JP2013239378A - 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、電池パック、及び非水電解液二次電池用電極板の製造方法 - Google Patents

非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、電池パック、及び非水電解液二次電池用電極板の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2013239378A
JP2013239378A JP2012112529A JP2012112529A JP2013239378A JP 2013239378 A JP2013239378 A JP 2013239378A JP 2012112529 A JP2012112529 A JP 2012112529A JP 2012112529 A JP2012112529 A JP 2012112529A JP 2013239378 A JP2013239378 A JP 2013239378A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active material
electrode active
negative electrode
secondary battery
current collector
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.)
Granted
Application number
JP2012112529A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6074914B2 (ja
Inventor
Akira Fujiwara
亮 藤原
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 JP2012112529A priority Critical patent/JP6074914B2/ja
Publication of JP2013239378A publication Critical patent/JP2013239378A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6074914B2 publication Critical patent/JP6074914B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

【課題】出力特性に優れ、アルカリ金属イオンの挿入時に体積が膨張する材料を電極活物質の材料として用いた場合であってもサイクル特性の低下を防止でき、この防止効果を長期にわたって維持することのできる非水電解液二次電池用電極板、およびこれを使った非水電解液二次電池や電池パック、並びに上記効果を奏する非水電解液二次電池用電極板の製造方法を提供すること。
【解決手段】集電体と、集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、電極活物質層は、電極活物質粒子と結着物質を含有しており、前記電極活物質粒子と前記集電体、および前記電極活物質粒子同士は、前記結着物質によって固着されており、前記結着物質は、ポリマーを含み、前記電極活物質層の赤外吸収スペクトルを測定したときに得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1である。
【選択図】図１

Description

本発明は、非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、電池パック、及び非水電解液二次電池用電極板の製造方法に関する。
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池は、高エネルギー密度、高電圧を有し、また充放電時にいわゆるメモリ効果と呼ばれる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、ノート型パソコン、ポータブル機器など様々な分野で用いられている。
現在、地球温暖化防止の対策として、世界規模でＣＯ2排出抑制の取り組みが行われて
いるなかで、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、ＣＯ2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駆動力として非水電解液二次電池を利用することができれば、ガソリンに依存する必要がなく、ＣＯ2削減に大いに寄与することができ、地球温暖化防止に大
いに貢献することができる。一方で、次世代クリーンエネルギー自動車の駆動力として非水電解液二次電池が利用されるためには、長期にわたって安定的な使用が可能であることが必要とされている。
現在、各種の提案がされている非水電解液二次電池は、正極板、負極板、セパレータ、及び非水電解液から構成される。正極板としては、金属箔などの集電体表面に、正極活物質粒子が固着されてな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、銅やアルミニウムなどの集電体表面に、各種炭素材料を含む負極活物質粒子が固着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、特許文献１）。
ケイ素系、スズ等系の材料は、炭素材料と比較して、理論容量が高いことが知られており、炭素材料にかわる負極活物質粒子の材料として注目を集めている。一方で、ケイ素系、スズ系の材料を含む負極活物質に、アルカリ金属イオン、例えば、リチウムイオンが電気化学的に挿入されると、その体積が３〜４倍程度に膨張し、放電時には収縮するため、充放電を繰り返すと活物質粒子が微粉化する場合がある。また、充放電時に電極が膨張収縮することにより負極板にクラックが発生する場合や、負極集電体と、ケイ素系、スズ系の材料を含む負極活物質を含む負極活物質層との固着界面が破壊される場合等が生ずる場合があり、サイクル特性の低下が生じやすいといった課題を有する。
上記の課題を解決するためには、集電体と電極活物質層、電極活物質粒子同士の固着強度を向上させることが望ましいと考えられており、例えば、特許文献２には、密着力や引張強度を高めることができる電池電極用バインダーが提案されている。
特開２００６−３１００１０号公報 特開平１１−１５８２７７号公報
しかしながら、バインダーに含まれる有機物は、抵抗成分として作用することから、結着物質であるバインダーの存在、特に密着力を向上させるためにバインダーを多く用いた場合には、出力特性が低下することとなる。一方で、バインダーの量を減らした場合には、上記ケイ素系、スズ等系の材料を負極活物質の材料として用いた場合に、サイクル特性の低下を防止することができない。
本発明は、このような状況下に鑑みてなされたものであり、出力特性に優れ、アルカリ金属イオンの挿入時に体積が膨張する材料を電極活物質の材料として用いた場合であってもサイクル特性の低下を防止でき、この防止効果を長期にわたって維持することのできる非水電解液二次電池用電極板、およびこれを使った非水電解液二次電池や電池パック、ならびに上記効果を奏する非水電解液二次電池用電極板の製造方法を提供することを主たる課題とする。
上記課題を解決するための本発明は、集電体と、前記集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、前記電極活物質層は、電極活物質粒子と結着物質を含有しており、前記電極活物質粒子と前記集電体、および前記電極活物質粒子同士は、前記結着物質によって固着されており、前記結着物質は、ポリマーを含み、前記電極活物質層の赤外吸収スペクトルを測定したときに得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1であることを特徴とする。
上記発明において、前記電極活物質粒子は、ケイ素、ケイ素合金、酸化ケイ素、スズ、スズ合金、酸化スズの群から選択される１種以上を含んでいてもよい。
また、上記課題を解決するための本発明は、電極板と、セパレータと、非水電解液と、を少なくとも備える非水電解液二次電池であって、前記電極板は、集電体と、前記集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層を備え、前記電極活物質層は、電極活物質粒子と結着物質を含有しており、前記電極活物質粒子と前記集電体、および前記電極活物質粒子同士は、前記結着物質によって固着されており、前記結着物質は、ポリマーを含み、前記電極活物質層の赤外吸収スペクトルを測定したときに得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1であることを特徴とする。
また、上記課題を解決するための本発明は、収納ケースと、正極端子および負極端子を備える非水電解液二次電池と、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、前記収納ケースに非水電解液二次電池および前記保護回路が収納されて構成される電池パックであって、前記非水電解液二次電池は、電極板と、セパレータと、非水電解液と、を少なくとも備え、前記電極板は、集電体と、前記集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層を備え、前記電極活物質層は、電極活物質粒子と結着物質を含有しており、前記電極活物質粒子と前記集電体、および前記電極活物質粒子同士は、前記結着物質によって固着されており、前記結着物質は、ポリマーを含み、前記電極活物質層の赤外吸収スペクトルを測定したときに得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1であることを特徴とする。
また、上記課題を解決するための本発明は、非水電解液二次電池用電極板の製造方法であって、電極活物質粒子と、ポリマーと、ケイ素元素含有化合物と、が含有される電極活物質層形成液を、集電体上の少なくとも一部に塗布して塗膜を形成する塗工工程と、前記塗膜を、ケイ素元素含有化合物が熱分解する温度以上で加熱する加熱工程と、を含み、前記加熱工程では、ポリマーを含む結着物質によって、集電体と負極活物質粒子、及び負極活物質粒子同士が固着され、赤外吸収スペクトルを測定したときに得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1である負極活物質層が形成されることを特徴とする。
本発明の非水電解液二次電池用電極板によれば、出力特性に優れ、アルカリ金属イオンの挿入時に体積が膨張する材料を電極活物質の材料として用いた場合であってもサイクル特性の低下を防止でき、この防止効果を長期にわたって維持することができる。また、本発明の電極板を用いた非水電解液二次電池、電池パックにあっても前記と同様の効果を奏することができる。また、本発明の非水電解液二次電池用電極板の製造方法によれば、上記効果を奏する非水電解液二次電池用電極板を得ることができる。
本発明の非水電解液二次電池用電極板の断面図である。 本発明の非水電解液二次電池の一例を示す概略図である。 本発明の電池パックの一例を示す断面分解図である。
以下、本発明の非水電解液二次電池用電極板、当該電極板を用いた非水電解液二次電池と電池パックについて説明する。
図１に示すように、本発明の非水電解液二次電池用電極板は、集電体１と、当該集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層２とから構成される。
ここで、本発明の非水電解液二次電池用電極板１０は、集電体１と、当該集電体１の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層２とから構成される上記構成において、電極活物質層２は、電極活物質粒子２１と結着物質２２を含有しており、電極活物質粒子２１と集電体１、および電極活物質粒子２１同士は、ポリマーを含む結着物質２２によって固着されている。そしてさらに電極活物質層２の赤外吸収スペクトルを測定したときに得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1であることに特徴を有している。
上記特徴を有する非水電解液二次電池用電極板１０によれば、ポリマーを含む結着物質によって、電極活物質粒子２１と集電体１、および電極活物質粒子２１同士が固着され、さらに、電極活物質層に存在するＳｉ−Ｏ結合によって、電極活物質粒子２１と集電体１、および電極活物質粒子２１同士が補強的に固着されていることから、Ｓｉ−Ｏ結合が存在している分だけ、電極活物質粒子２１と集電体１、および電極活物質粒子２１同士を強固に固着させることができる。また、Ｓｉ−Ｏ結合を存在せしめる分だけ、ポリマーを含む結着物質の含有量を減少させることもでき、出力特性を向上せしめることができる。
本発明では、電極活物質層が、ケイ素元素および酸素元素を含有し、さらにはこれらの元素同士は電極活物質層中で互いに結合（Ｓｉ−Ｏ結合）していることは分かるが、当該結合が結着物質にどのように作用しているのか、つまり、電極活物質粒子と集電体、および電極活物質粒子同士の固着にどのように作用しているのかは必ずしも明確ではない。しかしながら、電極活物質層中に、上記範囲の半値半幅の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークをもつＳｉ−Ｏ結合が存在していることにより、結果として電極活物質層２と集電体１との密着性が向上しているものと推察される。
なお、電極活物質層中にシランカップリング剤を含有せしめた場合などにも、Ｓｉ−Ｏ結合のピークを確認することができるが、本発明は、単純にシランカップリング剤等を含有せしめ、シランカップリング剤の通常の効果によって、電極活物質粒子２１と集電体１、および電極活物質粒子２１同士の補強的な固着を行っているものではない。例えば、特開２００６−１９６３３８号公報には、シランカップリング剤を、無機物である負極活物質と、有機物である結着物質との橋渡しの役割として用いる技術が開示されているが、本発明は、この技術思想とは全く異なるものである。このことは、シランカップリング剤のＳｉ−Ｏ結合の１０００〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、本発明の範囲外である３０ｃｍ-1未満であることからも明らかである。
本発明の非水電解液二次電池用電極板（以下、本発明の電極板という場合がある。）は、非水電解液二次電池の正極板としても負極板としても用いることができる。以下に、負極板として用いる場合を中心に詳細に説明する。なお、以下の説明にあっては、負極に用いられる本発明の電極板を負極板、正極に用いられる本発明の電極板を正極板と記載し、これを構成する電極活物質層や電極活物質粒子等についても、正極活物質層、正極活物質粒子、負極活物質層、負極活物質粒子など、正負の極性を明確にして記載する場合がある。
＜＜負極板＞＞
図１は、本発明の非水電解液二次電池用負極板の断面図である。図１に示すように、負極板１０は、負極集電体１上に負極活物質層２を備えた構成をとっている。
＜負極集電体＞
負極集電体１について特に限定はなく、非水電解液二次電池用負極板に用いられる従来公知の負極集電体を適宜選択して用いることができる。例えば、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た負極集電体を好ましく用いることができる。また、負極集電体には、その表面に導電性を担保するための物質が積層されたものや、何らかの表面処理がなされたものも含まれる。その表面に表面加工処理がなされている負極集電体１としては、導電性物質が集電機能を有する材料の表面に積層された負極集電体、化学研磨処理、コロナ処理、酸素プラズマ処理がなされた負極集電体等が挙げられる。すなわち、負極集電体１には、集電機能を有する材料のみから形成される集電体のみならず、その表面に導電性を担保するための物質が積層されたものや、何らかの表面処理がなされたものも含まれる。また、本発明でいう集電体の表面とは、集電機能を有する材料のみから形成される集電体１にあっては、集電機能を有する材料の表面をいい、集電機能を有する材料の表面の全体に表面加工処理や、導電性物質が積層されている場合にあっては、該表面加工処理面や、導電性物質の表面をいう。また、集電機能を有する材料の表面の一部に表面加工処理や、導電性物質が積層されている場合にあっては、表面加工処理面や、導電性物質の表面、または、これらの表面加工処理又は導電性物質が積層されていない部分（つまり、集電機能を有する材料表面）をいう。
負極集電体１の厚みは、一般に非水電解液二次電池用負極板の負極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、５〜２００μｍであることが好ましく、１０〜５０μｍであることがより好ましい。
＜負極活物質層＞
負極活物質層２は、負極活物質粒子２１と、負極活物質粒子２１と集電体１、および負極活物質粒子２１同士を固着させるための結着物質２２とを含有している。
負極活物質層２の層厚について特に限定はないが、レート特性を向上させつつも高容量を得るためには、層厚は、５０μｍ以下であることが好ましい。負極活物質層の層厚を当該範囲とすることで、負極活物質層と負極集電体との距離を短くすることができ負極板のインピーダンスを下げることができる。
また、負極活物質層２は、非水電解液が浸透可能な程度に空隙が存在していることが好ましく、空隙率が１０％以上７０％以下であることが好ましい。なお、負極活物質層２、及び後述する正極活物質層の空隙率の測定は、島津製作所製 オートポアＩＶ ９５００等で測定可能である。以下、負極活物質粒子２１、結着物質２２について具体的に説明する。
（負極活物質粒子）
負極板を構成する負極活物質層２には、負極活物質粒子２１が含有される。負極活物質粒子について特に限定はなく、非水電解液二次電池の分野で従来公知の負極活物質粒子を適宜選択して用いることができる。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、アモルファス炭素、カーボンブラック、またはこれらの成分に異種元素を添加した炭素材料や、金属リチウム及びその合金、スズ、ケイ素及びそれらの合金や、スズ、ケイ素、チタンコバルトの酸化物、マンガン、鉄、コバルトの窒化物など、アルカリ金属イオンを吸蔵放出可能な材料を挙げることができる。
中でも、本発明では、炭素材料と比較して、理論容量の高いケイ素、スズ、及びこれらの合金、或いはこれらの酸化物を、負極活物質粒子２１として好適に用いることができる。なお、ケイ素、スズ、及びこれらの合金、或いはこれらの酸化物を負極活物質粒子として用いた負極板では、アルカリ金属イオンが電気的に挿入されると、その体積が３〜４倍程度に膨張するが、本発明では、負極活物質粒子と負極集電体、及び負極活物質粒子同士が、ポリマーを含む結着物質によって固着されるとともに、上記範囲の半値半幅の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークをもつＳｉ−Ｏ結合によってこの固着が補強されて、この相乗効果によって強固に固着されているものと推測されるため、ケイ素、スズ、及びこれらの合金、或いはこれらの酸化物を負極活物質粒子として用いた場合であっても、クラックの発生や、負極活物質層と、負極集電体との固着界面が破壊されることを防止でき、サイクル特性の低下を長期にわたって防止することができる。
上記ケイ素の合金としては、ケイ素とケイ素以外の元素との合金を挙げることができる。ケイ素以外の元素としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｉ等を挙げることができる。スズの合金としては、スズとスズ以外の元素との合金を挙げることができる。スズ以外の元素としては、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ等を挙げることができる。これら、ケイ素、スズと合金をなす元素は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用することもできる。
負極活物質粒子の形状についても特に限定はなく、例えば、鱗片形状、扁平形状、紡錘形状、球状のものを用いることができる。また、負極活物質粒子の粒径についても特に限定はなく、設計される負極活物質層の厚みなどを勘案して、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。ただし、負極活物質粒子の粒子径が小さいほど、単位重量当たりの表面積を増大し、レート特性の向上を図ることができる。したがって、より高いレート特性を求める場合には、負極活物質粒子は、粒子径の寸法の小さいもの、具体的には、１０μｍ未満であることが好ましく、５μｍ以下、特には１μｍ以下が好ましい。
本発明及び本明細書に示す負極活物質粒子２１、および後述する正極活物質粒子の粒子径は、レーザー回折／散乱式粒度分布測定により測定される平均粒子径（体積中位粒径：Ｄ５０）である。また、負極活物質粒子、および正極活物質粒子の粒子径は、測定された電子顕微鏡観察結果のデータを、粒子認識ツールを用いて識別し、認識された粒子の画像から取得した形状データをもとに粒度分布のグラフを作成し、この粒度分布のグラフから算出することができる。粒度分布のグラフは、例えば、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）を用いて作成可能である。
（結着物質）
負極板を構成する負極活物質層２には、結着物質２２が含有されており、負極活物質粒子と集電体、および負極活物質粒子同士は、当該結着物質によって固着されている。ここで、本発明では、結着物質が必須の成分としてポリマーを含有している。
結着物質２２に含まれるポリマーについて特に限定はないが、密着力や引張強度の高いものが好ましい。また、詳細は後述するが、上記範囲の半値半幅の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークをもつＳｉ−Ｏ結合を負極活物質層中に存在せしめる一例として、シランカップリング剤等を、該物質の熱分解以上の温度以上で加熱する方法を挙げることができる。したがって、この方法によって、負極活物質層中にＳｉ−Ｏ結合を存在せしめる場合には、ポリマーとして、この熱分解以上の温度で耐久性を有するポリマーを用いることが好ましい。密着力や引張強度が高く、かつ耐久性の高いポリマーとしては、ポリイミド樹脂や、ポリアミドイミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂等を挙げることができる。なお、これら以外のポリマーを結着物質として使用可能であることは言うまでもなく、負極板に用いられる結着物質として、従来公知のあらゆるポリマーを使用可能である。
負極活物質層２中における結着物質の含有量についても特に限定はないが、Ｓｉ−Ｏ結合を存在させている分だけ、結着物質の含有量を減らすことができる。具体的には、結着物質の含有量を減少させた場合には、負極活物質粒子と負極集電体、および負極活物質粒子同士の固着強度は低下することとなるが、この低下した固着強度を、Ｓｉ−Ｏ結合の存在によって補うことができる。このような特徴を有する本発明によれば、出力特性を低下させる要因ともなりうる結着物質の含有量を抑えつつ、ポリマーを含む結着物質と、Ｓｉ−Ｏ結合の相乗効果によって、負極活物質粒子と負極集電体、および負極活物質粒子同士を強固に固着させることができ、出力特性に優れる負極板の性能を長期にわたって維持することができる。つまり、本発明では、結着物質の含有量を、Ｓｉ−Ｏ結合の存在とのバランスを図りながら適宜設定することができる。
＜Ｓｉ−Ｏ結合＞
次に、Ｓｉ−Ｏ結合について具体的に説明する。本発明では、上述したように、負極集電体１と負極活物質粒子２１、及び負極活物質粒子２１同士が、ポリマーを含む結着物質２２によって固着されており、さらに、負極活物質層２の赤外吸収スペクトルを測定したときに得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1である点に特徴を有している。
このことから、負極活物質層２は、ケイ素（Ｓｉ）元素および酸素（Ｏ）元素を含有し、さらにはこれらの元素同士は層中で互いに結合（Ｓｉ−Ｏ結合）していることは分かるが、当該結合が結着物質２２にどのように作用しているのか、つまり、負極活物質粒子２１と集電体１、および負極活物質粒子２１同士の固着にどのように作用しているのかは必ずしも明確ではない。しかしながら、負極活物質層２中に、上記範囲の半値半幅のピークをもつＳｉ−Ｏ結合が存在していることにより、結果として負極活物質層２と集電体１との密着性を向上させることが可能となる。
なお、９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークがＳｉ−Ｏ結合のピークであるか否かは、Ｘ線光電子分光法におけるケイ素元素、及び酸素元素の確認と、赤外吸収スペクトルを測定した時の９８０〜１１００ｃｍ-1付近のピークの存在の確認とを総合判断することで特定することができる。すなわち、Ｘ線光電子分光法によってケイ素元素、及び酸素元素の存在が確認され、赤外吸収スペクトルを測定した時に９８０〜１１００ｃｍ-1付近にピークが存在している場合には、このピークがＳｉ−Ｏ結合のピークであると同定することができる。
また、上記より、負極活物質層２にケイ素元素が含まれていることは明らかであるが、このことは、ケイ素が結着物質２２に含まれていることを意味するものではなく、結着物質２２にケイ素が含まれるか否かは問わない。
負極活物質層２全体の構造として、赤外吸収スペクトル測定において、このような特徴あるピークが現れる構造とすることにより、当該ピークを生じさせる原因となるＳｉ−Ｏ結合が、上述した結着物質２２に直接的もしくは間接的に作用し、または負極活物質粒子２１や集電体１に直接的もしくは間接的に作用することで、さらには、ケイ素（Ｓｉ）や酸素（Ｏ）それぞれが単独で作用し、結果的に負極活物質層２と集電体１との密着性を向上することができるものと推察される。
ここで、本発明にあっては、赤外吸収スペクトル測定で得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1であれば上記の作用効果を奏するが、さらなる密着性の向上の点からは、Ｓｉ−Ｏ結合のピークが９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるとともに、当該ピークの半値半幅が３０〜９０ｃｍ-1であることが好ましく、当該ピークの半値半幅は５０〜７０ｃｍ-1であることがさらに好ましい。
また、本発明にあっては、負極活物質層２について赤外吸収スペクトル測定を行った際に上記所定のピークが確認できるような負極活物質層２であればよく、当該所定のピークを生じさせるＳｉ−Ｏ結合を有する具体的な物質が何であるか、最終的に当該Ｓｉ−Ｏ結合を生じさせるための出発物質が何であるのかは特に限定されない。
また、負極活物質層２に含まれるＳｉ−Ｏ結合は、９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が上記範囲であるＳｉ−Ｏ結合であればよく、例えば、酸化ケイ素、酸化炭化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸化フッ化ケイ素などのケイ素を含む化合物が負極活物質層２に含まれることに起因していてもよいが、これに限定されず、負極活物質層２に存在するケイ素が、負極集電体１表面を含む負極活物質層２内における任意の酸素と間で示す結合であればよい。
また、負極活物質層２には、上記で説明した負極活物質粒子、結着物質にくわえ、さらなる添加剤を含有させて形成してもよい。たとえば、より優れた導電性が望まれる場合や、活物質粒子の種類などによっては、導電材を使用することとしてもよい。
＜＜負極板の製造方法＞＞
次に、本発明の非水電解液二次電池用電極板の製造方法について、負極板の製造方法を例に挙げ、具体的に説明する。
ここで、説明する本発明の負極板の製造方法は、負極活物質粒子と、ポリマーと、ケイ素元素含有化合物と、が含有される負極活物質層形成液を、集電体上の少なくとも一部に塗布して塗膜を形成する塗工工程と、前記塗膜を、ケイ素元素含有化合物が熱分解する温度以上で加熱する加熱工程を備え、加熱工程では、ポリマーを含む結着物質によって、集電体と負極活物質粒子、及び負極活物質粒子同士を固着せしめ、且つ赤外吸収スペクトルを測定したときに得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1である負極活物質層を形成する方法である。
＜塗工工程＞
塗工工程は、負極活物質粒子と、ポリマーを含む結着物質と、ケイ素元素含有化合物と、が含有される負極活物質層形成液を、集電体上の少なくとも一部に塗布して塗膜を形成する工程である。以下、負極活物質層形成液に含有される、負極活物質粒子、結着物質、ケイ素元素含有化合物について説明する。
負極活物質粒子、及び結着物質としてのポリマーは、上記本発明の負極板で説明した負極活物質粒子やポリマーをそのまま用いることができここでの説明は省略する。
（ケイ素元素含有化合物）
ケイ素含有化合物は、負極活物質層に含まれる所定のケイ素またはケイ素を含む化合物を付与可能な化合物であればよい。具体的には、シランカップリング剤、アルキルシリケート、シロキサンなどの有機系ケイ素含有化合物、あるいは、ポリシラン、ケイ酸などの無機系ケイ素含有化合物を挙げることができる。ただし、加熱時における加熱温度は、ケイ素含有化合物の熱分解温度以上であるため、いずれのケイ素含有化合物であっても、熱分解後のケイ素またはケイ素を含む化合物を、負極活物質層に含ませることが可能であるため、上記例示に限定されず種々のケイ素含有化合物を使用し得る。溶媒との相溶性が良好であるという観点からは、有機系ケイ素含有化合物が好ましい。なお、有機系ケイ素含有化合物とは、ケイ素および炭素を含む化合物を意味し、無機系ケイ素含有化合物は、ケイ素を含み、炭素を含まない化合物を意味する。
また、有機系ケイ素含有化合物の中でも、加水分解性基を有するケイ素含有化合物がより好ましい。即ち、加水分解性基は無機化合物の表面と良好に接着するため、製造中に、負極活物質粒子の表面に該加水分解性基が良好に接着することが期待される。そして、上記加水分解性基による負極活物質粒子への接着により、隣接する負極活物質粒子との間、あるいは集電体との間の密着力を向上させる作用が期待される。上記有機系ケイ素含有化合物の中でも、シランカップリング剤、およびアルキルシリケートなどの加水分解性基を有するケイ素含有化合物が好ましい。
なお、本明細書において、加水分解性基および反応性官能基に関して使用する「接着」という用語は、加水分解性基と負極活物質粒子、あるいは加水分解基と集電体との間の相互作用により両者が結び付く状態を広範に意味し、例えば、化学結合であってもよいが、これに限定されない。
特に、シランカップリング剤は、分子構造の一端側に加水分解でシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）とアルコールを生じることの可能な加水分解性基（例えばエトキシ基やメトキシ基など）を有する上、他端側に、反応性官能基として、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アミノ基、ウレイド基、クロロプロピル基、メルカプト基、ポリスルフィド基、イソシアネート基からなる群より選ばれた官能基を有する。上記反応性官能基は、集電体、負極活物質粒子、或いは、ポリマーを含む結着物質と良好に接着する。したがって、シランカップリング剤は、一端における加水分解性基により、熱分解している最中の原料と接着し、一方、他端における反応性官能基により、熱分解前の原料と接着する。シランカップリング剤自体は、加熱によって熱分解されるが、製造工程中の原料同士の接着が促進されることによって、最終的に、集電体と負極活物質粒子、及び負極活物質粒子同士の密着力を向上させることが可能であると推察される。この結果、製造された本発明の負極板において優れた密着力が発揮されるものと推察される。したがって、１種または２種以上のケイ素含有化合物の少なくとも１種のケイ素含有化合物としてシランカップリング剤が選択されることが好ましい。
シランカップリング剤は、反応性官能基としてビニル基、メタクリロキシ基、アミノ基を有するものであることが、集電体と負極活物質層との密着性を高める点からは、好ましい。
シランカップリング剤の添加量については、負極活物質層形成液全体量に対して１重量％以上２５重量％以下の範囲で添加されていることが好ましい。シランカップリング剤の添加量がこの範囲内にあることで、塗膜の加熱時に活物質の生成の阻害が抑制される虞を抑制しつつ、形成される負極活物質層と集電体との接着性を高めることができるという効果を一層高めることができる。
シランカップリング剤であるシリルイソシアネートとしては、例えば、メチルトリイソシアネートシラン、テトライソシアネートシランなどが挙げられるがこれに限定されない。
アルキルシリケートとしては、例えば、テトラメトキシシラン、ポリメトキシシロキサン、テトラ−ｎ−プロポキシシランなどが挙げられるがこれに限定されない。
また、シランカップリング剤を用いる場合にあっては、その原液をそのまま用いてもよく、溶媒としてＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）やＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などを用い、この中に、シランカップリング剤を溶解・加水分解せしめ、適宜濃度調整したものなどを用いてもよい。
また、上記負極活物質層形成液には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、導電材、あるいは、当該塗工液の粘度調整剤である有機物、その他の添加剤を配合してもよい。負極活物質層形成液を調製するための溶媒について特に限定はなく、従来公知の溶媒を適宜選択して用いることができる。例えば、水、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソ−プロパノール、ｎ−ブタノール、イソ−ブタノール、２−ブタノール、ｔ−ブタノール等の低級アルコール、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、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール及びこれらの混合溶媒を挙げることができる。
負極活物質層形成液を集電体上に塗工する方法について特に限定はなく、一般的な塗工方法を適宜選択して用いることができる。例えば、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、塗工液を塗工することができる。また、集電体の表面が多孔質であったり、凹凸が多数設けられていたり、三次元立体構造を有したりする場合には、上記の方法以外に手動で塗布することも可能である。
また、負極活物質層形成液の塗工量について特に限定はないが、加熱後の厚みが、上記で説明した負極活物質層の厚みとなるような範囲で塗工されていることが好ましい。
＜加熱工程＞
加熱工程は、塗工工程で集電体上に形成された塗膜を、ケイ素元素含有化合物が熱分解する温度以上で加熱する工程である。
加熱工程における加熱温度については、負極活物質層において用いられるケイ素元素含有化合物を熱分解することができる温度であればよく、したがってこれらの種類に応じて適宜設定することができる。
熱分解開始温度は、島津製作所の自動ＴＧ／ＤＴＡ同時測定装置ＤＴＧ-６０Ａを用いて熱分解温度を測定することにより求めることができる。なお、熱分解開始温度は、ケイ素元素含有化合物を１０℃／ｍｉｎの昇温速度で加熱した時に、ケイ素元素含有化合物の重量が、加熱開始時の重量から１０重量％減少した時の温度である。
また、上記加熱工程における加熱雰囲気についても、特に限定されず、負極板を製造するために用いられる材料や加熱温度などを勘案して適宜決定することができる。例えば、空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。特に負極集電体としてアルミ箔を用いる場合には、空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おそれがないので、好ましく加熱工程を実施することができる。
一方、負極集電体として銅箔を用いる場合には、空気雰囲気下で加熱工程を実施すると酸化してしまい、望ましくない。したがって、かかる場合には、不活性ガス雰囲気下、あるいは還元ガス雰囲気下あるいは不活性ガスと還元ガスの混合ガス雰囲気下で加熱することが好ましい。
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が、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。
＜＜正極板＞＞
次に、本発明の非水電解液二次電池用正極板について説明する。上記「負極板」においても説明したように、本発明の電極板は、非水電解液二次電池の正極板としても負極板としても用いることが可能である。本発明の非水電解液二次電池用負極板は、図１に示した本発明の非水電解液二次電池用負極板と同様の構成を有しており、図１における負極集電体１を正極集電体に置き換え、負極活物質層２を正極活物質層に置き換え、負極活物質粒子２１を正極活物質粒子に置き換えることにより、本発明の正極板の構成を説明することができる。すなわち、本発明の電極板が、正極板である場合には、正極集電体と、正極集電体の表面の少なくとも一部に形成される正極活物質層とから構成される構成において、正極活物質層は、正極活物質粒子と結着物質を含有しており、正極活物質粒子と正極集電体、および正極活物質粒子同士は、ポリマーを含む結着物質によって固着されている。そしてさらに正極活物質層の赤外吸収スペクトルを測定したときに得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1であることに特徴を有している。
正極集電体としては、上記負極集電体で説明したものを適宜選択して用いることができ、ここでの説明は省略する。正極集電体の厚みは、一般に非水電解液二次電池用正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、１０〜１００μｍであることが好ましく、１５〜５０μｍであることがより好ましい。
＜正極活物質層＞
正極活物質層は、正極活物質粒子と、正極活物質粒子と正極集電体および正極活物質粒子同士を固着させるためのポリマーを含む結着物質と、を含有している。
正極活物質層の層厚について特に限定はなく、一般的には、３００ｎｍ以上４００μｍ以下程度である。また、正極活物質層は、負極活物質層と同様に非水電解液が浸透可能な程度に空隙が存在していることが好ましい。
（正極活物質粒子）
正極活物質粒子は、充放電可能な正極活物質粒子を適宜選択して用いることができ、正極活物質粒子について特に限定はない。正極活物質粒子２１としては、例えば、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＦｅＯ2、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2、ＬｉＮｉ0.80Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2、などのリチウム遷移金属複合酸化物などの正極活物質粒子を挙げることができる。
ことができる。
正極活物質粒子の粒子径について特に限定されず、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。なお、上記で説明した負極活物質粒子と同様、正極活物質粒子の粒子径を小さくすることで、レート特性の向上を図ることができる。したがって、正極活物質粒子の粒子径は１０μｍ未満であることが好ましく、５μｍ以下、特には１μｍ以下
が好ましい。
結着物質に含まれるポリマーとしては、上記負極板で説明したものを適宜選択して用いることができここでの詳細な説明は省略する。
上述した本発明の負極板と同様、正極活物質層中に存在する所定のＳｉ−Ｏ結合が結着物質に直接または間接的に作用し、または正極活物質粒子や正極集電体に直接または間接的に作用することで、最終的に、正極活物質層と正極集電体とがより密着しており、正極板においても、上記負極板と同様の作用効果を奏する。
また、本発明の正極板は、例えば、上記で説明した負極板の製造方法と同様の方法を採用して製造することができる。
＜＜非水電解液二次電池＞＞
次に、上記で説明した本発明の正極板および／または負極板を用いた、本発明の非水電解液二次電池について説明する。
図２は、本発明の非水電解液二次電池の一例を示す概略図である。
図２に示すように、本発明の非水電解液二次電池１００は、負極集電体１の一方面側に負極活物質層２が設けられてなる負極板１０、及び、これに組合される正極集電体５５の一方面側に正極活物質層５４が設けられてなる正極板５０と、負極板１０と正極板５０との間に設けられるセパレータ７０とから構成され、これらが、外装８１、８２で構成される容器内に収容され、かつ、容器内にリチウム化合物を電解質として含む非水電解液９０が充填された状態で密封された構成をとる。ここで、本発明の非水電解液二次電池１００は、正極板５０および負極板１０のいずれか一方または双方が上記で説明した本発明の電極板であることを特徴とする。
以下に、上記で説明した正極板および／または負極板以外の構成、具体的にはセパレータとリチウム化合物を含む非水電解液とについて説明する。
（セパレータ）
セパレータ７０について特に限定はなく、非水電解液二次電池の分野で従来公知のセパレータを適宜選択して使用することができる。例えば、マイクロポアを有するリチウムイオン透過性のポリエチレンフィルムを、多孔性のリチウムイオン透過性のポリプロピレンフィルムで挟んだ三層構造としたものなどを好適に使用可能である。これは、非水電解液二次電池内の温度が上昇した場合に、ポリエチレンフィルムが約１３０℃で軟化してマイクロポアが潰れ、リチウムイオンの移動を抑制する安全機構を兼ねたものである。そして、このポリエチレンフィルムを、より軟化温度の高いポリプロピレンフィルムで挟持することによって、ポリエチレンフィルムが軟化した場合においても、ポリプロピレンフィルムが形状を保持して正極板５０と負極板１０の接触・短絡を防止し、電池反応の確実な抑制と安全性の確保が可能となる。
（非水電解液）
本発明に用いられる非水電解液９０は、一般的に、非水電解液二次電池用の非水電解液として用いられるものであれば、特に限定されないが、非水電解液二次電池に用いる場合には、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、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌ、及びＬｉＢｒ等の無機リチウム塩；ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＯＳＯ2ＣＦ3、ＬｉＯＳＯ2Ｃ2Ｆ5、ＬｉＯＳＯ2Ｃ4Ｆ9
、ＬｉＯＳＯ2Ｃ5Ｆ11、ＬｉＯＳＯ2Ｃ6Ｆ13、及びＬｉＯＳＯ2Ｃ7Ｆ15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、環状エステル類、鎖状エステル類、環状エーテル類、及び鎖状エーテル類等が挙げられる。
上記負極板１０、正極板５０、セパレータ７０、非水電解液９０を用いて製造される非水電解液電池１００の構造としては、従来公知の構造を適宜選択して用いることができる。例えば、上記の負極板１０及び正極板５０を、セパレータ７０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５０及び負極板１０をセパレータ７０を介して積層して固定し、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５０及び負極板１０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解液を充填した後、密閉することによって非水電解液二次電池が製造される。
＜＜電池パック＞＞
次に、図３を用いて本発明の非水電解液二次電池１００を用いて構成される電池パック２００について説明する。図３は、本発明の電池パック２００の一例を示す概略分解図である。
図３に示すように電池パック２００は、非水電解液二次電池１００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。また、非水電解液二次電池の一端面であって、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が設けられている。
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、外部接続端子と非水電解液二次電池１００とを導通させるための配線回路などが搭載されている。
電池パック２００は、本発明の正極板５０および／または負極板１０が用いられた本発明の非水電解液二次電池１００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選択することができる。図示しないが、電池パック２００は、非水電解液二次電地１００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いてもよい。
なお、本発明の正極板５０および／または負極板１０を用いた本発明の非水電解液二次電池１００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、該保護回路を非水電解液二次電池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。なお、上記で説明したいくつかの態様は、例示に過ぎず、本発明の正極板５０および／または負極板１０、あるいは本発明の非水電解液二次電池１００の使用を何ら限定するものではない。
次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。以下、特に断りのない限り、部または％は質量基準である。
（実施例１）
平均粒径２．７μｍのＳｉ金属１０ｇ（関東金属工業（株）製）に、ポリイミド樹脂１０ｇ（ＰＩＸ−Ｌ１１０ 日立化成工業（株）製）とＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）５ｇ（三菱化学（株）製）を分散させ、エクセルオートホモジナイザー（（株）日本精機製作所製）で４０００ｒｐｍの回転数で１０分間攪拌した。次いで、前記分散液に、アセチレンブラック粉状（電気化学工業（株） デンカブラック）１．０ｇ、シランカップリング剤０．５ｇ（ＫＢＥ９００７ 信越シリコーン（株）製）とＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）７．０ｇ（三菱化学（株）製）を分散させ、エクセルオートホモジナイザー（（株）日本精機製作所製）で４０００ｒｐｍの回転数で１５分間混練することによって電極活物質層形成液１を調製した。
集電体として厚さ１０μｍの銅箔（日本製箔（株）製）を準備し、最終的に得られる電極活物質層の重さが１４ｇ/ｍ2となる量で、当該集電体の一面側に上記にて調製した電極活物質層形成液１をアプリケーターで塗布して電極活物質層形成用塗膜を形成した。次に、表面に電極活物質層形成用塗膜が形成された集電体を、１２０℃の乾燥炉内に設置し、１０分乾燥した後、雰囲気電気炉（Ｎ2置換、酸素濃度２００ｐｐｍ以下）内に設置し、室温から６０分かけて３００℃まで加熱し、３００℃で６０分保持した後、室温まで冷却することで非水電解液二次電池用負極板を得た。次に、この非水電解液二次電池用負極板を所定の大きさ（直径１５ｍｍの円板）に裁断することで、実施例１の負極板を得た。
（実施例２）
シランカップリング剤０．５ｇ（ＫＢＥ９００７ 信越シリコーン（株）製）を、シランカップリング剤０．５ｇ（ＫＢＥ５８５ 信越シリコーン（株）製）に変更した以外は、実施例１と全て同様にして、実施例２の負極板を得た。
（実施例３）
ポリイミド樹脂１０ｇ（ＰＩＸ−Ｌ１１０ 日立化成工業（株）製）を、ポリアミドイミド樹脂６ｇ（Ｔｏｒｌｏｎ ソルベイスペシャルティポリマーズジャパン社製）に変更した以外は、実施例１と全て同様にして実施例３の負極板を得た。
（実施例４）
シランカップリング剤０．５ｇ（ＫＢＥ９００７ 信越シリコーン（株）製）を、シリルイソシアネート化合物０．５ｇ（オルガチックスＳＩ-３１０ マツモトファインケミカル株式会社製）に変更した以外は、実施例１と全て同様にして、実施例４の負極板を得た。
（比較例１）
シランカップリング剤０．５ｇ（ＫＢＥ９００７ 信越シリコーン（株）製）を添加しない以外は実施例１と全て同様にして比較例１の負極板を得た。
（比較例２）
雰囲気電気炉（Ｎ2置換、酸素濃度２００ｐｐｍ以下）内に設置し、室温から６０分かけて３００℃まで加熱することを行わなかった以外は、実施例１と全て同様にして比較例２の負極板を得た。
（ＩＲによる半値半幅の測定）
各実施例、比較例の正極板における正極活物質層の表面を、ＳＰＥＣＴＲＡ ＴＥＣＨ社製ＩＲμｓを用い、測定モード：μ−ＡＴＲ、ＡＴＲ結晶：Ｇｅ、分解能：４ｃｍ-1、積算数：１２８回、測定波数領域６５０ｃｍ-1〜４０００ｃｍ-1の条件にて測定し、９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅の測定をＧａｕｓｓｉａｎ ｆｉｔｔｉｎｇにより行った。半値半幅の測定値を表１に示す。
（密着力評価）
以下のとおり密着力試験を実施し、集電体に対し電極活物質層の剥離性について測定し、以下のとおり評価した。セロハンテープ（ニチバン社製、ＣＴ−１５）を、各実施例及び比較例の電極板の電極活物質層表面に貼り、次いで剥がしとった際、セロハンテープ側に電極活物質層の転写量が３０％未満であった場合の評価を「良い」、３０％以上であった場合の評価を「悪い」とした。なお、％はセロハンテープに占める転写された膜の面積を示す。密着力の評価結果を表１に併せて示す。
（曲げ試験）
曲げ試験機(有限会社ＳＥＰＲＯ)の軸の径２０ｍｍを用いて、各実施例及び比較例の電極板の電極活物質層の膜強度を測定し、曲げた時に膜にクラックが入らなかった場合の評価を「良い」、クラックが入った場合の評価を「悪い」とした。曲げ試験の評価結果を、表１に併せて示す。
（電池特性評価）
エチレンカーボネート（ＥＣ）／ジエチルカーボネート（ＤEＣ）／エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）混合溶媒（重量比＝３０ｗｔ％：３０ｗｔ％：３０ｗｔ％）に、溶質として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を加えて、当該溶質であるＬｉＰＦ6の濃度が、１ｍｏｌ／Ｌとなるように濃度調整した後、電解液に対して１０ｗｔ％のＦＥＣを添加し、非水電解液を調製した。各実施例および比較例を作用極として用い、対極板及び参照極板として金属リチウム板、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、下記充放電試験およびサイクル試験に供した。
（初期充電試験）
試験セルを、２５℃の環境下で、電圧が０．００１Ｖに達するまで定電流（０．８５ｍＡ）で定電流充電し、当該電圧が０．００１Ｖに達した後は、電圧が０．００１Ｖを下回らないように、当該電流（充電レート：０．１Ｃ）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「０．１Ｃ」とは、上記三極式コインセルを用いて定電流充電して、１０時間で充電終了となる電流値（充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、試験セルにおける作用極において、活物質であるＳｉ金属の理論放電量４２００ｍＡｈ／ｇが１０時間で充電されるよう設定された。
（初期放電試験）
その後、満充電された試験セルを、２５℃の環境下で、電圧が０．００１Ｖ（満充電電圧）から１．５Ｖ（放電終止電圧）になるまで、定電流（０．８５ｍＡ）（放電レート：０．１Ｃ）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、負極板の初期放電容量（ｍＡｈ）を求め、当該負極板の重量当たりの放電容量（ｍＡｈ／ｇ）に換算した。放電容量を表１に併せて示す。
（初期充放電効率の算出）
初期充放電効率％＝｛（初期充電容量）÷（初期放電容量）]×１００より算出した上記実施例および比較例の結果を表１に併せて示す。
（直流抵抗値の測定）
各実施例、及び比較例の試験セルを用い、放電レート０．１Ｃの条件で放電試験を実施した場合において、放電開始後１０秒後の電圧値（Ｖ１）（ｍＶ）を測定した。さらに、放電レート０．２Ｃの条件で放電試験を実施した場合についても、放電開始後１０秒後の電圧値（Ｖ１０）（ｍＶ）を測定した。そして、これらの測定値（Ｖ１，Ｖ１０）と、放電レート０．１Ｃ、０．２Ｃそれぞれに対応する定電流値（Ｉ１，Ｉ１０）（ｍＡ）に基づき、次に示す式により、直流抵抗値（Ω）を測定した。直流抵抗値（Ω）の測定結果を表１に示す。
Figure 2013239378
（サイクル試験）
上記初期充放電試験後の試験セルを上記初期充放電試験と同様に、さらに２回行い、この時の放電容量の平均値をサイクル試験時の初期値とし、上記初期充放電試験と同様の充放電試験を繰り返し、放電容量が初期値に対して９０％以下になったときのサイクル数を表１に併せて示す。
Figure 2013239378
表１からも明らかなように、Ｓｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が３０〜２３０ｃｍ-1の範囲内である実施例の電極板によれば、密着力評価、曲げ評価、サイクル試験の全てにおいて良好な評価が得られた。また、初期充放電効率、及び放電容量も高く、直流抵抗値にも優れる。一方、Ｓｉ−Ｏ結合が存在しない比較例１の電極板では、密着力評価、曲げ評価、サイクル試験の全てにおいて、実施例の電極板に対し劣る結果となった。また、Ｓｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が本発明の範囲外である比較例２の電極板では、直流抵抗値が高く、実施例の電極板に対して、初期充放電効率、及び放電容量が低い結果となった。
１・・・負極集電体
２・・・負極活物質層
１０・・・負極板
５０・・・正極板
５４・・・正極活物質層
５５・・・正極集電体
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・・・外部接続窓
７０・・・セパレータ
８１、８２・・・外装
９０・・・非水電解液
１００・・・非水電解液二次電池
２００・・・電池パック

Claims (5)

  1. 集電体と、前記集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層とを備える非水電解液二次電池用電極板であって、
    前記電極活物質層は、
    電極活物質粒子と結着物質を含有しており、
    前記電極活物質粒子と前記集電体、および前記電極活物質粒子同士は、前記結着物質によって固着されており、
    前記結着物質は、ポリマーを含み、
    前記電極活物質層の赤外吸収スペクトルを測定したときに得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1であることを特徴とする非水電解液二次電池用電極板。
  2. 前記電極活物質粒子が、ケイ素、ケイ素合金、酸化ケイ素、スズ、スズ合金、酸化スズの群から選択される１種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の非水電解液二次電池用電極板。
  3. 電極板と、セパレータと、非水電解液と、を少なくとも備える非水電解液二次電池であって、
    前記電極板は、集電体と、前記集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層を備え、
    前記電極活物質層は、
    電極活物質粒子と結着物質を含有しており、
    前記電極活物質粒子と前記集電体、および前記電極活物質粒子同士は、前記結着物質によって固着されており、
    前記結着物質は、ポリマーを含み、
    前記電極活物質層の赤外吸収スペクトルを測定したときに得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1であることを特徴とする非水電解液二次電池。
  4. 収納ケースと、正極端子および負極端子を備える非水電解液二次電池と、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、前記収納ケースに非水電解液二次電池および前記保護回路が収納されて構成される電池パックであって、
    前記非水電解液二次電池は、電極板と、セパレータと、非水電解液と、を少なくとも備え、
    前記電極板は、集電体と、前記集電体の表面の少なくとも一部に形成される電極活物質層を備え、
    前記電極活物質層は、
    電極活物質粒子と結着物質を含有しており、
    前記電極活物質粒子と前記集電体、および前記電極活物質粒子同士は、前記結着物質によって固着されており、
    前記結着物質は、ポリマーを含み、
    前記電極活物質層の赤外吸収スペクトルを測定したときに得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1であることを特徴とする電池パック。
  5. 非水電解液二次電池用電極板の製造方法であって、
    電極活物質粒子と、ポリマーと、ケイ素元素含有化合物と、が含有される電極活物質層形成液を、集電体上の少なくとも一部に塗布して塗膜を形成する塗工工程と、
    前記塗膜を、前記ケイ素元素含有化合物が熱分解する温度以上で加熱する加熱工程と、
    を含み、
    前記加熱工程では、ポリマーを含む結着物質によって、集電体と負極活物質粒子、及び負極活物質粒子同士が固着され、赤外吸収スペクトルを測定したときに得られるＳｉ−Ｏ結合の９８０〜１１００ｃｍ-1に現れるピークの半値半幅が、３０〜２３０ｃｍ-1である負極活物質層が形成されることを特徴とする非水電解液二次電池用電極板の製造方法。
JP2012112529A 2012-05-16 2012-05-16 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、電池パック、及び非水電解液二次電池用電極板の製造方法 Expired - Fee Related JP6074914B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012112529A JP6074914B2 (ja) 2012-05-16 2012-05-16 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、電池パック、及び非水電解液二次電池用電極板の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012112529A JP6074914B2 (ja) 2012-05-16 2012-05-16 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、電池パック、及び非水電解液二次電池用電極板の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013239378A true JP2013239378A (ja) 2013-11-28
JP6074914B2 JP6074914B2 (ja) 2017-02-08

Family

ID=49764235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012112529A Expired - Fee Related JP6074914B2 (ja) 2012-05-16 2012-05-16 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、電池パック、及び非水電解液二次電池用電極板の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6074914B2 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005293942A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Nec Corp 二次電池用負極の製造方法
JP2011049046A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Nissan Motor Co Ltd 電池用電極およびその製造方法
JP2011228282A (ja) * 2010-03-31 2011-11-10 Dainippon Printing Co Ltd 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、電池パック、および非水電解液二次電池用電極板の製造方法
WO2012153469A1 (ja) * 2011-05-12 2012-11-15 株式会社豊田自動織機 リチウムイオン二次電池用電極、その製造方法及びその電極を用いたリチウムイオン二次電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005293942A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Nec Corp 二次電池用負極の製造方法
JP2011049046A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Nissan Motor Co Ltd 電池用電極およびその製造方法
JP2011228282A (ja) * 2010-03-31 2011-11-10 Dainippon Printing Co Ltd 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、電池パック、および非水電解液二次電池用電極板の製造方法
WO2012153469A1 (ja) * 2011-05-12 2012-11-15 株式会社豊田自動織機 リチウムイオン二次電池用電極、その製造方法及びその電極を用いたリチウムイオン二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
JP6074914B2 (ja) 2017-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111048747A (zh) 制造用于锂基电池的含硅复合电极的方法
JP6196183B2 (ja) 非水電解質二次電池用負極材及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池用負極活物質層、非水電解質二次電池用負極、非水電解質二次電池
WO2011077656A1 (ja) リチウムイオン二次電池用負極
WO2013145109A1 (ja) 非水電解質二次電池用電極、非水電解質二次電池と電池パック
JP2015179565A (ja) 非水電解質電池用電極、非水電解質二次電池及び電池パック
JP6015222B2 (ja) 二次電池用負極板、及び二次電池、並びに電池パック
US20160149207A1 (en) Surface treated silicon containing active materials for electrochemical cells
KR20140145913A (ko) 이차전지
JP5168380B2 (ja) リチウムイオン二次電池用負極板、リチウムイオン二次電池、及び電池パック、並びにリチウムイオン二次電池の製造方法
KR20140145915A (ko) 이차전지 및 이차전지용 전극
JP6047990B2 (ja) 二次電池用負極板、及び二次電池、並びに電池パック
JP2014041767A (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
JP2014241233A (ja) 二次電池用電極板、その製造方法、二次電池及び電池パック
JP2012094355A (ja) 非水電解液二次電池、および電池パック
JP6074914B2 (ja) 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、電池パック、及び非水電解液二次電池用電極板の製造方法
JP5168399B2 (ja) 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、電池パック、及び非水電解液二次電池用電極板の製造方法
JP5168525B2 (ja) 非水電解液二次電池用電極板、非水電解液二次電池、電池パック、および非水電解液二次電池用電極板の製造方法
JP2013077511A (ja) リチウムイオン二次電池用負極板の製造方法
JP2012094410A (ja) 全固体二次電池、および全固体二次電池の製造方法
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
KR20140145916A (ko) 이차전지 및 이차전지용 전극
JP2012094409A (ja) 非水電解液二次電池用電極板、その製造方法、非水電解液二次電池、および電池パック
JP2012094408A (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、並びに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
JP2012094352A (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

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160126

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160127

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160325

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160705

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160829

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6074914

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees