JP2012248436A - アルカリ金属イオン二次電池用電極板、アルカリ金属イオン二次電池、および電池パック - Google Patents

アルカリ金属イオン二次電池用電極板、アルカリ金属イオン二次電池、および電池パック Download PDF

Info

Publication number
JP2012248436A
JP2012248436A JP2011119723A JP2011119723A JP2012248436A JP 2012248436 A JP2012248436 A JP 2012248436A JP 2011119723 A JP2011119723 A JP 2011119723A JP 2011119723 A JP2011119723 A JP 2011119723A JP 2012248436 A JP2012248436 A JP 2012248436A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active material
anchor layer
electrode plate
metal oxide
ion secondary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011119723A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Kobori
裕之 小堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP2011119723A priority Critical patent/JP2012248436A/ja
Publication of JP2012248436A publication Critical patent/JP2012248436A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

【課題】繰り返しの充放電に対するサイクル特性の優れたアルカリ金属イオン二次電池用電極板、及び該電極板を用いたアルカリ金属イオン二次電池、電池パックを提供する。
【解決手段】集電体2と、該集電体上に直接または間接に設けられるアンカー層3と、該アンカー層上に直接または間接に設けられる電極活物質層6と、を備え、前記アンカー層は金属酸化物を含み、該金属酸化物同士が互いに接合することにより形成されており、前記電極活物質層6は活物質粒子4および結着材5を含み、該結着材により活物質粒子同士が結着されており、前記アンカー層は、前記集電体上であって直接に接する基材面に対し前記金属酸化物が結着することによりに積層されており、前記電極活物質層は、前記アンカー層上であって直接に接する基材面に対し前記結着材が結着することにより積層されるよう、アルカリ金属イオン二次電池用電極板1を構成する。
【選択図】図1

Description

リチウムイオン二次電池に代表されるアルカリ金属イオン二次電池は、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削減に大いに寄与することができるプラグインハイブリッド自動車、電気自動車に代表される次世代クリーンエネルギー自動車の開発・普及が急務とされている。これらの次世代クリーンエネルギー自動車の開発・普及には、ガソリンに依存しない駆動力が必須である。上記駆動力としてリチウムイオン二次電池に代表されるアルカリ金属イオン二次電池が期待されている。
現在、各種の提案がされているアルカリ金属イオン二次電池は、正極板、負極板、及び電解質を備えて構成される。正極板としては、金属箔などの集電体上に、正極活物質が含有される電極活物質層を備えるものが一般的である。また負極板としては、銅箔やアルミニウム箔などの集電体上に、負極活物質が含有されてなる電極活物質層を備えるものが一般的である。
例えば従来から知られる電極板としては、活物質粒子をポリフッ化ビニリデン(PVDF)などの樹脂製結着材で集電体上に結着させ、これによって電極活物質層を形成してなる電極板が知られている(例えば、特許文献1)。また、PVDFの代替として、スチレンブタジエンコポリマー(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)またはSBRとCMCの混合材料を水中に分散させた水系結着材を樹脂製結着材として使用する研究も行われている。
これに対し、本出願人は、金属酸化物等の無機物材料で電極活物質粒子を集電体上に結着させて電極活物質層を形成してなる電極板を開発している(例えば、特許文献2〜12)。あるいは、集電体上に正極活物質粒子を正極活物質結着材によって集電体上に固着させて電極活物質層を形成してなる正極板が提案されている(特許文献13)。また、本出願人は、活物質同士が互いに接合することにより層形成されてなる電極活物質層を備えるアルカリ金属イオン二次電池用電極板に関する技術を開発している(例えば、特許文献14、15)。
特開2006−310010号公報 WO2010/122922A1 WO2010/122983A1 WO2010/122984A1 WO2010/122974A1 WO2010/122975A1 特開2010−272503号公報 特開2010−272512号公報 特開2010−272511号公報 特開2010−272510号公報 特開2010−272509号公報 特開2011−82147号公報 特開2009−181879号公報 特開2010−86711号公報 特開2010−86712号公報
上述する従来のアルカリ金属イオン二次電池用電極板のうち、活物質粒子と結着材とを含有する電極活物質層を備える電極板は、以下の課題を有していた。即ち、活物質粒子同士の結着、あるいは活物質粒子と集電体面との結着がもっぱら樹脂製結着材によりなされる従来の電極板は、耐久性の点で充分でなく、繰り返しの充放電に対するサイクル特性の向上が求められていた。
これに対し、本出願人の開発した金属酸化物等の無機物結着材により活物質粒子同士の結着、あるいは活物質粒子と集電体面との結着をなす電極板は、上述する樹脂製結着材を用いる電極板と比較するとサイクル特性の向上が認められた。しかしながら、本出願人の開発した金属酸化物等の無機物結着材と活物質粒子とを電極活物質層に含有してなる電極板においても、種々の用途に対応し、より優れた電極板とするために、さらなるサイクル特性の向上が求められていた。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、繰り返しの充放電に対するサイクル特性の優れたアルカリ金属イオン二次電池用電極板を提供することを目的とし、また本発明のアルカリ金属イオン二次電池用電極板を用いるアルカリ金属イオン二次電池および電池パックを提供することを目的とする。
本発明は、
(1)集電体と、上記集電体上に直接または間接に設けられるアンカー層と、上記アンカー層上に直接または間接に設けられる電極活物質層と、を備え、上記アンカー層は金属酸化物を含み、上記金属酸化物同士が互いに接合することにより形成されており、上記電極活物質層は活物質粒子および結着材を含み、上記結着材により活物質粒子同士が結着されており、上記アンカー層は、上記集電体上であって直接に接する基材面に対し上記金属酸化物が結着することによりに積層されており、上記電極活物質層は、上記アンカー層上であって直接に接する基材面に対し上記結着材が結着することにより積層されていることを特徴とするアルカリ金属イオン二次電池用電極板、
(2)上記金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離反応可能な金属酸化物であることを特徴とする上記(1)に記載のアルカリ金属イオン二次電池用電極板、
(3)正極板と、負極板と、電解質とを少なくとも備えたアルカリ金属イオン二次電池であって、上記正極板および負極板の少なくともいずれか一方が、集電体と、上記集電体上に設けられるアンカー層と、上記アンカー層上に設けられる電極活物質層と、を備え、上記アンカー層は金属酸化物を含み、上記金属酸化物同士が互いに接合することにより形成されており、上記電極活物質層は活物質粒子および結着材を含み、上記結着材により活物質粒子同士が結着されており、上記アンカー層は上記集電体上に、上記金属酸化物の結着作用により直接または間接に積層されており、上記電極活物質層は上記アンカー層上に、上記結着材の結着作用により直接または間接に積層されているアルカリ金属イオン二次電池用電極板であることを特徴とするアルカリ金属イオン二次電池、
(4)上記金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離反応可能な金属酸化物であることを特徴とする上記(3)に記載のアルカリ金属イオン二次電池、
(5)収納ケースと、正極端子および負極端子を備えるアルカリ金属イオン二次電池と、過充電および過放電保護機能を有する保護回路とを少なくとも備え、上記収納ケースに上記アルカリ金属イオン二次電池および上記保護回路が収納されている電池パックにおいて、上記アルカリ金属イオン二次電池が、正極板と、負極板と、電解質とを少なくとも備えたアルカリ金属イオン二次電池であり、上記正極板および負極板の少なくともいずれか一方が、集電体と、上記集電体上に設けられるアンカー層と、上記アンカー層上に設けられる電極活物質層と、を備え、上記アンカー層は金属酸化物を含み、上記金属酸化物同士が互いに接合することにより形成されており、上記電極活物質層は活物質粒子および結着材を含み、上記結着材により活物質粒子同士が結着されており、上記アンカー層は上記集電体上に、上記金属酸化物の結着作用により直接または間接に積層されており、上記電極活物質層は上記アンカー層上に、上記結着材の結着作用により直接または間接に積層されているアルカリ金属イオン二次電池用電極板であることを特徴とする電池パック、
(6)上記金属酸化物が、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(5)に記載の電池パック、
を、要旨とする。
本発明のアルカリ金属イオン二次電池用電極板は、繰り返しの充放電によっても高い出入力特性を示し、サイクル特性に優れる。
本発明のアルカリ金属イオン二次電池用電極板を用いて構成されるアルカリ金属イオン二次電池および電池パックは、本発明のアルカリ金属イオン二次電池用電極板の上記効果の反映により、サイクル特性を向上させることが可能である。
本発明のアルカリ金属イオン二次電池用電極板の一態様における断面模式図である。 A〜Dは、本発明に用いられる集電体の例示的態様を説明するための概略断面図である。 本発明の非水電解液リチウムイオン二次電池の一態様における断面概略図である。 本発明の固体電解質リチウムイオン二次電池の一態様における断面外略図である。 本発明の電池パックの一態様における概略分解図である。
[アルカリ金属イオン二次電池用電極板]
以下に図1を用いて、本発明のアルカリ金属イオン二次電池用電極板(以下、単に「本発明の電極板」ともいう)を説明する。図1は、本発明の電極板の一態様における断面模式図である。本発明のアルカリ金属イオン二次電池用電極板1は、集電体2上に直接にアンカー層3が積層形成されており、さらにアンカー層3上に直接に活物質粒子4および結着材5を含む電極活物質層6が積層形成されて構成されている。したがって、アンカー層3が直接に接する基材面は、集電体2面であり、電極活物質層6が直接に接する基材面は、アンカー層3表面である。
尚、本発明においてアルカリ金属イオン二次電池とは、電解質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。また、本明細書において図示にて説明する本発明の電極板は、集電体の一方側面にのみアンカー層および電極活物質層を設けてなる態様を示すが、本発明の電極板はこれに限定されず、集電体の両面側それぞれに、アンカー層および電極活物質層を設ける態様も含まれる。
アンカー層3は、金属酸化物を含み、該金属酸化物同士が互いに接合することにより形成される層である。即ち、互いに接合することにより連続的に金属酸化物が存在してなる層構造によって形成されている。一方、電極活物質層6は、上述のとおり活物質粒子4および結着材5を含み、結着材5により活物質粒子4同士が結着されてなる層構造によって形成されている。尚、図1は、結着材5によって活物質粒子4同士が結着された状態、および結着材5によって活物質粒子4がアンカー層3面に結着された状態を模式的に示すものであって、本発明における電極活物質層中の結着の態様を何ら限定するものではない。
アンカー層3は、これに含まれる金属酸化物自体の結着作用により、集電体2表面に該金属酸化物が結着することにより積層されている。アンカー層3は、金属酸化物自体の結着作用にのみ起因して集電体2上に積層されることができ、また補助的な他の結着材の含有を禁止するものではない。
一方、電極活物質層6は、これに含まれる結着材5の結着作用により、アンカー層3表面に結着材5が結着することにより積層されている。電極活物質層6に含まれる活物質粒子4はそれ自体に結着作用がないことが一般的であり、もっぱら結着材5の結着作用によりアンカー層3上に互いが結着された状態で積層される。結着材5は、1種の結着材であってもよいし、2種以上の結着材であってもよい。
尚、図1に示す電極板1は、集電体2とアンカー層3とが直接に積層された態様を示したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において集電体2とアンカー層3との間に任意の層が設けられることを禁止するものではない。任意の層が設けられた場合には、アンカー層3が直接に接する基材面は、該任意の層表面となる。
また、図1に示す電極板1は、アンカー層3と電極活物質層6とが直接に積層された態様を示したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においてアンカー層3と電極活物質層6との間に任意の層が設けられることを禁止するものではない。任意の層が設けられた場合には、電極活物質層6が直接に接する基材面は、該任意の層表面となる。
ここで、従来の電極板において、耐久性、特にはサイクル特性の劣化は、繰り返しの充放電により、電極活物質層自体の劣化もさることながら、電極活物質層と集電体との膜密着性が劣化することが要因の1つではないかと推察された。
本発明者は、本発明の電極板のサイクル特性が向上した要因の1つは、アンカー層を介して集電体と電極活物質層とが間接的に積層されることにより、両者の密着性が向上し、この結果、繰り返しの充放電によっても膜密着性が劣化することが防止されるものと推察している。即ち、本発明において、集電体面(あるいはアンカー層が直接に積層される基材面)とアンカー層との積層は、主としてアンカー層に含まれる金属酸化物の結着作用によりなされていることは上述のとおりである。また、電極活物質層は、アンカー層面(あるいは電極活物質層が直接に積層される基材面)に対して、もっぱら電極活物質層に含まれる結着材の結着作用により積層されているが、アンカー層が金属酸化物を含むことからアンカー層の表面活性が高く、結着材が良好に結着することができるものと推察される。しかして、従来のように集電体上に直接に電極活物質層が形成されるのではなく、アンカー層を介して両者が積層されることにより、全体として膜密着性の高い電極板が提供されるものと推察される。
したがって、集電体とアンカー層との間、あるいはアンカー層と電極活物質層との間には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意の層を設けてよいが、集電体上に直接にアンカー層が積層形成されることがより好ましく、また、アンカー層の表面活性を利用して結着材を良好にアンカー層表面上に結着させて電極活物質層を形成するという観点からは、アンカー層上に直接に電極活物質層が形成されることが好ましい。以下に、さらに本発明の電極板について詳細に説明する。
集電体:
本発明に用いられる集電体は、一般的にアルカリ金属イオン二次電池用正極板における正極集電体あるいはアルカリ金属イオン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、特に限定されない。例えば、上記集電体は、アルミニウム箔、ニッケル箔、銅箔などの単体又は合金から形成されているもの、もしくはカーボンシート、カーボン板、及びカーボンテキスタイル等の高い導電性を有する箔ものが好ましく用いられる。尚、本発明に用いられる集電体は、必要に応じて、電極活物質層の形成が予定される面において、表面加工処理がなされている集電体であってもよい。表面加工処理がなされている集電体としては、導電性物質が積層されているもの、化学研磨処理、コロナ処理、酸素プラズマ処理などの表面処理がなされていてもの等が挙げられる。あるいは、上記集電体の表面には、物理的に任意の凹凸などが設けられていてもよい。
上記集電体としては、例えば、図2Aに示すとおり、アルカリ金属イオン二次電池用電極板10に用いられる集電体2として、それ自体が集電機能を有する金属箔などの集電基材7のみを用いることができる。符号3はアンカー層を、符号6は電極活物質層を示し、101は、集電体2(集電基材7)の表面を示す。集電基材7としては、上述するアルミニウム箔、ニッケル箔、銅箔、カーボンシート、カーボン板、及びカーボンテキスタイル等の高い導電性を有する箔などが例示されるがこれに限定されない。かかる場合には、集電基材7の表面101の少なくとも一部にアンカー層3が設けられ、さらにその上に電極活物質層6が設けられる。
また、異なる集電体の例としては、図2Bに示すとおり、アルカリ金属イオン二次電池用電極板10’に用いられる集電体2’として、それ自体が集電機能を有する集電基材7の上面に、導電性を有する任意の導電性層8が設けられてなる集電体2’を用いることができる。導電性層8は、アンカー層3を介して、電極活物質層6と集電基材7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8は、銅または銅合金からなる積層層、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2’において、導電性層8の表面が、集電体2’の表面102となり、アンカー層3は、表面102の少なくとも一部上に設けられる。尚、図2Bでは、導電性層8が1層である態様を示した。しかし、集電体2’の構成はこれに限定されず、導電性層8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。
また、異なる集電体の例としては、図2Cに示すとおり、アルカリ金属イオン二次電池用電極板10’’に用いられる集電体2’’として、それ自体が集電機能を有する集電基材7の上面に、断続的に形成された任意の断続層9が設けられてなる集電体を用いることができる。断続層9は、上述する導電性層8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、アルカリ金属イオン二次電池用電極板10’’では、集電体2’’の表面は、断続層9の表面である表面103と、断続層9が設けられておらず集電基材7自体の表面である表面103’とからなる。このとき、アンカー層3は、表面103および表面103’のいずれとも接するよう形成することができる。断続層9が導電性を有していない層であっても、集電体2’’の表面103’においてアンカー層3と集電基材7とが直接接するため、アンカー層3と集電体2’’との間において電子の移動が確保される。ただし、アルカリ金属イオン二次電池用電極板10’’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9も、導電性を示すことが好ましい。
また、断続層9が導電性を示す場合、図2Dに示すように、集電体2’’の表面であって断続層9上にのみ、選択的にアンカー層3を設け、さらにその上に電極活物質層6を設けて、アルカリ金属イオン二次電池用電極板10’’’を構成してもよい。あるいは、図示しないが、断続層9が導電性を示さない場合、表面103上ではなく、集電体2’’の表面103’の少なくとも一部に選択的にアンカー層3を設け、さらにその上に電極活物質層6を設けてもよい。
本発明に用いられる集電体は、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。集電体の耐熱性の選択の指標の1つは、本発明の製造方法におけるアンカー層の形成および電極活物質層形成時の温度条件との関係から決定される。上記集電体の厚みは、一般にアルカリ金属イオン二次電池用正極板また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。尚、上述する集電体の例示的な説明は、本発明に用いられる集電体を何ら限定するものではない。
アンカー層:
本発明におけるアンカー層は、金属酸化物を含み、上記金属酸化物同士が互いに接合することにより形成される層である。
アンカー層に含まれる金属酸化物の種類は特に制限されない。これは、金属酸化物を含む層の表面は一般的に表面活性が高くなり、アンカー層上に設けられる層との膜密着性を向上させることが期待されるからである。
上記金属酸化物は、一般的に金属と理解される元素の酸化物であれば、特に限定されるものではない。尚、本発明においていう金属酸化物とは、金属リン酸化合物も含む。上記金属酸化物に含まれる金属の例としては、Li、Be、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Cs、Ba、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Fr、Ra、およびCeなどを挙げることができる。
上記金属酸化物の例として、1種の金属元素の酸化物の例としては、酸化銅、酸化バリウム、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る。また、上記金属酸化物は、2種以上の金属元素が含有される複合金属酸化物であってもよく、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、ランタンとリチウムとチタンとの酸化物である(LaLiTiO;ランタンとリチウムの元素比率は、限定されないが、特には、0<X<1、0<Y<1の範囲であることが好ましい)などの複合金属酸化物を例示することができる。本段落に例示される金属酸化物は、いずれもアルカリ金属挿入脱離反応を示さない金属酸化物の例である。尚、以上の例示は、本発明における金属酸化物を何ら限定するものではない。
また上記アンカー層に含まれる金属酸化物として、特に、アルカリ金属イオン挿入脱離反応可能な金属酸化物を選択することにより、電極板のサイクル特性をより良好に改善可能である。かかる理由は、明らかではないが、本発明者は、以下のとおり推察している。即ち、アルカリ金属イオン二次電池では、充放電時における活物質粒子は、アルカリ金属イオンが挿入した場合に膨張し、また脱離した場合には収縮するものと推察されている。そしてこの膨張収縮に伴い活物質粒子の周囲に存在する結着材に負荷が与えられるため、繰り返しの充放電により結着材が劣化しやすく、電極活物質層と集電体との膜密着性が劣化する要因の1つになっているのではないかと考えられる。これに対し、アンカー層中に含まれる金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示す場合には、当該金属酸化物も活物質粒子の膨張収縮に同調して膨張収縮可能であるため、結着材が受ける負荷を緩和する効果が発揮されるのではないかと推察している。ただし、アンカー層に含まれる金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示さない金属酸化物であっても、本発明の所期の課題は充分に解決される。
上記アンカー層に含まれる、アルカリ金属イオン挿入脱離反応可能な金属酸化物は、一般的に金属と理解される元素の酸化物であって、アルカリ金属イオンの挿入脱離反応可能なものであれば、特に限定されるものではない。ただし、上記アルカリ金属イオン挿入脱離反応可能な金属酸化物は、本発明の電極板において正極および負極間を移動し充放電に寄与するアルカリ金属イオンを挿入脱離することが可能な金属酸化物が選択されることが望ましい。例えば、本発明の電極板が、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反応可能な金属酸化物が選択され、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反応可能な金属酸化物が選択されることが望ましい。これによって、電極板に含まれる活物質粒子の充放電時における膨張収縮に同調し、アンカー層に含まれる金属酸化物も膨張収縮させることが可能であるからである。
アルカリ金属イオンの挿入脱離反応可能な金属酸化物のうち、特にリチウムイオン挿入脱離反応可能な金属酸化物としては、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、リン酸マンガンリチウム、酸化バナジウム、酸化チタンなどを挙げることができるが、これに限定されない。また、アルカリ金属イオンの挿入脱離反応可能な金属酸化物となり得るその他の例としては、例えば、ナトリウムイオン挿入脱離反応可能な金属酸化物があり、具体的には、コバルト酸ナトリウム、マンガンニッケル酸ナトリウム(NaMn0.5Ni0.5)、マンガン酸ナトリウム、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(NaAl0.1Co0.2Mn0.7)、ニッケルコバルト酸ナトリウム(NaNi0.5Co0.5)などを挙げることができる。あるいは、本発明における金属酸化物の例としては、上述する化合物と同じ内容の金属元素を含み、それらの金属元素のうちの一部の元素が異なる元素と置換された金属酸化物などであってもよい。
本発明における金属酸化物のより好ましい例としては、導電性の高い金属酸化物が挙げられる。例えば、コバルト酸リチウムなど、あるいはこれらの金属酸化物と同じ内容の金属元素を含み、それらの金属元素のうちの一部の元素が異なる元素と置換された金属酸化物などを挙げることができる。
本発明におけるアンカー層の厚みは、特に限定されないが、例えば0.01μm以上5μm以下の範囲内の厚みとすることができる。アンカー層の厚みを上記範囲内とすることにより本発明の所期の課題を良好に解決することができる。ただし、本発明におけるアンカー層の厚みは、上記範囲に限定されるものではなく、特にアンカー層に含まれる金属酸化物の導電性が低い場合には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においてアンカー層の厚みを小さくすることが望ましく、具体的には、2μm以下であることが好ましい。尚、本発明においてアンカー層は2層以上の積層層であってもよい。この場合に、積層される各アンカー層にそれぞれ異なる金属酸化物が含まれていてもよい。アンカー層が2層以上で積層形成されている場合には、該アンカー層の厚みは、積層される各アンカー層の厚みの和で判断することができる。
本発明におけるアンカー層に含まれる金属酸化物の含有量は特に限定されないが、本発明の所期の課題を解決することができる程度に金属酸化物が含まれることが必要である。そして、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においてさらなる他の材料が含まれていてもよいし、あるいは実質的に上記金属酸化物のみからアンカー層が形成されてもよい。アンカー層全体の質量を100質量%としたときに、これに含まれる金属酸化物の量は、70質量%以上100質量%以下であってよい。アンカー層の表面活性を高くし、アンカー層上に積層される電極活物質層との膜密着性を優れたものとするという観点からは、実質的にアンカー層が金属酸化物のみから構成されることが好ましい。また、アンカー層における金属酸化物の質量比が100質量%未満である場合に、金属酸化物とともにアンカー層を構成し得る材料は、本発明に趣旨を逸脱しない範囲において特に限定されないが、例えば、樹脂材料あるいは、樹脂が熱分解された分解物などであってもよい。
アンカー層に含まれる金属酸化物が、アルカリ金属イオンを挿入脱離反応可能か否かは、例えばアンカー層に含まれる金属酸化物の組成分析により当該金属酸化物が、アルカリ金属イオン二次電池における活物質となり得る化合物か否かを判断することにより把握することができる。あるいは、上記組成分析により検出された金属酸化物と同様の金属酸化物を準備し、サイクリックボルタンメトリー法によりアルカリ金属イオン二次電池における充放電条件において、準備された金属酸化物が当該アルカリ金属イオンを挿入脱離可能かどうかを調べることによっても把握することができる。
電極活物質層:
本発明における電極活物質層は、活物質粒子および結着材を含む。上記結着材により活物質粒子同士が結着されて電極活物質層が形成される。また、上記結着材は、上記アンカー層上であって直接に接する基材面に対し結着することにより、当該基材面上に電極活物質層を積層形成することができる。特に、アンカー層上に直接に電極活物質層が積層される場合には、上述のとおりアンカー層の表面活性が高いことにより、結着材が良好にアンカー層表面に結着する。したがってアンカー層と電極活物質層との膜密着性が良好となり、さらにはアンカー層を介して電極活物質層と集電体との膜密着性も良好となることが期待される。
電極活物質層の厚みは、本発明の電極板に求められる電極容量や出入力特性を勘案して、適宜設計することができる。一般的には、電極活物質層の厚みは、200μm以下、より一般的には30μm以上かつ150μm以下の厚みで設計されてよい。また、後述する本発明の電極板を製造する方法(製造方法1)を実施することによれば、さらに電極活物質層の厚みを薄くすることもでき、薄膜化による出入力特性の向上を図ることが可能である。例えば、出入力特性の向上の観点からは、電極活物質層の膜厚を、好ましくは300nm以上150μm以下にすることができ、より好ましくは、500nm以上100μm以下にすることができる。ただし、以上の記載は、本発明における電極活物質層の厚みを何ら限定するものではない。
(活物質粒子)
本発明における活物質粒子は、上記アルカリ金属イオン挿入脱離反応可能な材料である。
例えば本発明の電極板が、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。より具体的な例としては、リチウムイオン挿入脱離反応可能な金属酸化物としては、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、リン酸マンガンリチウム、酸化バナジウムなどを挙げることができるが、これに限定されない。
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。より具体的な例としては、グラファイトなどの炭素質材料、チタン酸リチウム(LiTi12)などを挙げることができるが、これに限定されない。
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。具体的には、コバルト酸ナトリウム、マンガンニッケル酸ナトリウム(NaMn0.5Ni0.5)、マンガン酸ナトリウム、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(NaAl0.1Co0.2Mn0.7)、ニッケルコバルト酸ナトリウム(NaNi0.5Co0.5)などを挙げることができるが、これに限定されない。
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。具体的には、ナトリウム金属、ナトリウム合金、または炭素材料などを挙げることができるが、これに限定されない。
尚、その他の活物質粒子の例としては、上述する化合物と同じ内容の金属元素を含み、それらの金属元素のうちの一部の元素が異なる元素と置換された金属酸化物などであってもよい。例えば、マンガン酸リチウムに含まれるマンガンの一部をニッケルで置換した、LiNi0.5Mn1.5などが例示される。
本発明の電極板において、アンカー層に含まれる金属酸化物がアルカリ金属イオンの挿入脱離反応を示す場合に、該金属酸化物と活物質粒子とは、同じ化合物であってもよいし、異なる化合物であってもよい。ここで本発明において、活物質粒子と、金属酸化物とが同じ化合物であるとは、両者が全く同じ組成を示す化合物である場合だけでなく、両者が同様の充放電作用を示しうる程度に、組成比率が異なっているものも含み、また、活物質粒子である化合物および金属酸化物である化合物のいずれか一方あるいは両方に任意の元素が、両者が同様の充放電作用を示しうる程度に、置換されている場合にも、両化合物は同一ということができる。上記金属酸化物と活物質粒子とが同一の化合物である場合に、充放電時の膨張収縮が同調するため好ましい。尚、本明細書において「両者が同様の充放電作用を示しうる程度」とは、電極活物質層に含まれる活物質粒子を基準に充放電の条件が設定されたとき、該条件下においてアンカー層に含まれる金属酸化物も充放電作用を示しうる程度を意味する。
あるいは活物質粒子およびアンカー層に含まれる金属酸化物が同一でなくても、本発明の電極板を用いて充放電を行なう場合に、活物質粒子においてアルカリ金属イオンが挿入脱離させる条件において、上記金属酸化物もアルカリ金属イオンの挿入脱離反応が生じる場合には、該活物質粒子と該金属酸化物との組み合わせは好ましいといえる。
本発明におけ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。具体的には、用いられる活物質粒子の粒子径は、一般的は、0.1μm〜30μm程度であり、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以下であるが、これに限定されない。特に、後述する製造方法1によれば、粒子径の小さい活物質粒子を選択することができ、電極活物質層中における活物質粒子の表面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できる。
本発明において、使用する活物質粒子の平均粒径は、たとえばレーザー回折/散乱式粒度分布測定により測定される平均粒径(体積中位粒径:D50)として示される。一方、電極活物質層中に含有される活物質粒子の粒子径は、電子顕微鏡観察結果を画像解析式粒度分布測定ソフトウェア(株式会社マウンテック製、MAC VIEW)を用いて任意に選択された複数(例えば10ケ程度)の活物質粒子の最長径を測定し、その平均値を算出することにより求めることができる。
(結着材)
本発明における結着材は、電極活物質層に含まれ、電極活物質粒子同士を結着させるとともに、電極活物質層が直接に積層される基材面に対し結着可能な材料であれば、有機材料を含む有機結着材か、無機材料を含む無機結着材であるかを問わず、使用することが可能である。以下に、有機結着材の例として樹脂製結着材を、無機結着材の例として金属結着材の例を具体的な例示を含めて示す。ただし後述する例示は本発明における結着材を限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において結着材は適宜選択してよい。また、後述においては電極活物質層に含まれる結着材として、有機結着材と無機結着材をそれぞれ分けて説明するが、有機結着材と無機結着材とが電極活物質層中に混在することを除外するものではない。
有機結着材:
有機材料である結着材の例としては、樹脂製結着材を挙げることができる。樹脂結着材として用いられる樹脂の例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素化ポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマー;スチレンブタジエンゴムなどの合成ゴム;メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース;ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂などの熱可塑性樹脂などが挙げられる。
無機結着材:
無機材料である結着材の例としては、金属結着材を挙げることができる。金属結着材は、アルカリイオン挿入脱離反応を示さない金属結着材、アルカリイオン挿入脱離反応可能な金属結着材のいずれであってもよい。
アルカリイオン挿入脱離反応を示さない金属結着材は、金属酸化物を含む金属酸化物結着材あるいは、金属単体を含み金属単体結着材のいずれであってもよい。上記金属酸化物結着材は、実質的に金属酸化物からなる結着材を含み、また、上記金属単体結着材は、実質的に金属単体からなる結着材を含む。
アルカリイオン挿入脱離反応を示さない金属結着材である金属単体結着材は、電極活物質層に含まれ、電極活物質粒子同士を結着させるとともに、電極活物質層が直接に積層される基材面に対し結着可能な金属単体であればよく、特に限定されない。
上記金属単体結着材は、電極活物質層形成時において金属単体であるもの、および、上述する金属酸化物結着材が電極活物質層内において還元されて、金属単体となったもの、のいずれであってもよい。本発明において金属単体結着材とは、金属元素1つからなるもののみならず、2種以上の金属元素からなる複合金属も含む。上記金属単体結着材の具体的な例としては、銅、鉄、イットリウム、バリウム、チタン、アルミニウム、亜鉛、ニッケルなどの1種の金属、あるいは、チタンを含む二元系の複合金属、チタンを含む三元系の複合金属などが挙げられる。尚、三元系金属の好ましい例として挙げられるLaLiTiにおけるランタンとリチウムの元素比率は、限定されないが、特には、0<X<1、0<Y<1の範囲であることが電極中のリチウムイオン伝導性が向上の観点から好ましい。
アルカリイオン挿入脱離反応を示さない金属酸化物結着材に含まれる金属酸化物は、上述するアンカー層に含まれる金属酸化物のうち、アルカリイオン挿入脱離反応を示さない金属酸化物と同様の化合物であってよいため、ここでは説明を割愛する。
また、アルカリ金属イオン挿入脱離反応可能な金属酸化物結着材に含まれる金属酸化物は、上述するアンカー層に含まれる金属酸化物のうち、アルカリ金属挿入脱離反応可能な金属酸化物と同様の化合物であってよいため、ここでは説明を割愛する。
尚、1つの電極板において、アンカー層に含まれる金属酸化物と、無機結着材である金属酸化物結着材に含まれる金属酸化物とは、同じ化合物であってもよいし、異なる化合物であってもよい。アンカー層に含まれる金属酸化物と、金属酸化物結着材に含まれる金属酸化物とが、同じ化合物であるとは、両者が全く同じ組成を示す化合物である場合だけでなく、組成比率が本発明の趣旨を逸脱しない程度に異なっていてもよく、また、活物質粒子である化合物および金属酸化物である化合物のいずれか一方、あるいは両方に任意の元素が本発明の趣旨を逸脱しない程度に置換されている場合にも、両化合物は同一ということができる。特に上記金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離反応可能な金属酸化物である場合、アンカー層に含まれる金属酸化物と、無機結着材である金属酸化物結着材に含まれる金属酸化物とにおいて、組成比率の一部が変更されている場合、あるいは一部金属が置換されている場合の両者の同一性は、両者が同様の充放電作用を示しうるか否かで判断することができる。
電極活物質層に含有される結着材と、活物質粒子の含有比率は、特に限定されない。活物質粒子の含有量が多いほど電極板における電気容量が増大するため、一般的には、電極活物質層の層形成、膜密着性などを勘案した上で、活物質粒子の含有量を大きくするよう決定することが望ましい。例えば、電極活物質層において、活物質粒子の重量比率を100重量部としたときに、結着材の重量比率を、0.5重量部以上50重量部以下とすることができる。結着材の重量比率を0.5重量部未満とすると、活物質粒子をアンカー層上に直接または間接に固着できない場合がある。一方、本発明において結着材の重量比率は、50重量部を超えることを除外されるものではないが、電気容量をより大きくするためには、電極活物質層中に過剰に結着材を含有しなくてもよい。一方、結着材がアルカリ金属イオン挿入脱離を示す金属酸化物結着材であって、電極板において実質的に活物質として作用することが期待される場合には、活物質粒子100重量部に対し、該金属酸化物結着材を50重量部を超えて含有させても、実質的な電気容量の減少にならない。
尚、本発明の電極板において、電極活物質層には、活物質粒子間に空隙が存在してもよい。上記空隙は、本発明の電極板を用いて構成されるアルカリ金属イオン二次電池における電解質が非水電解液である場合には、該非水電解液が浸透可能な程度の空隙であってよい。電極活物質層における空隙の形成率は、例えば水銀ポロシメータなどを用いて測定することができる。空隙の形成率は、一般的な非水電解液二次電池用電極板における電極活物質層における空隙の形成率と同等とすることができる。
(添加剤)
本発明における電極活物質層は、上述する活物質粒子および結着材みから構成することも可能であるが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、さらなる添加剤が含有されていてもよい。たとえば、優れた導電性を得るために導電材を含有させてもよい。また、活物質粒子の含有量を増大させて電極活物質層の膜厚を大きくしたい場合などにおいても、導電材の添加は有効である。
上記導電材としては、通常、アルカリ金属イオン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20nm〜50nm程度であることが好ましい。また異なる導電材としては炭素繊維(たとえば、VGCF(登録商標))が公知である。上記炭素繊維は、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、上述する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から求められる算術平均により求められる。
導電材を電極活物質層に含有させる場合には、その含有量は特に限定されないが、一般的には、活物質粒子100重量部、あるいは活物質粒子および結着物質の総量100重量部に対して、導電材の割合が5重量部以上20重量部以下となるようにすることが望ましい。
[本発明の電極板の製造方法]
次に本発明の電極板を製造する方法の例(以下、「製造方法1」ともいう)について説明する。製造方法1は、まず集電体上にアンカー層を形成するために、該アンカー層に含まれる金属酸化物の前駆体である金属酸化物前駆体を溶解したアンカー層形成液を調製する。そして上記アンカー層形成液を集電体上の所望の領域に塗布して塗膜を形成する塗布工程と、上記塗膜よりアンカー層を形成するアンカー層形成工程と、を順に実施する。その後、アンカー層上に電極活物質層を形成するための電極活物質層形成工程を実施することによって、本発明の電極板を製造することができる。
(アンカー層形成液の調製)
製造方法1に用いられるアンカー層形成液は、金属酸化物前駆体を溶解可能な溶媒中に、金属酸化物前駆体を添加して溶液を調製することによって得ることができる。
金属酸化物前駆体:
金属酸化物前駆体は、アンカー層形成液に溶解される材料であって、アンカー層に含まれる金属酸化物の前駆体である。アンカー層に含有される金属酸化物は上述のとおり、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示さない金属酸化物、およびアルカリ金属イオン挿入脱離反応可能な金属酸化物のいずれかであってよい。したがって、形成予定の金属酸化物がアルカリ金属イオン挿入脱離反応を示さないものであるか、示し得るものであるかによって、選択される金属酸化物前駆体が異なる。また、いずれの場合であっても、金属酸化物前駆体は、アンカー層形成液中に溶解された状態で基材面上に塗布され、加熱などの手段の実施により、金属酸化物を生成することができるものであればよい。尚、アンカー層形成液に溶解される金属酸化物前駆体は1種または2種以上であってよい。
金属酸化物前駆体は、具体的には、Li、Be、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Cs、Ba、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Fr、Ra、およびCeの群から選択されるいずれか1つ、または2つ以上の金属元素を含有する化合物であればよい。
上記金属元素を含有する金属酸化物前駆体としては、例えば金属塩が好ましく使用される。上記金属塩としては、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩、リン酸塩、臭素酸塩、炭酸塩等を挙げることができる。中でも、本発明においては、塩化物、硝酸塩、酢酸塩は汎用品として入手が容易なので、使用することが好ましい。尚、2種以上の金属元素を含有する金属酸化物をアンカー層中に生成させたい場合には、2種以上の金属塩を溶媒中に溶解させてよい。
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。
特に、アルカリ金属イオン挿入脱離反応可能な金属酸化物をアンカー層に含有させる場合には、アルカリ金属イオンを含有するアルカリ金属含有化合物がアンカー層形成液中に溶解されるとよい。
例えばリチウムイオン挿入脱離反応可能な金属酸化物をアンカー層に含有させる場合には、上記金属酸化物前駆体の例としては、リチウム元素含有化合物と、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄またはチタンなどの遷移元素の少なくともいずれかを含む遷移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、これに限定されない。上記アルカリ金属含有化合物および/または上記遷移金属元素含有化合物は、アルカリ金属元素、あるいは遷移金属元素を含む、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩、リン酸塩、臭素酸塩、炭酸塩等であってよい。中でも、アルカリ金属元素、あるいは遷移金属元素を含む、塩化物、硝酸塩、酢酸塩は、汎用品として入手が容易なので、使用することが好ましい。とりわけ、硝酸塩は広範囲の種類の集電体に対して製膜性がよいので、好ましく使用される。
より具体的には、集電体面、あるいはアンカー層が直接に積層される基材面(以下、「集電体面、あるいはアンカー層が直接に積層される基材面」を単に「アンカー層形成基材面」と呼ぶ場合がある)に、金属酸化物として、LiCoOを生成してアンカー層を形成するための金属酸化物前駆体としては、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。
また例えば、アンカー層形成基材面に、金属酸化物として、LiNiOを生成してアンカー層を形成するための金属酸化物前駆体としては、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。
また例えば、アンカー層形成基材面に、金属酸化物として、LiMnを生成してアンカー層を形成するための金属酸化物前駆体としては、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。
また例えば、アンカー層形成基材面に、金属酸化物として、LiFeOを生成してアンカー層を形成するための金属酸化物前駆体としては、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。
また例えば、アンカー層形成基材面に、金属酸化物として、LiTi12を生成してアンカー層を形成するための金属酸化物前駆体としては、Li元素含有化合物、及びTi元素含有化合物を主原料として組み合わせて用いることができ、さらに、必要に応じてその他の原料を上記主原料と組み合わせて用いることもできる。Li元素含有化合物の例は、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。
上述するアンカー層形成液において、溶媒中における、添加される1種または2種以上の金属酸化物前駆体の添加量の合計の比率は、0.01〜5mol/L、特に0.1〜2mol/Lが好ましい。上記濃度が0.01mol/L以上であることにより、集電体面、あるいはアンカー層が直接に積層される基材面に対し、生成される金属酸化物が良好に密着し、その結果、アンカー層との膜密着性が良好となる。また、上記濃度が、5mol/L以下であることにより、アンカー層形成液は、集電体面、あるいはアンカー層が直接に積層される基材面に対し、上記アンカー層形成液を良好に塗布できる程度の粘度が示され、良好な膜形成性が得られやすい。
その他の添加剤:
またアンカー層形成液には、金属酸化物前駆体以外にも、上述する電極活物質層に含有可能な導電材と同様の導電材、カルボキシメチルセルロースなどの増粘剤、シランカップリング剤等の界面活性材、分散剤、可塑剤あるいは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、その他の添加剤を、適宜選択して添加してもよい。
溶媒:
上記アンカー層形成液を調製するために用いられる、金属酸化物前駆体を溶解させるための溶媒としては、特に限定されないが、例えば、水、あるいは、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、プロパノール、ブタノール等の総炭素数が5以下の低級アルコール、アセチルアセトン、ジアセチル、ベンゾイルアセトン等のジケトン類、アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、ベンゾイル酢酸エチル、ベンゾイル蟻酸エチル等のケトエステル類、トルエン、およびこれらの混合溶媒等を挙げることができる。
尚、上記アンカー層形成液における金属酸化物前駆体の配合量、あるいは金属酸化物前駆体に加え任意で添加される添加剤を含めた配合量は、塗布工程において集電体またはアンカー層が直接積層される基材面への塗布性及び、その後の溶媒の除去を勘案し、適宜調整する。一般的には、アンカー層形成液を100質量%としたときに、含有される溶質の総量、あるいは溶質と添加剤との総量は、30〜70重量%となるよう調整される。
(塗布工程)
次に、以上のとおり調製されたアンカー層形成液を、アンカー層形成基材面に塗布して塗膜を形成する塗布工程を実施する。製造方法1における塗布工程では、該形成液の塗布方法を、適宜選択して実施することができる。たとえば、印刷法、スピンコート、ディップコート、バーコート、スプレーコート等によって、アンカー層形成基材面の任意の領域にアンカー層形成液を塗布して塗膜を形成することができる。また、アンカー層形成基材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、アンカー層形成基材面は、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、アンカー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。
上記アンカー層形成液のアンカー層形成基材面への塗布量は、形成が予定されるアンカー層の厚みに応じ適宜調整してよい。形成されるアンカー層の厚みの調整方法は特に限定されないが、例えば、より薄い厚みのアンカー層を形成したい場合には、アンカー層形成液に含有される金属酸化物前駆体の濃度を低く調整し、基材面に塗布するとよい。
(プレス工程)
上記塗布工程と、後述するアンカー層形成工程との間、あるいは、後述するアンカー層形成工程の後には、さらに任意でプレス工程を実施してもよい。上記プレス工程は、アンカー層形成基材面に形成された上記塗膜を、必要に応じて乾燥等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、プレス工程後にアンカー層形成工程を実施する場合には、該アンカー層形成工程前に予め、塗膜中の溶媒の一部または全部が除去されていてよい。プレス方法は、従来の、樹脂結着材が含まれるスラリー状の電極活物質層形成液を集電体上に塗布して乾燥させ、次いで実施されるプレスと同様の方法で実施することができる。
(アンカー層形成工程)
アンカー層形成工程は、上記塗膜中に含有される金属酸化物前駆体を反応させて金属酸化物を生成し、これによってアンカー層を形成する工程である。アンカー層形成工程の段階において、上記塗膜中に溶媒が含有されている場合には、該溶媒が除去される。アンカー層形成工程において、金属酸化物前駆体は、溶媒に溶解した状態であるもの、および溶媒の除去により析出した状態にあるもののいずれも含む。
上記アンカー層形成工程は、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、アンカー層形成基材面に塗布されたアンカー層形成液により形成された塗膜よりアンカー層が形成可能な工程であればよい。例えば、上記アンカー層形成工程は、上記塗膜中に含有される溶媒を除去する手段を実施し、次いで金属酸化物前駆体を反応させる手段を実施するなど、2以上の手段を含んでもよい。
以下に、アンカー層形成工程として、特に加熱工程が実施される場合についてより詳細に説明する。加熱工程は、上記塗膜中に存在する金属酸化物前駆体を熱分解するとともにこれに含まれる金属元素を酸化(リン酸化を含む)させて金属酸化物を形成することを目的に行われる。このとき、塗膜中に溶媒が残っているときは、加熱工程における加熱で、溶媒を除去してよい。
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。用いられるアンカー層形成基材面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酸化物前駆体の種類によって異なるが、上記塗膜を通常150℃〜800℃の温度範囲において加熱することにより良好に金属酸化物前駆体の熱分解が行われ、速やかに金属酸化物が生成される。
尚、加熱工程における加熱温度は、予備的に、使用が予定される金属酸化物前駆体が溶解された溶液を適当な基板上に塗布して加熱し、基板上に積層される膜を削って試料とし、組成分析を行い、金属の含有比率、あるいは金属元素と酸素の含有比率を測定することによって、金属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、用いられた金属酸化物前駆体が、基板上で熱分解開始温度以上の温度範囲内における温度で加熱されたことが確認される。尚、上記予備試験における加熱は、本製造方法において予定される加熱雰囲気と同様の雰囲気で実施する。尚、アンカー層形成工程において、上記加熱温度とは、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。
上記加熱工程における加熱雰囲気は、特に限定されず、生成が予定される金属酸化物の種類、アンカー層形成基材面を構成する材料や加熱温度、金属元素の酸素ポテンシャルなどを勘案して適宜決定することができる。例えば大気雰囲気である場合には、特別な雰囲気の調整が必要なく、簡易に加熱工程を実施することができる点で好ましい。特に集電体としてアルミ箔を用いる場合には、大気雰囲気下において加熱工程を実施しても、該アルミ箔が酸化する虞がないので、好ましく加熱工程を実施することができる。また金属酸化物として、金属リン酸化物を生成する予定の場合には、大気雰囲気ではなく、不活性雰囲気あるいは還元ガス雰囲気で加熱工程を実施することが望ましい。
尚、上記加熱工程おいて選択される不活性ガス雰囲気または還元ガス雰囲気は、特に特定の雰囲気に限定されず、従来公知のこれらの雰囲気下において適宜発明の製造方法を実施することができる。たとえば、不活性ガス雰囲気としてはアルゴンガス、窒素ガス、還元ガス雰囲気としては、水素ガス、一酸化炭素ガス、あるいは上記不活性ガスと上記還元ガスを混合したガス雰囲気などが挙げられる。
(電極活物質層形成工程)
次に、上述のとおり形成されたアンカー層上に直接または間接に電極活物質層を形成する。製造方法1においては、電極活物質層に含まれる結着材が金属酸化物である態様について説明する。
電極活物質層に含まれる結着材が金属酸化物である態様である場合には、該電極活物質層は、電極活物質層形成液を調整し、これをアンカー層面あるいは電極活物質層が直接に積層される基材面に塗布して電極活物質層形成用塗膜を形成する電極活物質層形成用塗工工程を実施し、次いで、電極活物質層形成用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と、を順に実施する。
上記電極活物質層形成液は、上記アンカー層形成液にさらに、適切な活物質粒子を添加することによって調整することができるため、ここでは詳細な説明を割愛する。またこのとき、導電材などの添加剤を任意で添加してよいことも、アンカー層形成液の調整と同様である。活物質粒子は、本発明の電極板の説明において示したものと同様のものを用いることができる。
ここで、アンカー層に含まれる金属酸化物がアルカリ金属イオン挿入脱離反応可能な金属酸化物である場合には、挿入脱離可能な当該アルカリ金属イオンと、活物質粒子において挿入脱離が示されるアルカリ金属イオンとは、同じであって化合物であっても異なる化合物であってもよいが、充放電時における膨張収縮を同調させ易いという観点では、両者は同じ化合物であることが好ましい。尚、両者が同じ化合物であるか否かは、上述する本発明の電極体の説明において示すとおりである。
電極活物質層形成用塗膜を形成する電極活物質層形成用塗工工程は、電極活物質層に適切な厚みとなるよう塗工厚みを調整すること以外は、アンカー層の形成において説明する塗工工程と同様の方法で実施することができる。
続いて行われる電極活物質層形成用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も、アンカー層形成において説明するアンカー層形成工程と同様の方法で実施することができる。ただし、1つの電極板において、形成されるアンカー層に含まれる金属酸化物と、形成される電極活物質層に含まれる結着材である金属酸化物とは、同じであっても異なっていてもよく、また層厚みを異なっていてよい。したがって、アンカー層における塗工工程および電極活物質層形成用塗工工程、ならびにアンカー層形成工程および電極活物質層形成工程におけるそれぞれの工程条件や選択される材料および手段は、上述で開示される範囲においてそれぞれ適切に選択してよい。
以上のとおり、集電体上に直接または間接に、金属酸化物を含むアンカー層が形成され、該アンカー層上に直接または間接に、活物質粒子および結着材である金属酸化物を含む電極活物質層が形成された本発明の電極板を得ることができる。
[本発明の電極板の製造方法2]
電極活物質層に含まれる結着材が樹脂製結着材である態様の本発明の電極板の製造方法を、製造方法2として説明する。製造方法2において、アンカー層は、製造方法1に示すアンカー層の形成方法と同様に形成することができるため、ここでは説明を割愛する。
上述のとおり形成されたアンカー層上に直接または間接に、活物質粒子および樹脂製結着材を含む電極活物質層を形成する方法は、従来公知のリチウムイオン二次電池用電極板などにおける、樹脂製結着材を含む電極活物質層と同様に実施することができる。例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、プロパノール、ブタノール等の総炭素数が5以下の低級アルコール、アセチルアセトン、ジアセチル、ベンゾイルアセトン等のジケトン類、アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、ベンゾイル酢酸エチル、ベンゾイル蟻酸エチル等のケトエステル類、Nーメチルピロリドン(NMP)などのピロリドン類、トルエン、およびこれらの混合溶媒、水等など液状体に、活物質粒子および樹脂製結着材を添加し、アンカー層面あるいは電極活物質層が直接に積層される基材面に塗布して塗膜を形成し、次いで加熱乾燥などにより塗膜中の液状体を除去し、プレスして電極活物質層を形成することができる。加熱乾燥条件、プレス条件などについては、従来公知のリチウムイオン二次電池用電極板などにおける、樹脂製結着材を含む電極活物質層の形成方法として公知の条件から適宜選択してよい。
以上に、本発明の電極板の製造方法の望ましい例を示したが、上記製造方法は本発明の電極板の製造方法を限定するものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、アンカー層および電極活物質層を備える本発明の電極板を製造する方法は適宜変更してよい。
[アルカリ金属イオン二次電池]
本発明のアルカリ金属イオン二次電池は、正極板と、負極板と、電解質とを少なくとも備えるアルカリ金属イオン二次電池であって、上記正極板および負極板の少なくともいずれか一方に、本発明のアルカリ金属イオン二次電池用電極板を使用する。一般的には、電解質は、少なくとも正極板と負極板との間に存在するよう設けられる。本発明のアルカリ金属イオン二次電池は、電解質の種類によって特に制限を受けるものではない。例えば、非水電解液を電解質として用い、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、非水電解液である電解質とを少なくとも備えた非水電解液アルカリ金属イオン二次電池に適用することができる。また異なる態様としては、電解質として固体電解質を用いる固体電解質アルカリ金属イオン二次電池に適用することもできる。尚、本発明において固体電解質は、高分子ゲル電解質、高分子固体電解質、全固体電解質などと称される、液状でない電解質のいずれであってもよい。また、本発明のアルカリ金属イオン二次電池におけるアルカリ金属イオンとは、上述する本発明の電極板と同様に、リチウム、ナトリウム、ニッケルなどの二次電池において充放電に寄与するアルカリ金属が該当する。
尚、本発明における電解質は、その態様によって、電極活物質層に浸透していてもよい。特に非水電解液を電解質として使用する態様では、該非水電解液は、電極活物質層に浸透することが望ましい。
正極板、負極板、電解質を備える本発明のアルカリ金属イオン二次電池の構造は、従来公知のアルカリ金属イオン二次電池構造を適宜選択して採用することができる。例えば、電極板を扁平状に積層する積層型二次電池、あるいは電極板を円筒上に巻き回して構成される円筒型二次電池などが例として挙げられる。非水電解液二次電池を例により詳しく例示すれば、例えば、正極板及び負極板を、ポリエチレン製多孔質フィルムのようなセパレータを介して渦巻状に巻き回して、電池容器内に収納する構造が挙げられる。また別の態様としては、所定の形状に切り出した正極板及び負極板がセパレータを介して積層されて固定され、これを電池容器内に収納する構造を採用してもよい。いずれの構造においても、正極板及び負極板を電池容器内に収納後、正極板に取り付けられたリード線を外装容器に設けられた正極端子に接続し、一方、負極板に取り付けられたリード線を外装容器内に設けられた負極端子に接続し、さらに電池容器内に非水電化液を充填した後、密閉することによって非水電解液二次電池が製造されてよい。
(非水電解液リチウムイオン二次電池)
本発明のアルカリ金属イオン二次電池の一態様として、図3に非水電解液リチウムイオン二次電池21の断面外略図を示す。非水電解液リチウムイオン二次電池21は、本発明の正極板14および本発明の負極板18が用いられる。正極板14は、集電体11の一方面側に、正極活物質粒子および結着材を含む電極活物質層12が積層されており、集電体11と電極活物質層12の間には金属酸化物を含むアンカー層13が設けられて構成されている。一方、負極板18は、集電体15の一方面側に、負極活物質粒子および結着材を含む電極活物質層16が積層されており、集電体15と電極活物質層16の間には金属酸化物を含むアンカー層17が設けられて構成されている。正極板14および負極板18の間にはポリエチレン製多孔質フィルムのようなセパレータ22が設けられる。そして、これらが外装23、23’内に収納され、且つ、外装23、23’内に非水電解液24が充填された状態で密封されて、非水電解液リチウムイオン二次電池21が構成される。尚、電極活物質層中に含められる活物質粒子および結着材は図3および図4においては図示省略する。
図3に示す非水電解液リチウムイオン二次電池21は、正極および負極のいずれにおいても本発明の電極板を使用する態様を示したが、本発明のアルカリ金属イオン二次電池は、本発明の電極板を正極板あるいは負極板のいずれかとして用い、他方の電極板として従来公知の電極板を使用する態様を含む。従来公知の電極板としては、従来技術として上述する種々の電極板、すなわち、樹脂製結着材を使用する従来の電極板、あるいは金属酸化物などを結着材とし、これによって活物質粒子を集電体上に固着し電極活物質層を形成する電極板、あるいは、実質的に結着材を使用せず、電極活物質同士の結合により層形成されてなる電極活物質層が採用される電極板などを、適宜選択して使用してもよい。
非水電解液24は、一般的に、非水電解液アルカリ金属イオン二次電池用の電解質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;等が代表的に挙げられる。
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。
(固体電解質リチウムイオン二次電池)
本発明のアルカリ金属イオン二次電池の異なる一態様として、図4に固体電解質リチウムイオン二次電池25の断面外略図を示す。固体電解質リチウムイオン二次電池25は、本発明の正極板14および本発明の負極板18が用いられる。正極板14および負極板18は、上述にて説明する内容と同じである。正極板14および負極板18の間には、固体電解質26が設けられており、これらが外装27内に収納された状態で密封されて、固体電解質リチウムイオン二次電池25が構成される。
図4に示す固体電解質リチウムイオン二次電池25は、正極および負極のいずれにおいても本発明の電極板を使用する態様を示したが、本発明の固体電解質リチウムイオン二次電池において、正極板および負極板のいずれか一方に、本発明の電極板を用い、他方に従来公知の電極板を用いる態様が含まれる点は、非水電解液リチウムイオン二次電池21において説明する趣旨と同様である。
固体電解質26は、一般的に、固体電解質アルカリイオン二次電池用の電解質として用いられるものであれば、特に限定されない。例えば、固体電解質26は、電解液を含まない高分子固体電解質あるいは無機固体電解質であってよい。
上記高分子固体電解質は、従来公知の高分子固体電解質を適宜選択して使用してよい。たとえば上記高分子固体電解質の例としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、あるいはこれらの共重合をマトリックスポリマーとし、これにリチウム塩などを支持塩として溶解させたものでよい。
上記無機固体電解質は、従来公知の無機固体電解質を適宜選択して使用してよい。たとえば上記無機固体電解質の例としては、リチウム、リン、酸素を含むリン化合物であってよく、具体的には、リン酸リチウムあるいは該リン酸リチウムの酸素の一部を窒素で置換されたものなどが挙げられるがこれに限定されない。
また図示はしないが、本発明のアルカリ金属イオン二次電池における電解質は、高分子に電解質が注入されてなる高分子ゲル電解質であってもよい。高分子ゲル電解質は、従来公知の高分子ゲル電解質を適宜選択して使用してよい。たとえば上記高分子ゲル電解質の例としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、あるいはこれらの共重合をマトリックスポリマーとし、これに適切な液体電解質が注入されるものであってよい。
[電池パック]
本発明の電極板を正極板およびまたは負極板として用いるアルカリ金属イオン二次電池は、所謂、電池パックに用いられるアルカリ金属イオン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および/または負極板として用い、且つ、正極端子および負極端子を備えるアルカリ金属イオン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アルカリ金属イオン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アルカリ金属イオン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。
図5に、本発明の電池パックの一態様として、本発明の正極板および負極板が用いられて構成されるリチウムイオン二次電池21を用いた本発明の電池パック31の概略分解図を示す。電池パック31は、リチウムイオン二次電池21が樹脂容器36a、樹脂容器36b、および端部ケース37に収納されて構成される。このとき、リチウムイオン二次電池21の一端面であって、正極端子32および負極端子33を備える面と、端部ケース37との間には、過充電や過放電を防止するための保護回路基板34が、設けられる。保護回路基板34は、外部接続コネクタ35を備えており、外部接続コネクタ35は、樹脂容器36aに設けられた外部接続用窓38aおよび、端部ケース37に設けられた外部接続用窓38bに挿入され、外部端子と接続される。また、保護回路基板34には、図示しない、充放電を制御するための充放電安全回路、外部接続端子とリチウムイオン二次電池21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31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21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31は、リチウムイオン二次電池21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。
尚、本発明の電極板を用いた本発明のアルカリ金属イオン二次電池は、電池パックへの使用態様以外に、上記保護回路に、さらに、過大電流の遮断、電池温度モニター等の機能を備え、且つ、該保護回路を二次電池自体に一体化させて取り付けられる態様に用いられてもよい。かかる態様では、電池パックを構成することなく、保護機能および保護回路を備える二次電池として使用することができ、汎用性が高い。尚、上述するいくつかの態様は、例示に過ぎず、本発明の正極板、あるいは本発明のアルカリ金属イオン二次電池の使用を何ら限定するものではない。
[実施例1]
(アンカー層の形成)
リチウム挿入脱離反応可能な金属酸化物を含むアンカー層を生成する原料(溶質)としてLiNO[分子量:68.95]を6.9g、及びCo(NO・6HO[分子量:291.03]を29g用い、これらをメタノール36gに加えて溶解させ、さらにポリエチレングリコール400を42g加え、エクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で5000rpmの回転数で15分間攪拌することによってアンカー層形成液を調製した。
そして、集電体として厚さ15μmのアルミ板を準備し、最終的に得られるアンカー層の厚みが0.01μmとなる量で、当該集電体の一面側に上記にて調製したアンカー層形成液をミヤバーで塗布してアンカー層形成用塗膜を形成した。
次に、表面にアンカー層形成用塗膜が形成された集電体を、常温の状態の電気炉内に設置し、大気雰囲気下、目的の温度である550℃まで10分かけて昇温させ、電気炉内から取り出し、集電体上にアンカー層を形成した。アンカー層の厚みは、表1に示す。
(電極活物質層の形成)
平均粒径4μmの正極活物質LiMnを10g、アセチレンブラック(電気化学工業株式会社製、デンカブラック)1.5g、炭素繊維(昭和電工株式会社製、VGCF(登録商標))0.1g、及び樹脂製結着材としてPVDF(クレハ社製、KF#1100)1.3gを、NMP(三菱化学社製、N−メチルピロリドン)に加えて、分散させ、固形分濃度が55重量%となるようにエクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で7000rpmの回転数で15分間攪拌して、スラリー状の正極活物質層用塗工組成物を調製した。
そして上記正極活物質層用塗工組成物を、上述のとおり形成したアンカー層上へ、乾燥後の塗工量が90g/mとなるように塗布し、140℃5分間真空乾燥し、次いでプレス機でプレスし、本発明の正極板を得て、実施例1とした。電極活物質層の膜厚は表1に示す。
(密着性試験)
実施例1の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(N/m)を測定した。結果は表1に示す。尚、後述する実施例および比較例においても、実施例1と同様に密着性試験を実施した。結果はまとめて表2に示す。
(サイクル特性試験)
以下の通り、実施例1を用いて三極式コインセルを作製し、これを用いて充放電試験を実施して、1C1000サイクル特性試験をいった。尚、後述する実施例および比較例についても、表2に示す定電流、満充電電圧、および放電終止電圧の条件にしたこと以外は、実施例1と同様にサイクル特性試験を実施した。結果は、まとめて表2に示す。
<三極式コインセルの作製>
エチレンカーボネート(EC)/ジメチルカーボネート(DMC)混合溶媒(体積比=1:1)に、溶質として六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を加えて、当該溶質であるLiPFの濃度が、1mol/Lとなるように濃度調整して、非水電解液を調製した。上述のとおり作製した実施例1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。
<充放電試験>
上述のとおり作成した三極式コインセルである実施例試験セル1において、作用極板の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。
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(1300μA)で定電流充電し、当該電圧が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、当該電流(放電レート:1C)が5%以下となるまで減らしていき、定電圧で充電を行ない、満充電させた後、10分間休止させた。尚、ここで、上記「1C」とは、上記三極式コインセルを用いて定電流放電して、1時間で放電終了となる電流値(放電終止電圧に達する電流値)のことを意味する。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におけるコバルト酸リチウムであれば、146mAh/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。
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:1C)で定電流放電し、縦軸にセル電圧(V)、横軸に放電時間(h)をとり、放電曲線を作成し、正極用電極板の放電容量(mAh)を求め、当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。上記で行なった定電流(1300μA)(放電レート:1C、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50C、100Cにおいても、同様にして各々、定電流放電試験を行なった。尚、上記1Cにおける初期充放電試験において測定した電極の放電容量を、電極容量(μAh)として、表2に示した。
<1C1000サイクル特性試験>
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。
[実施例2]
(アンカー層の形成)
実施例1と同様に、集電体であるアルミ板にアンカー層を形成した。
(電極活物質層の形成)
金属元素含有化合物として、Al(NO・9HOを10g用い、水50gに加えて混合し、さらにメチルセルロース(信越化学工業(株)製、商品名:60SH4000)を3g加え、さらに正極活物質粒子としてLiMn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、導電助剤として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。
そして上記正極活物質層形成液を、集電体上に形成したアンカー層上へ、乾燥後の塗工量が90g/mとなるように塗布し、150℃、15分乾燥後にプレス機でプレスし、前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、大気雰囲気下、室温から450℃まで15分かけて除々に加熱して、金属結着材として酸化アルミニウムを含む電極活物質層を備える正極板を作製し、これを実施例2とした。電極活物質層の膜厚は表1に示す。
[実施例3]
(アンカー層の形成)
実施例1と同様に、集電体であるアルミ板にアンカー層を形成した。
(電極活物質層の形成)
金属元素含有化合物として、Li(CHCOO)・2HOを1.6g、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、さらに正極活物質粒子としてLiMn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、導電助剤として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。
そして上記正極活物質層形成液を、集電体に形成したアンカー層上へ、乾燥後の塗工量が90g/mとなるように塗布し、150℃、15分乾燥後にプレス機でプレスし、前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、大気雰囲気下、室温から400℃まで15分かけて除々に加熱して、金属結着材としてマンガン酸リチウムを含む電極活物質層を備える正極板を作製した。電極活物質層の膜厚は表1に示す。
[実施例4]
(アンカー層の形成)
リチウム挿入脱離反応を示さない金属酸化物を含むアンカー層を生成する原料(溶質)としてMn(NO・6HO[分子量:287.04]を29g用い、これをメタノール40gに加えて溶解させ、さらにポリエチレングリコール400を40g加え、エクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で5000rpmの回転数で15分間攪拌することによってアンカー層形成液を調製した。
そして、集電体として厚さ15μmのアルミ板を準備し、最終的に得られるアンカー層の厚みが0.05μmとなる量で、当該集電体の一面側に上記にて調製したアンカー層形成液をミヤバーで塗布してアンカー層形成用塗膜を形成した。
次に、表面にアンカー層形成用塗膜が形成された集電体を、常温の状態の電気炉内に設置し、大気雰囲気下、目的の温度である450℃まで10分かけて昇温させ、電気炉内から取り出し、集電体上にアンカー層を形成した。アンカー層の膜厚は表1に示す。
(電極活物質層の形成)
実施例1と同様に正極活物質層形成液を調整し、これを用いて実施例1と同様に上記アンカー層上に、正極活物質層を形成し、正極板を作製し、これを実施例4とした。
[実施例5]
(アンカー層の形成)
リチウム挿入脱離反応を示さない金属酸化物を含むアンカー層を生成する原料(溶質)として硝酸ニッケル[分子量:290]を20g用い、これらの原料をメタノール36gに加えて溶解させ、さらにポリエチレングリコール400を42g加え、エクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で5000rpmの回転数で15分間攪拌することによってアンカー層形成液を調製した。
そして、集電体として厚さ15μmのアルミ板を準備し、最終的に得られるアンカー層の厚みが3μmとなる量で、当該集電体の一面側に上記にて調製したアンカー層形成液をミヤバーで塗布してアンカー層形成用塗膜を形成した。
次に、表面にアンカー層形成用塗膜が形成された集電体を、常温の状態の電気炉内に設置し、大気雰囲気下、目的の温度である550℃まで10分かけて昇温させ、電気炉内から取り出し、集電体上にアンカー層を形成した。アンカー層の膜厚は表1に示す。
(電極活物質層の形成)
正極活物質粒子として、平均粒径10μmの正極活物質LiCを10g用いたこと以外は、実施例1と同様に電極活物質層を形成して正極板を得て、これを実施例5とした。
[実施例6]
(アンカー層の形成)
リチウム挿入脱離反応可能な金属酸化物を含むアンカー層を生成する原料(溶質)としてLi(CHCOO)・2HO[分子量:102.02]:10gとチタンジオクチロキシビス(オクチレングリコレート)[分子量:548]:40gとを用い、これらと、ポリエチレングリコール(PEG)200:40gと、メタノール:100gを加えたものとを混合し、エクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で7000rpmの回転数で10分間攪拌することによってアンカー層形成液を調製した。
そして、集電体として厚さ15μmのアルミ板を準備し、最終的に得られるアンカー層の厚みが0.01μmとなる量で、当該集電体の一面側に上記にて調製したアンカー層形成液をミヤバーで塗布してアンカー層形成用塗膜を形成した。
次に、表面にアンカー層形成用塗膜が形成された集電体を、常温の状態の電気炉内に設置し、酸素雰囲気にて、目的の温度である550℃まで10分かけて昇温させ、室温まで下がるのをまって電気炉内から取り出し、集電体上にアンカー層を形成した。アンカー層の厚みは、表1に示す。
(電極活物質層の形成)
平均粒径0.3μmの負極活物質チタン酸リチウムを10gと、樹脂製結着材としてPVDF(クレハ社製、KF#1100)1.3gとを、NMP(三菱化学社製、N−メチルピロリドン)に加えて分散させ、固形分濃度が55重量%となるようにエクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で7000rpmの回転数で15分間攪拌して、スラリー状の負極活物質層用塗工組成物を調製した。
そして上記負極活物質層用塗工組成物を、上述のとおり形成したアンカー層上へ、乾燥後の塗工量が65g/mとなるように塗布し、これを、オーブンを用いて、130℃の大気雰囲気下で20分間、乾燥を行った後、プレス機でプレスし、集電体上に負極板用の電極活物質層を形成し、これを実施例6とした。電極活物質層の膜厚は表1に示す。
[実施例7]
(アンカー層の形成)
実施例6と同様に、集電体であるアルミ板にアンカー層を形成した。
(電極活物質層の形成)
金属元素含有化合物として、Mn(NO・6HO[分子量:287.04]を29g用い、負極活物質として平均粒径0.3μmの負極活物質チタン酸リチウムを40g用い、これらをメタノール40gに加えて、さらにポリエチレングリコール400を40g加え、エクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で5000rpmの回転数で15分間攪拌することによって負極活物質層形成液を調製した。
そして上記負極活物質層形成液を、集電体上に形成したアンカー層上へ、乾燥後の塗工量が63g/mとなるように塗布し、150℃、15分乾燥後にプレス機でプレスし、次いで、常温の状態の電気炉内に設置し、酸素雰囲気にて、目的の温度である540℃まで30分かけて昇温させ、室温まで下がるのをまって電気炉内から取り出し、金属結着材として酸化マンガンを含む電極活物質層を備える負極板を作製し、これを実施例7とした。電極活物質層の膜厚は表1に示す。
[実施例8]
(アンカー層の形成)
実施例6と同様に、集電体であるアルミ板にアンカー層を形成した。
(電極活物質層の形成)
金属元素含有化合物として、Li(CHCOO)・2HO[分子量:102.02]:10gとチタンジオクチロキシビス(オクチレングリコレート)[分子量:548]:40gとを用い、これらと、平均粒径0.3μmの負極活物質チタン酸リチウムを40gと、ポリエチレングリコール(PEG)200を40gと、メタノールを100gとを混合し、エクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で7000rpmの回転数で15分間攪拌して、負極活物質層形成液を調製した。
そして上記負極活物質層形成液を、集電体に形成したアンカー層上へ、乾燥後の塗工量が65g/mとなるように塗布し、150℃、15分乾燥後にプレス機でプレスし、次いで、常温の状態の電気炉内に設置し、酸素雰囲気にて、目的の温度である540℃まで30分かけて昇温させ、室温まで下がるのをまって電気炉内から取り出し、金属結着材としてチタン酸リチウムを含む電極活物質層を備える負極板を得て、これを実施例8とした。電極活物質層の膜厚は表1に示す。
[実施例9]
(アンカー層の形成)
リチウム挿入脱離反応を示さない金属酸化物を含むアンカー層を生成する原料(溶質)としてCa(NO・4HO[分子量:290.79]を40g用い、これを、ポリエチレングリコール(PEG)200を40gと、メタノールを100gとを加えたものに混合し、エクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で7000rpmの回転数で15分間攪拌することによってアンカー層形成液を調製した。
そして、集電体として厚さ10μmの銅板を準備し、最終的に得られるアンカー層の厚みが0.3μmとなる量で、当該集電体の一面側に上記にて調製したアンカー層形成液をミヤバーで塗布してアンカー層形成用塗膜を形成した。
次に、表面にアンカー層形成用塗膜が形成された集電体を、常温の状態の電気炉内に設置し、窒素雰囲気にて、目的の温度である440℃まで30分かけて昇温させ、室温まで下がるのをまって電気炉内から取り出し、集電体上にアンカー層を設けた。
(電極活物質層の形成)
実施例6と同様に負極活物質層形成液を調整し、これを用いて実施例6と同様に上記アンカー層上に、負極活物質層を形成し、負極板を作製し、これを実施例9とした。
[実施例10]
(アンカー層の形成)
リチウム挿入脱離反応を示さない金属酸化物を含むアンカー層を生成する原料(溶質)として、Ni(NO・6HO[分子量:290.79]を40g用い、これを、ポリエチレングリコール(PEG)200を40gと、メタノールを100gとを加えたものに混合し、エクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で7000rpmの回転数で10分間攪拌することによってアンカー層形成液を調製した。
そして、集電体として厚さ10μmの銅板を準備し、最終的に得られるアンカー層の厚みが1μmとなる量で、当該集電体の一面側に上記にて調製したアンカー層形成液をミヤバーで塗布してアンカー層形成用塗膜を形成した。
次に、表面にアンカー層形成用塗膜が形成された集電体を、常温の状態の電気炉内に設置し、窒素雰囲気にて、目的の温度である240℃まで30分かけて昇温させ、室温まで下がるのをまって電気炉内から取り出し、集電体上にアンカー層を設けた。アンカー層の厚みは、表1に示す。
(電極活物質層の形成)
平均粒径12μmの負極活物質グラファイトを10gと、樹脂製結着材として用いるPVDF(クレハ社製、KF#1100)1.3gとに、NMP(三菱化学社製、N−メチルピロリドン)を加えて、分散させ、固形分濃度が55重量%となるようにエクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で7000rpmの回転数で15分間攪拌して、スラリー状の負極活物質層用塗工組成物を調製した。
そして上記負極活物質層用塗工組成物を、上述のとおり形成したアンカー層上へ、乾燥後の塗工量が28-g/mとなるように塗布し、これを、オーブンを用いて、130℃の大気雰囲気下で10分間、乾燥を行ない、次いで、形成された電極活物質層の厚みが、約14μmとなるように、ロールプレス機を用いてプレスした後、所定の大きさ(直径15mmの円板)に裁断し、70℃にて300分間、真空乾燥させて負極板を作製し、これを実施例10とした。
[比較例1〜4]
アンカー層を設けなかったこと以外は、実施例1と同様に正極板を作製し、これを比較例1とした。
アンカー層を設けなかったこと以外は、実施例2と同様に正極板を作製し、これを比較例2とした。
アンカー層を設けなかったこと以外は、実施例6と同様に負極板を作製し、これを比較例3とした。
アンカー層を設けなかったこと以外は、実施例8と同様に負極板を作製し、これを比較例4とした。
尚、上記比較例1〜4について、電極活物質層の厚みを表1に示した。
Figure 2012248436
Figure 2012248436
1 アルカリイオン二次電池用電極板
2、2’、2’’ 集電体
3 アンカー層
4 活物質粒子
5 結着材
6 電極活物質層
7 集電基材
8 導電性層
9 断続層
10、10’、10’’、10’’’ アルカリイオン二次電池用電極板
11 集電体
12 電極活物質層
13 アンカー層
14 本発明の正極板
15 集電体
16 電極活物質層
17 アンカー層
18 本発明の負極板
21 非水電解液リチウムイオン二次電池
22 セパレータ
23、23’ 外装
24 非水電解液
25 固体電解質リチウムイオン二次電池
26 固体電解質
27 外装
31 電池パック
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
101、102、103、103’ 表面

Claims (6)

  1. 集電体と、
    上記集電体上に直接または間接に設けられるアンカー層と、
    上記アンカー層上に直接または間接に設けられる電極活物質層と、を備え、
    上記アンカー層は金属酸化物を含み、上記金属酸化物同士が互いに接合することにより形成されており、
    上記電極活物質層は活物質粒子および結着材を含み、上記結着材により活物質粒子同士が結着されており、
    上記アンカー層は、上記集電体上であって直接に接する基材面に対し上記金属酸化物が結着することによりに積層されており、
    上記電極活物質層は、上記アンカー層上であって直接に接する基材面に対し上記結着材が結着することにより積層されていることを特徴とするアルカリ金属イオン二次電池用電極板。
  2. 上記金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離反応可能な金属酸化物であることを特徴とする請求項1に記載のアルカリ金属イオン二次電池用電極板。
  3. 正極板と、負極板と、電解質とを少なくとも備えたアルカリ金属イオン二次電池であって、
    上記正極板および負極板の少なくともいずれか一方が、
    集電体と、
    上記集電体上に設けられるアンカー層と、
    上記アンカー層上に設けられる電極活物質層と、を備え、
    上記アンカー層は金属酸化物を含み、上記金属酸化物同士が互いに接合することにより形成されており、
    上記電極活物質層は活物質粒子および結着材を含み、上記結着材により活物質粒子同士が結着されており、
    上記アンカー層は上記集電体上に、上記金属酸化物の結着作用により直接または間接に積層されており、
    上記電極活物質層は上記アンカー層上に、上記結着材の結着作用により直接または間接に積層されているアルカリ金属イオン二次電池用電極板であることを特徴とするアルカリ金属イオン二次電池。
  4. 上記金属酸化物が、アルカリ金属イオン挿入脱離反応可能な金属酸化物であることを特徴とする請求項3に記載のアルカリ金属イオン二次電池。
  5. 収納ケースと、正極端子および負極端子を備えるアルカリ金属イオン二次電池と、過充電および過放電保護機能を有する保護回路とを少なくとも備え、上記収納ケースに上記アルカリ金属イオン二次電池および上記保護回路が収納されている電池パックにおいて、
    上記アルカリ金属イオン二次電池が、正極板と、負極板と、電解質とを少なくとも備えたアルカリ金属イオン二次電池であり、
    上記正極板および負極板の少なくともいずれか一方が、
    集電体と、
    上記集電体上に設けられるアンカー層と、
    上記アンカー層上に設けられる電極活物質層と、を備え、
    上記アンカー層は金属酸化物を含み、上記金属酸化物同士が互いに接合することにより形成されており、
    上記電極活物質層は活物質粒子および結着材を含み、上記結着材により活物質粒子同士が結着されており、
    上記アンカー層は上記集電体上に、上記金属酸化物の結着作用により直接または間接に積層されており、
    上記電極活物質層は上記アンカー層上に、上記結着材の結着作用により直接または間接に積層されているアルカリ金属イオン二次電池用電極板であることを特徴とする電池パック。
  6. 上記金属酸化物が、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5に記載の電池パック。
JP2011119723A 2011-05-27 2011-05-27 アルカリ金属イオン二次電池用電極板、アルカリ金属イオン二次電池、および電池パック Withdrawn JP2012248436A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011119723A JP2012248436A (ja) 2011-05-27 2011-05-27 アルカリ金属イオン二次電池用電極板、アルカリ金属イオン二次電池、および電池パック

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011119723A JP2012248436A (ja) 2011-05-27 2011-05-27 アルカリ金属イオン二次電池用電極板、アルカリ金属イオン二次電池、および電池パック

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012248436A true JP2012248436A (ja) 2012-12-13

Family

ID=47468693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011119723A Withdrawn JP2012248436A (ja) 2011-05-27 2011-05-27 アルカリ金属イオン二次電池用電極板、アルカリ金属イオン二次電池、および電池パック

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012248436A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013172007A1 (ja) * 2012-05-16 2013-11-21 株式会社豊田自動織機 非水電解質二次電池正極用集電体、その製造方法、非水電解質二次電池用正極及び非水電解質二次電池
WO2014142078A1 (ja) * 2013-03-14 2014-09-18 株式会社 東芝 バッテリーシステム
WO2015115201A1 (ja) * 2014-01-29 2015-08-06 日本ゼオン株式会社 電気化学素子用電極及び電気化学素子
JPWO2017135323A1 (ja) * 2016-02-01 2018-02-08 株式会社東芝 二次電池、組電池、電池パック、及び車両
US10727540B2 (en) 2016-02-01 2020-07-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Secondary battery, battery module, battery pack and vehicle
CN111566849A (zh) * 2018-02-05 2020-08-21 富士胶片株式会社 全固态二次电池用电极片及全固态二次电池以及全固态二次电池用电极片及全固态二次电池的制造方法
JPWO2020054224A1 (ja) * 2018-09-14 2021-08-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 二次電池用正極及び二次電池
JPWO2020059450A1 (ja) * 2018-09-18 2021-08-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 二次電池用スラリー、二次電池用正極、及び二次電池

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013172007A1 (ja) * 2012-05-16 2013-11-21 株式会社豊田自動織機 非水電解質二次電池正極用集電体、その製造方法、非水電解質二次電池用正極及び非水電解質二次電池
WO2014142078A1 (ja) * 2013-03-14 2014-09-18 株式会社 東芝 バッテリーシステム
CN104956514A (zh) * 2013-03-14 2015-09-30 株式会社东芝 蓄电池系统
JP6049856B2 (ja) * 2013-03-14 2016-12-21 株式会社東芝 バッテリーシステム
JPWO2014142078A1 (ja) * 2013-03-14 2017-02-16 株式会社東芝 バッテリーシステム
US10741896B2 (en) 2013-03-14 2020-08-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Battery system
WO2015115201A1 (ja) * 2014-01-29 2015-08-06 日本ゼオン株式会社 電気化学素子用電極及び電気化学素子
JPWO2015115201A1 (ja) * 2014-01-29 2017-03-23 日本ゼオン株式会社 電気化学素子用電極及び電気化学素子
CN107925131A (zh) * 2016-02-01 2018-04-17 株式会社东芝 二次电池、组电池、电池包及车辆
JP2018092955A (ja) * 2016-02-01 2018-06-14 株式会社東芝 二次電池、組電池、電池パック、及び車両
US10727540B2 (en) 2016-02-01 2020-07-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Secondary battery, battery module, battery pack and vehicle
JPWO2017135323A1 (ja) * 2016-02-01 2018-02-08 株式会社東芝 二次電池、組電池、電池パック、及び車両
CN111566849A (zh) * 2018-02-05 2020-08-21 富士胶片株式会社 全固态二次电池用电极片及全固态二次电池以及全固态二次电池用电极片及全固态二次电池的制造方法
CN111566849B (zh) * 2018-02-05 2023-07-07 富士胶片株式会社 全固态二次电池用电极片及全固态二次电池以及两者的制造方法
JPWO2020054224A1 (ja) * 2018-09-14 2021-08-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 二次電池用正極及び二次電池
JP7378092B2 (ja) 2018-09-14 2023-11-13 パナソニックIpマネジメント株式会社 二次電池用正極及び二次電池
JPWO2020059450A1 (ja) * 2018-09-18 2021-08-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 二次電池用スラリー、二次電池用正極、及び二次電池
JP7336772B2 (ja) 2018-09-18 2023-09-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 二次電池用スラリー、二次電池用正極、及び二次電池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8940440B2 (en) Lithium ion secondary battery active material, lithium ion secondary battery electrode, lithium ion secondary battery, electronic device, electric power tool, electric vehicle, and power storage system
JP5757148B2 (ja) リチウムイオン二次電池用負極活物質及びその負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池
CN105934846B (zh) 电器件
JP2012248436A (ja) アルカリ金属イオン二次電池用電極板、アルカリ金属イオン二次電池、および電池パック
JP2009043477A (ja) 正極活物質、これを用いた正極および非水電解質電池
JP5212394B2 (ja) 非水電解液二次電池用電極板の製造方法
JP4957931B2 (ja) 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、及び電池パック
JP2012094405A (ja) 非水電解液二次電池用活物質、非水電解液二次電池用正極板、及び非水電解液二次電池、並びに電池パック
JP4811613B2 (ja) 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池用電極板の製造方法、および非水電解液二次電池
JP6252604B2 (ja) 電気デバイス
JP2012094355A (ja) 非水電解液二次電池、および電池パック
JP2012079651A (ja) 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、および電池パック
JP2022547282A (ja) 電池システム、その使用方法、およびそれを含む電池パック
JP4775605B2 (ja) 非水電解液二次電池用電極板の製造方法
JP2012190726A (ja) 非水電解液二次電池用負極板、非水電解液二次電池、および電池パック
JP4924763B1 (ja) 非水電解液二次電池用正極板、非水電解液二次電池、および非水電解液二次電池用正極板の製造方法、並びに電池パック
JP2014078418A (ja) 二次電池用正極とその製造方法及び非水系二次電池
JP2012094351A (ja) 非水電解液二次電池用正極板、非水電解液二次電池、および非水電解液二次電池用正極板の製造方法、並びに電池パック
JP2010086712A (ja) 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池用電極板の製造方法、および非水電解液二次電池
JP2012049136A (ja) 非水電解液二次電池用電極板および非水電解液二次電池
JP2011003554A (ja) 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池用電極板の製造方法、および非水電解液二次電池
JP2012094338A (ja) 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、及び電池パック
JP2011003555A5 (ja)
JP2012094334A (ja) 非水電解液二次電池用正極板、非水電解液二次電池、電池パック、非水電解液二次電池用正極板の製造方法、および正極用電極活物質層の形成方法
JP2012190727A (ja) 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、および電池パック

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140805