 78.81% (= 2424.6 / 3076.5 × 100) (see Table 2).
(実施例9)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーに、平均粒子径0.9μmのケイ素粉末(純度99.9%)(福田金属箔粉工業株式会社製)を用いた。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが1μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、1.69mAh/cm2であった(表2参照)。
Example 9
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. For the negative electrode mixture slurry, silicon powder (purity 99.9%) having an average particle diameter of 0.9 μm (manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) was used. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4700.7mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が4124.8mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が3401.5mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2955.6mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の比(維持率)は82.46%(=3401.5/4124.8×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の比(維持率)は71.65%(=2955.6/4124.8×100)であった(表2参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4700.7 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 414.8 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 3401.5 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2955.6 mAh / g. Further, the ratio (maintenance ratio) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 82.46% (= 3401.5 / 414.8 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The cycle discharge capacity ratio (retention rate) was 71.65% (= 2955.6 / 414.8 × 100) (see Table 2).
(実施例10)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーに、平均粒子径0.9μmのケイ素粉末(純度99.9%)(福田金属箔粉工業株式会社製)を用いた。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが1μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、2.00mAh/cm2であった(表2参照)。
(Example 10)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. Silicon powder (purity 99.9%) having an average particle diameter of 0.9 μm (manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) was used for the negative electrode mixture slurry. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が3898.5mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3384.8mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が2997.9mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2559.5mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の比(維持率)は88.57%(=2997.9/3384.8×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の比(維持率)は75.62%(=2559.5/3384.8×100)であった(表2参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity in the first cycle was 3898.5 mAh / g, the discharge capacity in the second cycle was 3384.8 mAh / g, the discharge capacity in the 30th cycle was 2997.9 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2559.5 mAh / g. Further, the ratio (maintenance ratio) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 88.57% (= 2997.9 / 3384.8 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The cycle discharge capacity ratio (retention rate) was 75.62% (= 2559.5 / 3384.8 × 100) (see Table 2).
(実施例11)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーに、平均粒子径0.9μmのケイ素粉末(純度99.9%)(福田金属箔粉工業株式会社製)を用いた。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが1μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、350℃で4時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、1.77mAh/cm2であった(表2参照)。
(Example 11)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. For the negative electrode mixture slurry, silicon powder (purity 99.9%) having an average particle diameter of 0.9 μm (manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) was used. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4282.7mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3748.8mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が3113.2mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2704.6mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の比(維持率)は83.05%(=3113.2/3748.8×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の比(維持率)は72.15%(=2704.6/3748.8×100)であった(表2参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4282.7 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3748.8 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 3113.2 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2704.6 mAh / g. Further, the ratio (maintenance ratio) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 83.05% (= 3113.2 / 3748.8 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The cycle discharge capacity ratio (maintenance rate) was 72.15% (= 2704.6 / 3748.8 × 100) (see Table 2).
(実施例12)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーに、平均粒子径0.9μmのケイ素粉末(純度99.9%)(福田金属箔粉工業株式会社製)を用いた。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが1μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、350℃で4時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、1.95mAh/cm2であった(表2参照)。
(Example 12)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. For the negative electrode mixture slurry, silicon powder (purity 99.9%) having an average particle diameter of 0.9 μm (manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) was used. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が3714.4mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3231.6mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が2835.7mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2405.2mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の比(維持率)は87.75%(=2835.7/3231.6×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の比(維持率)は74.43%(=2405.2/3231.6×100)であった(表2参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 3714.4 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3231.6 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 2835.7 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2405.2 mAh / g. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 87.75% (= 2835.7 / 3231.6 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The cycle discharge capacity ratio (maintenance rate) was 74.43% (= 2405.2 / 3231.6 × 100) (see Table 2).
(実施例13)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーに、平均粒子径0.9μmのケイ素粉末(純度99.9%)(福田金属箔粉工業株式会社製)を用いた。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが1μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、400℃で1時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、1.69mAh/cm2であった(表2参照)。
(Example 13)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. For the negative electrode mixture slurry, silicon powder (purity 99.9%) having an average particle diameter of 0.9 μm (manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) was used. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4424.0mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3873.1mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が3226.9mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2686.3mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の比(維持率)は83.32%(=3226.9/3873.1×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の比(維持率)は69.36%(=2686.3/3873.1×100)であった(表2参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4424.0 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3873.1 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 3226.9 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2686.3 mAh / g. Further, the ratio (maintenance ratio) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 83.32% (= 3226.9 / 3873.1 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The cycle discharge capacity ratio (maintenance ratio) was 69.36% (= 2686.3 / 3873.1 × 100) (see Table 2).
(実施例14)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーに、平均粒子径0.9μmのケイ素粉末(純度99.9%)(福田金属箔粉工業株式会社製)を用いた。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが1μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、400℃で1時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、1.87mAh/cm2であった(表2参照)。
(Example 14)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. For the negative electrode mixture slurry, silicon powder (purity 99.9%) having an average particle diameter of 0.9 μm (manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) was used. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が3870.7mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3391.8mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が2977.3mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2524.6mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の比(維持率)は87.78%(=2977.3/3391.8×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の比(維持率)は74.43%(=2524.6/3391.8×100)であった(表2参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 3870.7 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3391.8 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 2977.3 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2524.6 mAh / g. Further, the ratio (maintenance ratio) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 87.78% (= 2977.3 / 3391.8 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The cycle discharge capacity ratio (maintenance rate) was 74.43% (= 2524.6 / 3391.8 × 100) (see Table 2).
(実施例15)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーに、平均粒子径0.9μmのケイ素粉末(純度99.9%)(福田金属箔粉工業株式会社製)を用いた。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが4μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、200℃で10時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、1.67mAh/cm2であった(表2参照)。
(Example 15)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. For the negative electrode mixture slurry, silicon powder (purity 99.9%) having an average particle diameter of 0.9 μm (manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) was used. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が3736.7mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3195.2mAh/gであり、第10サイクルの放電容量が3083.1mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第10サイクルの放電容量の比(維持率)は96.49%(=3083.1/3195.2×100)であった(表2参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle was 3736.7 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle was 3195.2 mAh / g, and the discharge capacity of the 10th cycle was 3083.1 mAh / g. Further, the ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 10th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle was 96.49% (= 3083.1 / 3195.2 × 100) (see Table 2).
(実施例16)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーに、平均粒子径0.9μmのケイ素粉末(純度99.9%)(福田金属箔粉工業株式会社製)を用いた。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが4μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、200℃で10時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、1.49mAh/cm2であった(表2参照)。
(Example 16)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. Silicon powder (purity 99.9%) having an average particle diameter of 0.9 μm (manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) was used for the negative electrode mixture slurry. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4022.2mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3490.8mAh/gであり、第10サイクルの放電容量が3441.9mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第10サイクルの放電容量の比(維持率)は98.60%(=3441.9/3490.8×100)であった(表2参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle was 4022.2 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle was 3490.8 mAh / g, and the discharge capacity of the 10th cycle was 3441.9 mAh / g. Further, the ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 10th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle was 98.60% (= 3441.9 / 3490.8 × 100) (see Table 2).
(比較例1)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが19μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、4.62mAh/cm2であった(表3参照)。
(Comparative Example 1)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. The negative electrode mixture slurry was applied to one surface of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4309.6mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3584.8mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が3115.0mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2689.8mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は86.89%(=3115.0/3584.8×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は75.03%(=2689.8/3584.8×100)であった(表3参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4309.6 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3584.8 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 3115.0 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2689.8 mAh / g. Further, the ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 86.89% (= 3115.0 / 3584.8 × 100), and the 50th of the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 75.03% (= 2689.8 / 3584.8 × 100) (see Table 3).
(比較例2)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが14μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、4.70mAh/cm2であった(表3参照)。
(Comparative Example 2)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4194.7mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3470.1mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が3026.7mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2614.1mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は87.22%(=3026.7/3470.1×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は75.33%(=2614.1/3470.1×100)であった(表3参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4194.7 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3470.1 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 3026.7 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2614.1 mAh / g. Further, the ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 87.22% (= 3026.7 / 3470.1 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 75.33% (= 2614.1 / 3470.1 × 100) (see Table 3).
(比較例3)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが23μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、350℃で4時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、4.75mAh/cm2であった(表3参照)。
(Comparative Example 3)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4238.8mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3500.8mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が3014.6mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2601.3mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は86.11%(=3014.6/3500.8×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は74.31%(=2601.3/3500.8×100)であった(表3参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4238.8 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3500.8 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 3014.6 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2601.3 mAh / g. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 86.11% (= 3014.6 / 3500.8 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 74.31% (= 2601.3 / 3500.8 × 100) (see Table 3).
(比較例4)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが16μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、350℃で4時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、4.80mAh/cm2であった(表3参照)。
(Comparative Example 4)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. The negative electrode mixture slurry was applied to one surface of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4121.4mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3414.3mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が2945.5mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2544.7mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は86.27%(=2945.5/3414.3×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は74.53%(=2544.7/3414.3×100)であった(表3参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4121.4 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3414.3 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 2945.5 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2544.7 mAh / g. Further, the ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 86.27% (= 2945.5 / 3414.3 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 74.53% (= 2544.7 / 3414.3 × 100) (see Table 3).
(比較例5)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが15μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。また、負極中間体をφ11の円形状に切り抜き、窒素雰囲気下、350℃で4時間加熱して負極100を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、4.90mAh/cm2であった(表3参照)。
(Comparative Example 5)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. The negative electrode mixture slurry was applied to one surface of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4144.9mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3412.6mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が2959.5mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2531.3mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は86.72%(=2959.5/3412.6×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は74.18%(=2531.3/3412.6×100)であった(表3参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle was 4144.9 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle was 3412.6 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle was 2959.5 mAh / g, The cycle discharge capacity was 2531.3 mAh / g. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 86.72% (= 2959.5 / 3412.6 × 100), and the 50th of the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 74.18% (= 2531.3 / 3412.6 × 100) (see Table 3).
(実施例17)
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池を得た。2.3732g(0.0156mol)の3,5−ジアミノ安息香酸(3,5−DABA)を、m−フェニレンジアミン(m−PDA)に置き換えてモノマー型ポリイミド前駆体溶液を調製した。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが6μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、2.02mAh/cm2であった(表4参照)。
(Example 17)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 1 except for the following. A monomer type polyimide precursor solution was prepared by replacing 2.3732 g (0.0156 mol) of 3,5-diaminobenzoic acid (3,5-DABA) with m-phenylenediamine (m-PDA). The negative electrode mixture slurry was applied to one surface of the
下記以外については実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。充放電サイクル試験は、環境温度を25℃とし、充放電速度を0.1Cとし、カットオフ電圧を充電時0.0V、放電時1.0Vとした充放電サイクルを100回行った。その結果、第1サイクルの放電容量が3994.1mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3408.6mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が2573.4mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2133.0mAh/gであり、第100サイクルの放電容量が1565.5mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は75.50%(=2573.4/3408.6×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は62.58%(=2133.0/3408.6×100)であった(表4参照)。 Except for the following, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured in the same manner as in Example 1. In the charge / discharge cycle test, an environmental temperature was set to 25 ° C., a charge / discharge rate was set to 0.1 C, and a charge / discharge cycle was performed 100 times with a cut-off voltage of 0.0 V during charge and 1.0 V during discharge. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 3994.1 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3408.6 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 2573.4 mAh / g, The discharge capacity of the cycle was 2133.0 mAh / g, and the discharge capacity of the 100th cycle was 1565.5 mAh / g. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 75.50% (= 2573.4 / 3408.6 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 62.58% (= 2133.0 / 3408.6 × 100) (see Table 4).
(実施例18)
下記以外については実施例17と同様にして、リチウム二次電池を得た。上述のモノマー型ポリイミド前駆体溶液2.3gに、平均粒子径0.9μmのケイ素粉末(純度99.9%)(福田金属箔粉工業株式会社製)12.4gと、一次粒子径39.5nmのケッチェンブラック(福田金属箔粉工業株式会社製)0.8gとを添加した後に遊星式(自公転式)ミキサー(株式会社シンキー製)によりよく混ぜ合わせて、負極合剤スラリーを調製した。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが3μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、1.62mAh/cm2であった(表4参照)。
(Example 18)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 17 except for the following. To 2.3 g of the monomer type polyimide precursor solution described above, 12.4 g of silicon powder having an average particle size of 0.9 μm (purity 99.9%) (manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.) and a primary particle size of 39.5 nm After adding 0.8 g of ketjen black (made by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.), the mixture was mixed well with a planetary (auto revolving) mixer (made by Shinky Co., Ltd.) to prepare a negative electrode mixture slurry. The negative electrode mixture slurry was applied to one surface of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が4225.8mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3670.2mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が3082.8mAh/gであり、第50サイクルの放電容量が2645.7mAh/gあり、第100サイクルの放電容量が2011.2mAh/gであった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は84.00%(=3082.8/3670.2×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は72.08%(=2645.7/3670.2×100)であった(表4参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 4225.8 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3670.2 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 3082.8 mAh / g, The discharge capacity of the cycle was 2645.7 mAh / g, and the discharge capacity of the 100th cycle was 2011. 2 mAh / g. Further, the ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 84.00% (= 3082.8 / 3670.2 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 72.08% (= 2645.7 / 3670.2 × 100) (see Table 4).
(比較例6)
下記以外については実施例17と同様にして、リチウム二次電池を得た。負極合剤スラリーを集電体300の片面に、乾燥後の厚みが21μmとなるように塗布した後に乾燥させて負極中間体を作製した。なお、このリチウム二次電池の電極面積あたりの容量密度は、5.46mAh/cm2であった(表4参照)。
(Comparative Example 6)
A lithium secondary battery was obtained in the same manner as Example 17 except for the following. The negative electrode mixture slurry was applied to one side of the
実施例1と同様にして、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を測定した。その結果、第1サイクルの放電容量が3925.4mAh/gであり、第2サイクルの放電容量が3208.3mAh/gであり、第30サイクルの放電容量が2333.4mAh/gあり、第50サイクルの放電容量が1957.9mAh/gであり、第100サイクルの放電容量が1234.5mAh/gであり、であった。また、第2サイクルの放電容量に対する第30サイクルの放電容量の割合(維持率)は72.73%(=2333.4/3208.3×100)であり、第2サイクルの放電容量に対する第50サイクルの放電容量の割合(維持率)は61.03%(=1957.9/3208.3×100)であった(表4参照)。 In the same manner as in Example 1, the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery were measured. As a result, the discharge capacity of the first cycle is 3925.4 mAh / g, the discharge capacity of the second cycle is 3208.3 mAh / g, the discharge capacity of the 30th cycle is 2333.4 mAh / g, and the 50th cycle The discharge capacity was 1957.9 mAh / g, and the discharge capacity of the 100th cycle was 1234.5 mAh / g. Further, the ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the 30th cycle to the discharge capacity of the 2nd cycle is 72.73% (= 2333.4 / 3208.3 × 100), and the 50th to the discharge capacity of the second cycle. The ratio (maintenance rate) of the discharge capacity of the cycle was 61.03% (= 1957.9 / 3208.3 × 100) (see Table 4).
上述の結果より、本発明に係る負極100は、従前の負極よりもリチウム二次電池の充放電サイクルをさらに飛躍的に向上させると共に、リチウム二次電池の放電容量を増大させることが明らかとなった。
From the above-mentioned results, it is clear that the
100、100a 電極(負極)
200 活物質層
210 活物質粒子
220 ポリイミド樹脂
300 集電体
400 アンダーコート層
100, 100a electrode (negative electrode)
200
Claims (6)
平均粒子径が0μm超10μm未満である活物質粒子と、前記活物質粒子同士を結着する多孔質性のポリイミド樹脂とを有し、前記集電体上に形成される活物質層とを備え、
前記活物質層は、厚さが0μm超10μm未満である電極。 A current collector,
An active material layer having an average particle diameter of more than 0 μm and less than 10 μm, and a porous polyimide resin that binds the active material particles to each other, and is formed on the current collector ,
The active material layer is an electrode having a thickness of more than 0 μm and less than 10 μm.
前記集電体に塗布された前記スラリーを加熱して、厚さが0μm超10μm未満である活物質層を形成する第1加熱工程とを備える電極形成方法。 A slurry containing at least active material particles having an average particle diameter of more than 0 μm and less than 10 μm, a tetracarboxylic acid ester compound, a diamine compound, and a first solvent that dissolves the tetracarboxylic acid ester compound and the diamine compound is collected. A first application step of applying to the electric body;
A first heating step of heating the slurry applied to the current collector to form an active material layer having a thickness of more than 0 μm and less than 10 μm.
前記第1塗布工程では、前記スラリーを前記アンダーコート層上に塗布する請求項2に記載の電極形成方法。 Further comprising an undercoat layer forming step of forming an undercoat layer on the current collector,
The electrode forming method according to claim 2, wherein in the first application step, the slurry is applied onto the undercoat layer.
前記集電体に塗布された前記コーティング溶液を加熱して、前記アンダーコート層を形成する第2加熱工程とを有する請求項3に記載の電極形成方法。 The undercoat layer forming step includes applying a coating solution containing a conductive filler, a polyimide precursor, and a second solvent for dissolving the polyimide precursor to the current collector;
The electrode forming method according to claim 3, further comprising a second heating step of heating the coating solution applied to the current collector to form the undercoat layer.
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