JP2015088314A - Method of producing paste for electrode of secondary battery - Google Patents

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敦史 杉原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing the paste for electrode of a secondary battery which allows for reduction of the amount of bubbles, regardless of the production conditions.SOLUTION: A method of producing the paste for electrode of a secondary battery sequentially includes step (A) for reducing the dissolved oxygen in a dispersion medium, step (B) for kneading the raw material of paste for electrode containing an electrode active material and a dispersion medium, and step (C) for removing bubbles in the paste for electrode, by supplying the paste for electrode under vacuum pressure of -85 kPa or less (the vacuum pressure is a gauge pressure for making the atmospheric pressure to 0 kPa).

Description

本発明は、二次電池の電極用ペーストの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing an electrode paste for a secondary battery.

リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池は、ハイブリッド車(HV)、プラグインハイブリッド車(PHV)あるいは電気自動車(EV)等の用途に利用されている。
非水電解質二次電池は、一対の電極である正極および負極と、これらの間を絶縁するセパレータと、非水電解質とを備える。
Nonaqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are used in applications such as hybrid vehicles (HV), plug-in hybrid vehicles (PHV), and electric vehicles (EV).
A nonaqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode and a negative electrode that are a pair of electrodes, a separator that insulates between them, and a nonaqueous electrolyte.

非水電解質二次電池用の電極(正極または負極)の構造としては、集電体とその上に形成された電極活物質層(正極活物質層または負極活物質層)とを含む積層構造が知られている。
正極活物質層は例えば、リチウム含有複合酸化物等の正極活物質と炭素粉末等の導電助剤とポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の結着剤とN−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の分散媒とを含むペーストをアルミニウム箔等の集電体上に塗布し、乾燥し、プレス加工して、形成される。
負極活物質層は例えば、黒鉛等の負極活物質と変性スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス(SBR)等の結着剤とカルボキシメチルセルロースNa塩(CMC)等の増粘剤と水等の分散媒とを含むペーストを銅箔等の集電体上に塗布し、乾燥し、プレス加工して、形成される。
As a structure of the electrode (positive electrode or negative electrode) for the nonaqueous electrolyte secondary battery, a laminated structure including a current collector and an electrode active material layer (positive electrode active material layer or negative electrode active material layer) formed thereon is used. Are known.
The positive electrode active material layer includes, for example, a positive electrode active material such as a lithium-containing composite oxide, a conductive assistant such as carbon powder, a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF), and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). A paste containing a dispersion medium is applied onto a current collector such as an aluminum foil, dried, and pressed to form.
The negative electrode active material layer includes, for example, a negative electrode active material such as graphite, a binder such as modified styrene-butadiene copolymer latex (SBR), a thickener such as carboxymethyl cellulose Na salt (CMC), and a dispersion medium such as water. The paste containing is applied onto a current collector such as copper foil, dried, and pressed to form.

通常、上記の電極用ペーストは、活物質と他の固形分とを混合した後、得られた混合粉体とNMPあるいは水等の分散媒とを合わせて混練することで、製造される。
混練後の電極用ペーストには通常気泡が含まれる。気泡を含む電極用ペーストをそのまま集電体上に塗布すると、気泡部分には活物質等が塗工されず、欠陥となる。そのため、混練工程後に電極用ペースト中の気泡を除去する脱泡工程が実施される。
Usually, the above-mentioned electrode paste is manufactured by mixing the active material and other solid components, and then kneading the obtained mixed powder and a dispersion medium such as NMP or water.
The electrode paste after kneading usually contains bubbles. If the electrode paste containing bubbles is applied as it is onto the current collector, the active material or the like is not applied to the bubble portions, resulting in defects. Therefore, a defoaming step for removing bubbles in the electrode paste is performed after the kneading step.

たとえば特許文献1には、100torr以上の真空度(13.3kPa以上の真空圧力)でペーストの脱泡を行う脱泡工程とペーストに超音波を付加しながら攪拌する工程とを有するリチウムイオン二次電池の電極用ペースト製造方法が開示されている(請求項1)。   For example, Patent Document 1 discloses a lithium ion secondary having a defoaming step of defoaming a paste at a vacuum degree of 100 torr or more (a vacuum pressure of 13.3 kPa or more) and a step of stirring while adding ultrasonic waves to the paste. A battery electrode paste manufacturing method is disclosed (claim 1).

脱泡工程ではたとえば、ペーストを入れたタンク(脱泡用タンク)等の容器を密閉した後、容器内の気体を抜いて所望の真空圧力とし、所定時間置く。こうすることで、ペースト中の気泡が浮上し、ペースト外に抜けて除去される。
特許文献1では、脱泡工程におけるペースト中の分散媒の揮発を抑制するために、脱泡工程の真空度を100torr以上と高めに設定している(段落0018)。
特許文献1の実施例1〜12では、脱泡工程における真空度を100torrまたは200torrとしている。
なお、特許文献1に記載の真空度は絶対圧(絶対真空が0torrで大気圧が760torr)で表記されている。
In the defoaming step, for example, after a container such as a tank (defoaming tank) containing paste is sealed, the gas in the container is extracted to obtain a desired vacuum pressure and set for a predetermined time. By doing so, bubbles in the paste rise and are removed from the paste and removed.
In Patent Document 1, in order to suppress the volatilization of the dispersion medium in the paste in the defoaming step, the degree of vacuum in the defoaming step is set to a high value of 100 torr or more (paragraph 0018).
In Examples 1 to 12 of Patent Document 1, the degree of vacuum in the defoaming process is set to 100 torr or 200 torr.
Note that the degree of vacuum described in Patent Document 1 is expressed in absolute pressure (absolute vacuum is 0 torr and atmospheric pressure is 760 torr).

特開2006-310120号公報JP 2006-310120 A

高真空の脱泡工程を実施することで、混練時にペースト中に混入した気泡を良好に除去することができる。しかしながら、本発明者が検討したところ、高真空の脱泡工程では分散媒中に含まれる微量の溶存酸素が新たな気泡となり、ペースト塗工時の塗工不良につながる恐れがあることが分かった。脱泡工程の真空度を下げれば、分散媒中に含まれる溶存酸素による新たな気泡の生成は抑制されるが、混練時に混入した気泡の除去が不充分となる恐れがある。   By carrying out the high-vacuum defoaming step, it is possible to satisfactorily remove bubbles mixed in the paste during kneading. However, as a result of examination by the present inventors, it was found that a small amount of dissolved oxygen contained in the dispersion medium becomes new bubbles in the high-vacuum defoaming process, which may lead to poor coating during paste coating. . If the degree of vacuum in the defoaming step is lowered, the generation of new bubbles due to dissolved oxygen contained in the dispersion medium is suppressed, but there is a risk that the removal of bubbles mixed during kneading may be insufficient.

また、集電体へのペースト塗工後の乾燥工程を短縮するためには、ペースト中の分散媒の量は少ない方が好ましい。しかしながら、ペースト中の分散媒量を少なくすると、ペースト粘度が上昇するため、脱泡工程において、混練時に混入した気泡を良好に除去することが難しくなる。
また、混練工程で一度に製造するペースト量、あるいは脱泡工程で一度に処理するペースト量が増す程、混練時に混入した気泡を除去することが難しくなる。
Moreover, in order to shorten the drying process after applying the paste to the current collector, it is preferable that the amount of the dispersion medium in the paste is small. However, if the amount of the dispersion medium in the paste is reduced, the paste viscosity increases, so that it is difficult to satisfactorily remove bubbles mixed during kneading in the defoaming step.
Further, as the amount of paste manufactured at one time in the kneading step or the amount of paste processed at one time in the defoaming step increases, it becomes more difficult to remove bubbles mixed during kneading.

上記課題は、非水電解質二次電池に限らず、二次電池全般の電極用ペーストの製造において同様である。   The above-mentioned problem is not limited to non-aqueous electrolyte secondary batteries, and is the same in the manufacture of electrode pastes for all secondary batteries.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、製造条件によらず、気泡量を低減することが可能な二次電池の電極用ペーストの製造方法を提供することを目的とするものである。
ここで、製造条件とは、分散媒中の溶存酸素量、ペーストの固形分量、混練工程で一度に製造するペースト量、あるいは脱泡工程で一度に処理するペースト量等である。
This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the manufacturing method of the paste for electrodes of the secondary battery which can reduce the amount of bubbles irrespective of manufacturing conditions. .
Here, the production conditions include the amount of dissolved oxygen in the dispersion medium, the solid content of the paste, the amount of paste produced at one time in the kneading step, or the amount of paste processed at one time in the defoaming step.

本発明の二次電池の電極用ペーストの製造方法は、
電極活物質と分散媒とを含む二次電池の電極用ペーストの製造方法であって、
前記分散媒中の溶存酸素を低減する工程(A)と、
前記電極活物質と前記分散媒とを含む前記電極用ペーストの原料を混練する工程(B)と、
前記電極用ペーストを−85kPa以下の真空圧力下(ただし、ここで言う真空圧力は大気圧を0kPaとするゲージ圧である。)に供して、当該電極用ペースト中の気泡を除去する工程(C)とを順次有する。
The manufacturing method of the paste for the electrode of the secondary battery of the present invention,
A method for producing an electrode paste for a secondary battery comprising an electrode active material and a dispersion medium,
Reducing the dissolved oxygen in the dispersion medium (A);
A step (B) of kneading the raw material of the electrode paste containing the electrode active material and the dispersion medium;
A process of removing bubbles in the electrode paste by subjecting the electrode paste to a vacuum pressure of −85 kPa or less (where the vacuum pressure is a gauge pressure with an atmospheric pressure of 0 kPa) (C ) In order.

本発明によれば、製造条件によらず、気泡量を低減することが可能な二次電池の電極用ペーストの製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the paste for electrodes of the secondary battery which can reduce the amount of bubbles irrespective of manufacturing conditions can be provided.

非水電解質二次電池の構成例を示す模式全体図である。It is a schematic whole view which shows the structural example of a nonaqueous electrolyte secondary battery. 図1の非水電解質二次電池における電極積層体の模式断面図である。It is a schematic cross section of the electrode laminated body in the nonaqueous electrolyte secondary battery of FIG. 図1の非水電解質二次電池における電極の構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the structure of the electrode in the nonaqueous electrolyte secondary battery of FIG. 工程(A)〜(C)を実施可能な製造装置の概略構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the schematic structural example of the manufacturing apparatus which can implement process (A)-(C).

「二次電池」
二次電池の例として、非水電解質二次電池の構成について説明する。
図1〜図3に、非水電解質二次電池の構成例を示す。図1は模式全体図、図2は電極積層体の模式断面図、図3は電極の模式断面図である。
"Secondary battery"
As an example of the secondary battery, a configuration of a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described.
1 to 3 show configuration examples of the nonaqueous electrolyte secondary battery. 1 is a schematic overall view, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an electrode laminate, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an electrode.

図1に示す非水電解質二次電池1は、外装体(電池容器)11内に、電極積層体30と非水電解質(符号略)とが収容されたものである。
図2に示すように、電極積層体30は、正極21と負極22とがこれらを絶縁するセパレータ31を介して積層されたものである。
外装体11の外面には、外部接続用の2個の外部端子(プラス端子及びマイナス端子)12が設けられている。
図3に示すように、電極20(正極21または負極22)は、集電体20A上に電極活物質層20Bが形成されたものである。電極活物質層20Bは、集電体20Aの片面または両面に設けられる。図3は、集電体20Aの片面に電極活物質層20Bを設けた例を示している。
A non-aqueous electrolyte secondary battery 1 shown in FIG. 1 is one in which an electrode laminate 30 and a non-aqueous electrolyte (not shown) are accommodated in an exterior body (battery container) 11.
As shown in FIG. 2, the electrode laminate 30 is obtained by laminating a positive electrode 21 and a negative electrode 22 with a separator 31 insulating them.
Two external terminals (a plus terminal and a minus terminal) 12 for external connection are provided on the outer surface of the exterior body 11.
As shown in FIG. 3, the electrode 20 (positive electrode 21 or negative electrode 22) is obtained by forming an electrode active material layer 20B on a current collector 20A. The electrode active material layer 20B is provided on one side or both sides of the current collector 20A. FIG. 3 shows an example in which the electrode active material layer 20B is provided on one surface of the current collector 20A.

正極活物質層は例えば、リチウム含有複合酸化物等の正極活物質と炭素粉末等の導電助剤とポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の結着剤とN−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の分散媒とを含むペーストをアルミニウム箔等の集電体上に塗布し、乾燥し、プレス加工して、形成される。
負極活物質層は例えば、黒鉛等の負極活物質と変性スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス(SBR)等の結着剤とカルボキシメチルセルロースNa塩(CMC)等の増粘剤と水等の分散媒とを含むペーストを銅箔等の集電体上に塗布し、乾燥し、プレス加工して、形成される。
The positive electrode active material layer includes, for example, a positive electrode active material such as a lithium-containing composite oxide, a conductive assistant such as carbon powder, a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF), and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). A paste containing a dispersion medium is applied onto a current collector such as an aluminum foil, dried, and pressed to form.
The negative electrode active material layer includes, for example, a negative electrode active material such as graphite, a binder such as modified styrene-butadiene copolymer latex (SBR), a thickener such as carboxymethyl cellulose Na salt (CMC), and a dispersion medium such as water. The paste containing is applied onto a current collector such as copper foil, dried, and pressed to form.

本発明は、二次電池の電極用ペーストの製造方法に関する。
本発明は、正極用ペーストおよび負極用ペーストのいずれにも適用可能である。
本発明の電極用ペーストの製造方法では、活物質を含む粉体とNMPまたは水等の分散媒とを混練する。
The present invention relates to a method for producing an electrode paste for a secondary battery.
The present invention is applicable to both positive electrode pastes and negative electrode pastes.
In the method for producing an electrode paste of the present invention, a powder containing an active material and a dispersion medium such as NMP or water are kneaded.

(工程(A))
本発明では、ペースト混練前に、あらかじめ分散媒中の溶存酸素を低減する工程(A)(溶存酸素低減工程)を実施する。
溶存酸素低減工程は後記脱泡工程と同様、たとえば、分散媒を−85kPa以下の真空圧力下に供することで、実施できる。
溶存酸素低減工程ではたとえば、分散媒を入れたタンク等の容器を密閉した後、容器内の気体を抜いて所望の真空圧力とし、所定時間置く。こうすることで、分散媒中の溶存酸素が気体となって浮上し、分散媒外に抜けて除去される。
溶存酸素低減工程における真空圧力は―95kPa以下が特に好ましい。
溶存酸素低減工程における真空保持時間は特に制限なく、10分間以上が好ましく、30分間以上が特に好ましい。
(Process (A))
In the present invention, before the paste kneading, the step (A) (dissolved oxygen reduction step) of reducing the dissolved oxygen in the dispersion medium is carried out in advance.
The dissolved oxygen reduction step can be performed by, for example, supplying the dispersion medium under a vacuum pressure of −85 kPa or less, as in the defoaming step described later.
In the dissolved oxygen reduction step, for example, after a container such as a tank containing a dispersion medium is sealed, the gas in the container is extracted to obtain a desired vacuum pressure, and is set for a predetermined time. By doing so, the dissolved oxygen in the dispersion medium floats as a gas and escapes out of the dispersion medium and is removed.
The vacuum pressure in the dissolved oxygen reduction step is particularly preferably −95 kPa or less.
The vacuum holding time in the dissolved oxygen reduction step is not particularly limited and is preferably 10 minutes or more, particularly preferably 30 minutes or more.

(工程(B))
溶存酸素が低減された分散媒を用いて 電極活物質と分散媒とを含む電極用ペーストの原料を混練する工程(B)(混練工程)を実施する。
電極用ペーストの原料の混練は、公知方法により実施することができる。
(Process (B))
A step (B) (kneading step) of kneading the raw material of the electrode paste including the electrode active material and the dispersion medium using the dispersion medium in which dissolved oxygen is reduced is performed.
The kneading of the raw material for the electrode paste can be carried out by a known method.

(工程(C))
最後に、ペースト混練後に得られた電極用ペーストを−85kPa以下の真空圧力下(ただし、ここで言う真空圧力は大気圧を0kPaとするゲージ圧である。)に供して、電極用ペースト中の気泡を除去する工程(C)(脱泡工程)を実施する。
脱泡工程ではたとえば、ペーストを入れたタンク(脱泡用タンク)等の容器を密閉した後、容器内の気体を抜いて所望の真空圧力とし、所定時間置く。こうすることで、ペースト中の気泡が浮上し、ペースト外に抜けて除去される。
脱泡工程における真空圧力は―95kPa以下が特に好ましい。
脱泡工程における真空保持時間は特に制限なく、10分間以上が好ましく、30分間以上が特に好ましい。
(Process (C))
Finally, the electrode paste obtained after paste kneading is subjected to a vacuum pressure of −85 kPa or less (where the vacuum pressure is a gauge pressure at which atmospheric pressure is 0 kPa), and the electrode paste in the electrode paste Step (C) for removing bubbles (defoaming step) is performed.
In the defoaming step, for example, after a container such as a tank (defoaming tank) containing paste is sealed, the gas in the container is extracted to obtain a desired vacuum pressure and set for a predetermined time. By doing so, bubbles in the paste rise and are removed from the paste and removed.
The vacuum pressure in the defoaming step is particularly preferably −95 kPa or less.
The vacuum holding time in the defoaming step is not particularly limited and is preferably 10 minutes or more, particularly preferably 30 minutes or more.

本発明の製造方法では、−85kPa以下の高真空下で脱泡工程を実施する。これにより、従来よりもペースト中の分散媒の量が少ない条件、従来よりも混練工程で一度に製造するペースト量、あるいは脱泡工程で一度に処理するペースト量が多い条件であっても、混練時に混入した気泡を良好に除去することが可能となる。
脱泡工程における真空圧力が−85kPa超では、製造条件によっては混練時にペースト中に混入した気泡の除去が不充分となる恐れがある。
脱泡工程における真空圧力を−85kPa以下とすることで、製造条件によらず混練時にペースト中に混入した気泡を良好に除去することができる。
In the production method of the present invention, the defoaming step is performed under a high vacuum of −85 kPa or less. This allows kneading even under conditions where the amount of the dispersion medium in the paste is less than in the past, the amount of paste manufactured at one time in the kneading process, or the amount of paste processed at one time in the defoaming process. It is possible to satisfactorily remove air bubbles mixed in sometimes.
If the vacuum pressure in the defoaming step exceeds -85 kPa, depending on the production conditions, there is a risk that removal of bubbles mixed in the paste during kneading may be insufficient.
By setting the vacuum pressure in the defoaming step to −85 kPa or less, it is possible to satisfactorily remove bubbles mixed in the paste during kneading regardless of manufacturing conditions.

「発明が解決しようとする課題」の項で述べたように、本発明者が検討したところ、従来の製造方法では、特に高真空の脱泡工程において、分散媒に含まれる微量の溶存酸素によって新たな気泡が生成される恐れがあることが分かった。
本発明の製造方法では、混練前にあらかじめ分散媒中の溶存酸素を低減しておくので、脱泡工程における圧力を従来よりも高真空としても、分散媒中に含まれる溶存酸素に起因して新たに気泡が生成されることが抑制される。
As described in the section of “Problems to be Solved by the Invention”, the present inventor has examined the conventional manufacturing method, particularly in a high vacuum defoaming step, due to a small amount of dissolved oxygen contained in the dispersion medium. It has been found that new bubbles may be generated.
In the production method of the present invention, since the dissolved oxygen in the dispersion medium is reduced in advance before kneading, even if the pressure in the defoaming step is set to a higher vacuum than in the past, it is caused by the dissolved oxygen contained in the dispersion medium. The generation of new bubbles is suppressed.

以上の作用効果が相俟って、本発明の製造方法によれば、製造条件によらず、気泡量が低減された電極用ペーストを製造することができる。この電極用ペーストを用いて集電体上に塗工を行うことで、気泡に起因した塗工不良を抑制することができる。   Combined with the above effects, according to the manufacturing method of the present invention, an electrode paste with a reduced amount of bubbles can be manufactured regardless of manufacturing conditions. By applying coating on the current collector using this electrode paste, it is possible to suppress poor coating due to bubbles.

本発明の製造方法では、従来よりもペースト中の分散媒の量を少なくしても気泡量が低減された電極用ペーストを製造することができるので、集電体へのペースト塗工後の乾燥工程を短縮することが可能となる。
たとえば、従来の電極用ペーストの固形分量は通常40〜55質量%程度であるが、60質量%以上とすることも可能である。
In the production method of the present invention, an electrode paste with a reduced amount of bubbles can be produced even if the amount of the dispersion medium in the paste is smaller than before, so that drying after applying the paste to the current collector is possible. The process can be shortened.
For example, the solid content of the conventional electrode paste is usually about 40 to 55% by mass, but may be 60% by mass or more.

本発明の製造方法では、従来よりも混練工程で一度に製造するペースト量あるいは脱泡工程で一度に処理するペースト量が多い条件であっても、混練時に混入した気泡を良好に除去することができるので、混練工程あるいは脱泡工程の効率向上が可能となる。   In the production method of the present invention, even if the amount of paste produced at one time in the kneading step or the amount of paste processed at one time in the defoaming step is larger than conventional, the air bubbles mixed during kneading can be removed well. Therefore, the efficiency of the kneading process or the defoaming process can be improved.

図4に、工程(A)〜(C)を実施可能な製造装置の概略構成例を示す。
ここでは、負極用ペーストの製造装置の一例を示してある。
図示する製造装置100は、
黒鉛等の負極活物質を貯蔵する第1の原料タンク110と、
水等の分散媒を貯蔵する第2の原料タンク120と、
変性スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス(SBR)等の結着剤を貯蔵する第3の原料タンク130と、
カルボキシメチルセルロースNa塩(CMC)等の増粘剤を貯蔵する第4の原料タンク140とを備えている。
これら原料タンクのうち、第2の原料タンク120は密閉可能とされ、タンク内部を真空にする真空装置Vac.に接続されている。
製造装置100はまた、第1〜第4の原料タンクから供給された各原料を混練する混練装置150と、混練装置150で製造された電極用ペーストPaの脱泡を行う脱泡タンク160とを備えている。
脱泡タンク160は密閉可能とされ、タンク内部を真空にする真空装置Vac.に接続されている。
脱泡タンク160による脱泡終了後の電極用ペーストPaは集電体上への塗工に供せられる。
In FIG. 4, the example of schematic structure of the manufacturing apparatus which can implement process (A)-(C) is shown.
Here, an example of an apparatus for producing a negative electrode paste is shown.
The manufacturing apparatus 100 shown in the figure is
A first raw material tank 110 for storing a negative electrode active material such as graphite;
A second raw material tank 120 for storing a dispersion medium such as water;
A third raw material tank 130 for storing a binder such as modified styrene-butadiene copolymer latex (SBR);
And a fourth raw material tank 140 for storing a thickener such as carboxymethyl cellulose Na salt (CMC).
Among these raw material tanks, the second raw material tank 120 can be sealed, and the vacuum device Vac. It is connected to the.
The manufacturing apparatus 100 also includes a kneading apparatus 150 for kneading the raw materials supplied from the first to fourth raw material tanks, and a defoaming tank 160 for defoaming the electrode paste Pa manufactured by the kneading apparatus 150. I have.
The defoaming tank 160 can be sealed, and a vacuum device Vac. It is connected to the.
The electrode paste Pa after defoaming by the defoaming tank 160 is applied to the current collector.

非水電解質二次電池としては、リチウムイオン二次電池等が挙げられる。
以下、リチウムイオン二次電池を例として、主な構成要素について説明する。
Examples of the non-aqueous electrolyte secondary battery include a lithium ion secondary battery.
Hereinafter, main components will be described by taking a lithium ion secondary battery as an example.

(正極)
正極は、公知の方法により、アルミニウム箔などの正極集電体に正極活物質を塗布して、製造することができる。
公知の正極活物質としては特に制限なく、例えば、LiCoO、LiMnO、LiMn、LiNiO、LiNiCo(1−x)、およびLiNiCoMn(1−x−y)等のリチウム含有複合酸化物等が挙げられる(式中、0<x<1、0<y<1)。
正極の製造方法は、前述の通りである。
(Positive electrode)
The positive electrode can be manufactured by applying a positive electrode active material to a positive electrode current collector such as an aluminum foil by a known method.
Known no particular limitation on the positive electrode active material, for example, LiCoO 2, LiMnO 2, LiMn 2 O 4, LiNiO 2, LiNi x Co (1-x) O 2, and LiNi x Co y Mn (1- x-y And lithium-containing composite oxides such as O 2 (where 0 <x <1, 0 <y <1).
The method for producing the positive electrode is as described above.

(負極)
負極活物質としては特に制限なく、Li/Li+基準で2.0V以下にリチウム吸蔵能力を持つものが好ましく用いられる。負極活物質としては、黒鉛等の炭素、金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオンのド−プ・脱ド−プが可能な遷移金属酸化物/遷移金属窒化物/遷移金属硫化物、及び、これらの組合わせ等が挙げられる。
負極の製造方法は、前述の通りである。
(Negative electrode)
The negative electrode active material is not particularly limited, and a material having a lithium storage capacity of 2.0 V or less on the basis of Li / Li + is preferably used. As the negative electrode active material, carbon such as graphite, metallic lithium, lithium alloy, transition metal oxide / transition metal nitride / transition metal sulfide capable of doping / dedoping lithium ions, and these A combination etc. are mentioned.
The method for producing the negative electrode is as described above.

(非水電解質)
非水電解質としては公知のものが使用でき、液状、ゲル状もしくは固体状の非水電解質が使用できる。
例えば、プロピレンカーボネ−トあるいはエチレンカーボネ−ト等の高誘電率カーボネート溶媒と、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の低粘度カーボネート溶媒との混合溶媒に、リチウム含有電解質を溶解した非水電解液が好ましく用いられる。
(Nonaqueous electrolyte)
As the non-aqueous electrolyte, known ones can be used, and liquid, gel-like or solid non-aqueous electrolytes can be used.
For example, a lithium-containing electrolyte is dissolved in a mixed solvent of a high dielectric constant carbonate solvent such as propylene carbonate or ethylene carbonate and a low viscosity carbonate solvent such as diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, or dimethyl carbonate. A water electrolyte is preferably used.

混合溶媒としては例えば、エチレンカーボネート(EC)/ジメチルカーボネート(DMC)/エチルメチルカーボネート(EMC)、およびエチレンカーボネート(EC)/ジエチルカーボネート(DEC)等の混合溶媒が好ましく用いられる。
リチウム含有電解質としては例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiSiF、LiOSO(2k+1)(k=1〜8の整数)、LiPF{C(2k+1)(6−n)(n=1〜5の整数、k=1〜8の整数)等のリチウム塩、およびこれらの組合わせが挙げられる。
As the mixed solvent, for example, a mixed solvent such as ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) / ethyl methyl carbonate (EMC) and ethylene carbonate (EC) / diethyl carbonate (DEC) is preferably used.
Examples of the lithium-containing electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F (2k + 1) (k = 1 to 8), LiPF n {C k F (2k + 1) )} (6-n) ( n = 1~5 integer, k = 1 to 8 integer) lithium salts such as, and combinations thereof.

(セパレータ)
セパレータは、正極と負極とを電気的に絶縁し、かつリチウムイオンが透過可能な膜であればよく、多孔質高分子フィルムが好ましく使用される。
セパレータとしては例えば、PP(ポリプロピレン)製多孔質フィルム、PE(ポリエチレン)製多孔質フィルム、あるいは、PP(ポリプロピレン)−PE(ポリエチレン)の積層型多孔質フィルム等のポリオレフィン製多孔質フィルムが好ましく用いられる。
(Separator)
The separator may be a film that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode and is permeable to lithium ions, and a porous polymer film is preferably used.
As the separator, for example, a porous film made of polyolefin such as a porous film made of PP (polypropylene), a porous film made of PE (polyethylene), or a laminated porous film of PP (polypropylene) -PE (polyethylene) is preferably used. It is done.

(外装体(電池容器))
外装体としては公知のものが使用できる。
二次電池の型としては、円筒型、コイン型、角型、あるいはフィルム型(ラミネート型)等があり、所望の型に合わせて外装体を選定することができる。
(Exterior body (battery container))
A well-known thing can be used as an exterior body.
As a type of the secondary battery, there are a cylindrical type, a coin type, a square type, a film type (laminate type), and the like, and an exterior body can be selected according to a desired type.

なお、本発明は、非水電解質二次電池に限らず、二次電池全般の電極用ペーストの製造に適用可能である。   In addition, this invention is applicable not only to a nonaqueous electrolyte secondary battery but the manufacture of the paste for electrodes of the secondary battery at large.

本発明に係る実施例および比較例について説明する。   Examples and comparative examples according to the present invention will be described.

(実施例1〜3、比較例1)
実施例1〜3および比較例1では、負極用ペーストを製造した。
材料として、負極活物質である黒鉛、増粘剤であるカルボキシメチルセルロースNa塩(CMC)、結着剤溶液である変性スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス(SBR)、および分散媒であるイオン交換水を用意した。
固形分の材料配合比は、黒鉛/CMC/SBR=98.6/0.7/0.7(固形分質量比)とした。
ペーストの固形分量は61質量%とした。
(Examples 1 to 3, Comparative Example 1)
In Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, a negative electrode paste was produced.
Materials include graphite as negative electrode active material, carboxymethylcellulose Na salt (CMC) as thickener, modified styrene-butadiene copolymer latex (SBR) as binder solution, and ion-exchanged water as dispersion medium. Prepared.
The material mixing ratio of the solid content was graphite / CMC / SBR = 98.6 / 0.7 / 0.7 (solid content mass ratio).
The solid content of the paste was 61% by mass.

実施例1〜3では、分散媒中の溶存酸素を低減する工程(A)と、電極活物質と分散媒とを含む電極用ペーストの原料を混練する工程(B)と、電極用ペーストを−85kPa以下の真空圧力下に供して、電極用ペースト中の気泡を除去する工程(C)とを順次実施した。
工程(A)では、ペースト混練前に、分散媒であるイオン交換水を入れたタンクを密閉した後、タンク内の気体を抜いて真空圧力とし、所定時間置くことで、イオン交換水中の溶存酸素を低減した。
工程(B)では、上記イオン交換水を用い、公知方法にて電極用ペーストの原料を混練して、電極用ペーストを得た。
工程(C)では、得られたペーストを入れたタンクを密閉した後、タンク内の気体を抜いて真空圧力とし、所定時間置くことで、ペースト中の気泡を除去した。
比較例1では、分散媒中の溶存酸素を低減する工程(A)を実施せず、電極活物質と分散媒とを含む電極用ペーストの原料を混練する工程(B)と、電極用ペーストを−85kPa以下の真空圧力下に供して、電極用ペースト中の気泡を除去する工程(C)とを順次実施した。
各例における主な製造条件は表1に示す通りとした。表1に記載した以外の製造条件については共通の条件とした。
In Examples 1 to 3, the step (A) of reducing dissolved oxygen in the dispersion medium, the step (B) of kneading the raw material for the electrode paste containing the electrode active material and the dispersion medium, and the electrode paste- The step (C) of removing bubbles in the electrode paste was sequentially performed under a vacuum pressure of 85 kPa or less.
In the step (A), before the paste kneading, after the tank containing the ion exchange water as the dispersion medium is sealed, the gas in the tank is evacuated to a vacuum pressure and left for a predetermined time, so that dissolved oxygen in the ion exchange water is placed. Reduced.
In the step (B), the electrode paste raw material was kneaded by the known method using the above ion-exchanged water to obtain an electrode paste.
In the step (C), after the tank containing the obtained paste was sealed, the gas in the tank was removed to a vacuum pressure and left for a predetermined time to remove bubbles in the paste.
In Comparative Example 1, the step (A) of reducing the dissolved oxygen in the dispersion medium is not carried out, the step (B) of kneading the electrode paste material containing the electrode active material and the dispersion medium, and the electrode paste The step (C) of removing bubbles in the electrode paste was performed in sequence under a vacuum pressure of −85 kPa or less.
The main production conditions in each example are as shown in Table 1. Manufacturing conditions other than those listed in Table 1 were common conditions.

各例においては、得られた電極用ペーストを用い、集電体である銅箔上に塗工し、乾燥し、プレス加工して、負極を連続的に製造した。塗工、乾燥、およびプレス加工の条件は共通条件とした。
各例において得られた負極を目視にて観察し、4000mあたりのピンホールの数を測定した。
各例における評価結果を表1に示す。
In each example, the obtained electrode paste was applied onto a copper foil as a current collector, dried, and pressed to produce a negative electrode continuously. The conditions for coating, drying, and pressing were common conditions.
The negative electrode obtained in each example was visually observed, and the number of pinholes per 4000 m was measured.
The evaluation results in each example are shown in Table 1.

分散媒中の溶存酸素を低減する工程(A)を実施した実施例1〜3では、塗工不良を低減することができた。特に、工程(A)において、―95Pa以下の高真空とし、真空保持時間を30分間とした実施例3では全く塗工不良が見られなかった。   In Examples 1 to 3 in which the step (A) for reducing dissolved oxygen in the dispersion medium was performed, it was possible to reduce coating defects. In particular, in Step (A), in Example 3 in which a high vacuum of −95 Pa or less was set and the vacuum holding time was 30 minutes, no coating failure was observed at all.

Figure 2015088314
Figure 2015088314

本発明の二次電池の電極用ペーストの製造方法は、ハイブリッド車(HV)、プラグインハイブリッド車(PHV)あるいは電気自動車(EV)に搭載されるリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池等に好ましく適用できる。   The method for producing an electrode paste for a secondary battery according to the present invention includes a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery mounted in a hybrid vehicle (HV), a plug-in hybrid vehicle (PHV), or an electric vehicle (EV). It can be preferably applied to batteries and the like.

1 非水電解質二次電池
11 外装体
20 電極
20A 集電体
20B 電極活物質層
21 正極
22 負極
30 電極積層体
31 セパレータ
100 製造装置
110〜140 原料タンク
150 混練装置
160 脱泡タンク
Pa 電極用ペースト
Vac. 真空装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonaqueous electrolyte secondary battery 11 Exterior body 20 Electrode 20A Current collector 20B Electrode active material layer 21 Positive electrode 22 Negative electrode 30 Electrode laminated body 31 Separator 100 Manufacturing apparatus 110-140 Raw material tank 150 Kneading apparatus 160 Defoaming tank Pa Electrode paste Vac. Vacuum equipment

Claims (3)

電極活物質と分散媒とを含む二次電池の電極用ペーストの製造方法であって、
前記分散媒中の溶存酸素を低減する工程(A)と、
前記電極活物質と前記分散媒とを含む前記電極用ペーストの原料を混練する工程(B)と、
前記電極用ペーストを−85kPa以下の真空圧力下(ただし、ここで言う真空圧力は大気圧を0kPaとするゲージ圧である。)に供して、当該電極用ペースト中の気泡を除去する工程(C)とを順次有する、二次電池の電極用ペーストの製造方法。
A method for producing an electrode paste for a secondary battery comprising an electrode active material and a dispersion medium,
Reducing the dissolved oxygen in the dispersion medium (A);
A step (B) of kneading the raw material of the electrode paste containing the electrode active material and the dispersion medium;
A process of removing bubbles in the electrode paste by subjecting the electrode paste to a vacuum pressure of −85 kPa or less (where the vacuum pressure is a gauge pressure with an atmospheric pressure of 0 kPa) (C And a paste for an electrode of a secondary battery.
前記分散媒を−85kPa以下の真空圧力下に供することにより工程(A)を実施する、請求項1に記載の二次電池の電極用ペーストの製造方法。   The manufacturing method of the paste for electrodes of the secondary battery of Claim 1 which implements a process (A) by using the said dispersion medium under the vacuum pressure of -85 kPa or less. 工程(C)における真空圧力を―95kPa以下とする、請求項1または2に記載の二次電池の電極用ペーストの製造方法。   The method for producing a paste for an electrode of a secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the vacuum pressure in the step (C) is -95 kPa or less.
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