JP2013033692A - リチウムイオン二次電池の負極用バインダ及びその負極用バインダを用いたリチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アクリル酸とスチレンスルホン酸のアルカリ金属塩との共重合体を負極用バインダとする。スチレンスルホン酸のアルカリ金属塩はイオン伝導性が高いため、電極内部抵抗が低減され負荷特性が向上する。またスチレンスルホン酸のアルカリ金属塩は中和型モノマーであるので、Liイオンと反応するカルボキシル基が減少し不可逆容量が低減されるため初期効率と充放電容量が向上する。
【選択図】 図1
Description
攪拌機と、温度計と、冷却管と、留出管と、窒素ガス導入管とを備えた0.5リットルのフラスコに、15.0mLのアクリル酸と、15.6gのスチレンスルホン酸ナトリウムとを混合して溶解し、さらに0.280gの2,2'-アゾビス[2-(2-イミダリン-2-イル)プロペン]・塩酸塩を添加して溶解した後、窒素ガス雰囲気下にて45.0℃で5.0時間撹拌して反応させた。反応終了後、0.3Lのアセトンを混合したところ、白色沈殿を得た。この白色沈殿物を130℃で1.5時間真空乾燥し、負極バインダ用ポリマーを得た。
一方、SiO粉末(シグマ・アルドリッチ・ジャパン社製、平均粒径5μm)を900℃で2時間熱処理し、平均粒径5μmのSiOx粉末を調製した。この熱処理によって、SiとOとの比が概ね1:1の均質な固体の一酸化ケイ素SiOであれば、固体の内部反応によりSi相とSiO2相の二相に分離する。分離して得られるSi相は非常に微細である。
上記したポリマー溶液を固形分として15質量部と、上記SiOx粉末48質量部と、導電助剤としての黒鉛粉末34.4質量部とケッチェンブラック(KB)粉末2.6質量部と、を混合し、スラリーを調製した。スラリー中の各成分の組成比は固形分として、SiOx粉末:黒鉛粉末:ケッチェンブラック:バインダ(ポリマー)=48:34.4:2.6:15である。このスラリーを、厚さ18μmの電解銅箔(集電体)の表面にドクターブレードを用いて塗布し、銅箔上に負極活物質層を形成した。
負荷特性の測定にはラミネートセル電池を作製し、初期効率及び充放電容量の測定にはコインセル電池を作製した。
上記の手順で作製した電極を評価極として用い、リチウムイオン二次電池(ハーフセル)を作製した。対極は、金属リチウム箔(厚さ500μm)とした。
上記の手順で作製した電極を評価極として用い、リチウムイオン二次電池(ハーフセル)を作製した。対極には、活物質としてのLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2が88質量部と、導電助剤としてのケッチェンブラック(KB)が6質量部と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデンが6質量部と、を含む混合スラリーをアルミニウム箔上に塗布して乾燥させたものを用いた。
[比較例1]
負極用バインダとしてポリアクリル酸(「H-AS」日本触媒社製)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてポリマー溶液を調製した。ポリマー溶液中のポリマーは、アクリル酸が100モル%の単独重合体であり、GPCによって測定されたその質量平均分子量は700,000であった。
実施例1及び比較例1のリチウムイオン二次電池のそれぞれに対して、表1に示す条件で充放電試験を行った。
実施例1及び比較例1のリチウムイオン二次電池のそれぞれに対して、表2に示す条件で充放電試験を行った。
Claims (6)
- アクリル酸及びメタクリル酸よりなる群から選ばれる第一モノマーと、スチレンスルホン酸のアルカリ金属塩から選ばれる第二モノマーと、を共重合させてなるポリマーからなることを特徴とするリチウムイオン二次電池の負極用バインダ。
- 第一モノマーと第二モノマーとの共重合割合は、モル比で第一モノマー/第二モノマー=99/1〜50/50の範囲である請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の負極用バインダ。
- 第一モノマーはアクリル酸であり、第二モノマーはスチレンスルホン酸ナトリウムである請求項1又は請求項2に記載のリチウムイオン二次電池の負極用バインダ。
- 活物質層をもつ負極を有するリチウムイオン二次電池であって、該活物質層には請求項1〜3のいずれかに記載の負極用バインダが含まれていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
- 前記活物質層には、SiOx(0.3≦x≦1.6)で表されるケイ素酸化物からなる負極活物質を含む請求項4に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記負極にはリチウムがプリドーピングされている請求項4又は請求項5に記載のリチウムイオン二次電池。
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