JP2015185459A - electrode manufacturing method - Google Patents
electrode manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015185459A JP2015185459A JP2014062388A JP2014062388A JP2015185459A JP 2015185459 A JP2015185459 A JP 2015185459A JP 2014062388 A JP2014062388 A JP 2014062388A JP 2014062388 A JP2014062388 A JP 2014062388A JP 2015185459 A JP2015185459 A JP 2015185459A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- negative electrode
- lithium
- occluded
- state
- 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
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 53
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 58
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 57
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 17
- 230000008602 contraction Effects 0.000 abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 8
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002194 amorphous carbon material Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
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
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本発明は、二次電池の負極を作製するための電極作製方法に関する。 The present invention relates to an electrode manufacturing method for manufacturing a negative electrode of a secondary battery.
電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等の電動車両に搭載されているモーター駆動用のバッテリとして、リチウム二次電池等の二次電池が用いられている。二次電池は、充電を行うと正極からリチウムが放出されて負極に吸蔵され、放電時には、負極からリチウムが放出されて正極に吸蔵される。 A secondary battery such as a lithium secondary battery is used as a battery for driving a motor mounted on an electric vehicle such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle. When the secondary battery is charged, lithium is released from the positive electrode and stored in the negative electrode, and during discharge, lithium is released from the negative electrode and stored in the positive electrode.
二次電池の負極は、充電時にリチウムが吸蔵されて膨張し、放電時にリチウムが放出されて収縮することになる。このため、充電、放電を繰り返すことで、膨張、収縮が繰り返され、構造が弱くなる部位が生じる虞があった。即ち、リチウムを吸蔵できる量(充電量)が低下し、リチウムの吸蔵、放出の繰り返しに耐え得る回数には限界があるのが現状であった。 In the negative electrode of the secondary battery, lithium is occluded and expanded during charging, and lithium is released and contracted during discharging. For this reason, by repeating charging and discharging, there is a possibility that a portion where expansion and contraction are repeated and the structure becomes weak may occur. That is, the amount of lithium that can be occluded (amount of charge) is reduced, and there is a limit to the number of times that lithium can be stored and released repeatedly.
正極と負極の可逆反応により移動するリチウム量によって電池容量が決まるため、例えば、負極を構成する電極材として、リチウムを多く吸蔵できる材料が検討されている。リチウムを多く吸蔵できる材料は、膨張の割合が高いため、膨張と収縮の繰り返しにより、充電量が低下する割合が高くなることが考えられ、劣化が生じやすくなる虞があった。 Since the battery capacity is determined by the amount of lithium moving due to the reversible reaction between the positive electrode and the negative electrode, for example, a material that can occlude a large amount of lithium has been studied as an electrode material constituting the negative electrode. A material that can occlude a large amount of lithium has a high expansion rate. Therefore, it is conceivable that the rate of decrease in the charge amount is increased due to repeated expansion and contraction, and there is a risk of deterioration.
負極を作製する方法として、リチウムを含む材料(炭素質材料、珪素酸化物粉末)を用いて負極を形成する技術が従来から知られている(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1、2で開示された技術は、負極の材料に予めリチウムを固定しておくことで、正極から放出されたリチウムを負極で吸蔵した際に、吸蔵したリチウムが負極に固定されずに放電時に確実に放出されるようにしたものである。
As a method for producing a negative electrode, a technique for forming a negative electrode using a material containing lithium (carbonaceous material, silicon oxide powder) has been conventionally known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The techniques disclosed in
つまり、従来から知られている技術は、リチウムを負極にプリドープし、充電時に吸蔵されたリチウムの電極材への固定を抑制するための技術であり、負極において、充電時のリチウムの吸蔵量に対し、放電時のリチウムの放出量が減少しないようにするための技術である。 In other words, a conventionally known technique is a technique for pre-doping lithium into the negative electrode and suppressing the fixation of lithium occluded during charging to the electrode material. In the negative electrode, the amount of lithium occluded during charging is reduced. On the other hand, this is a technique for preventing the amount of lithium released during discharge from decreasing.
このため、特許文献1、2で開示された技術は、可逆反応により移動するリチウムを有効に電池容量に活かすことができる技術であり、負極の膨張、収縮による劣化を抑制する技術とは異なる技術であり、負極の劣化を抑制することはできない。
For this reason, the technologies disclosed in
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、リチウムの吸蔵、放出を繰り返しても、膨張、収縮が大幅に抑制されて劣化が抑制される負極を作製することができる電極作製方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an electrode manufacturing method capable of manufacturing a negative electrode in which expansion and contraction are greatly suppressed and deterioration is suppressed even when lithium insertion and extraction are repeated. For the purpose.
上記目的を達成するための請求項1に係る本発明の電極作製方法は、正極と負極の間で可逆反応によりリチウムを吸蔵、放出させて充放電を行う二次電池の負極を作製する電極作製方法であって、放出されるためのリチウムを負極となる電極材に吸蔵させ、リチウムを吸蔵させた状態の電極材を粉砕し、粉砕物を用いて負極を作製したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the electrode manufacturing method of the present invention according to claim 1 is an electrode manufacturing method for manufacturing a negative electrode of a secondary battery that performs charge and discharge by inserting and extracting lithium by a reversible reaction between the positive electrode and the negative electrode. A method is characterized in that lithium to be released is occluded in an electrode material serving as a negative electrode, the electrode material in a state where lithium is occluded is pulverized, and a negative electrode is produced using the pulverized product.
請求項1に係る本発明では、リチウムを吸蔵させて膨張した状態の電極材を粉砕することで、応力が除去された粉砕物となり、応力が除去された状態の粉砕物を混連する等してリチウムの配置を均一な状態にして負極を作製することができる。このため、作製された負極は、リチウムの配置が均一で強固な状態の電極となり、強固な状態でリチウムが放出され、強固な状態のままでリチウムが吸蔵される。 In the present invention according to claim 1, by pulverizing the electrode material in an expanded state with occlusion of lithium, a pulverized product from which stress has been removed is obtained, and the pulverized product from which stress has been removed is mixed. Thus, the negative electrode can be manufactured with a uniform lithium arrangement. For this reason, the produced negative electrode becomes an electrode having a uniform and strong lithium arrangement, lithium is released in a strong state, and lithium is occluded in a strong state.
従って、リチウムの吸蔵、放出を繰り返しても、膨張、収縮が大幅に抑制されて劣化が抑制される負極を作製することができる。 Therefore, even when lithium insertion and extraction is repeated, a negative electrode in which the expansion and contraction are significantly suppressed and deterioration is suppressed can be manufactured.
そして、請求項2に係る本発明の電極作製方法は、請求項1に記載の電極作製方法において、前記粉砕される電極材は、所定量のリチウムが含有されたものであることを特徴とする。
The electrode manufacturing method of the present invention according to
請求項2に係る本発明では、粉砕される電極材に所定量のリチウムが含有されているので、十分な量のリチウムを吸蔵させた電極材を粉砕してリチウムの配置を均一な状態にすることができる。所定量のリチウムは、例えば、満充電の場合のリチウムの量とされ、所定量のリチウムが含有されていることの判断は、例えば、リチウムの吸蔵時間(充電時間)で判断することができる。
In the present invention according to
また、請求項3に係る本発明の電極作製方法は、請求項2に記載の電極作製方法において、前記所定量のリチウムが含有されていることの判断は、前記電極材が膨張したことで行うことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the electrode manufacturing method of the second aspect, the determination that the predetermined amount of lithium is contained is made by the expansion of the electrode material. It is characterized by that.
請求項3に係る本発明では、電極材が膨張したことにより所定量のリチウムが含有されていることが判断される。電極材の膨張の判断は、膨張率の状況を計測することで行うことができる。 In the present invention according to claim 3, it is determined that a predetermined amount of lithium is contained due to expansion of the electrode material. The determination of the expansion of the electrode material can be made by measuring the state of the expansion coefficient.
また、請求項4に係る本発明の電極作製方法は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電極作製方法において、放出されるためのリチウムは、二次電池の正極から充電により移されたリチウムを含むことを特徴とする。 The electrode manufacturing method of the present invention according to claim 4 is the electrode manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein lithium to be discharged is charged from a positive electrode of a secondary battery. It contains lithium transferred by the above.
請求項4に係る本発明では、負極の電極材に吸蔵されるリチウムは、二次電池の正極から充電により移されたリチウムを含むため、充電でリチウムが放出された正極と対にして電池を構成することができる。 In the present invention according to claim 4, since the lithium occluded in the electrode material of the negative electrode includes lithium transferred from the positive electrode of the secondary battery by charging, the battery is paired with the positive electrode from which lithium has been released by charging. Can be configured.
因みに、特願平11−307129号公報には、正極用部材からリチウムイオンを離脱させ、離脱したリチウムイオンを負極部材に吸蔵させて二次電池を製造する方法が開示され、擬似の負極部材にリチウムイオンを吸蔵させることにより、負極部材の必要以上の膨張を抑制して劣化の少ない二次電池を得るものである。しかし、負極部材自体の劣化を抑制するための製造方法の技術ではないため、本願発明の電極製造方法とは相違する技術である。 Incidentally, Japanese Patent Application No. 11-307129 discloses a method for producing a secondary battery by detaching lithium ions from a positive electrode member and occluding the separated lithium ions in a negative electrode member. By occluding lithium ions, a secondary battery with little deterioration is obtained by suppressing the expansion of the negative electrode member more than necessary. However, since it is not a technique of a manufacturing method for suppressing deterioration of the negative electrode member itself, it is a technique different from the electrode manufacturing method of the present invention.
また、請求項5に係る本発明の電極作製方法は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電極作製方法において、前記電極材は、シリコン、スズ、アルミニウムの少なくとも一つを含むことを特徴とする。 The electrode manufacturing method of the present invention according to claim 5 is the electrode manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode material is made of at least one of silicon, tin, and aluminum. It is characterized by including.
請求項5に係る本発明では、膨張の割合が大きい材料を電極材として用いても、膨張、収縮を大幅に抑制することができる。 In this invention which concerns on Claim 5, even if it uses a material with a large expansion | swelling ratio as an electrode material, expansion | swelling and shrinkage | contraction can be suppressed significantly.
本発明の電極作製方法は、リチウムの吸蔵、放出を繰り返しても、膨張、収縮が大幅に抑制されて劣化が抑制される負極を作製することが可能になる。 The electrode production method of the present invention makes it possible to produce a negative electrode in which expansion and contraction are greatly suppressed and deterioration is suppressed even when lithium insertion and extraction are repeated.
図1、図2に基づいてリチウム二次電池(二次電池)の状況を説明する。 The state of the lithium secondary battery (secondary battery) will be described with reference to FIGS.
図1には本発明の一実施例に係る電極作製方法により作製された負極を備えた二次電池が搭載される電気自動車の概念、図2には二次電池の構成を概念的に説明する断面を示してある。 FIG. 1 conceptually illustrates an electric vehicle on which a secondary battery including a negative electrode manufactured by an electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention is mounted, and FIG. 2 conceptually illustrates the configuration of the secondary battery. A cross section is shown.
図1に示すように、車載用の電池パック1は、電気自動車2の床下に搭載され、電気自動車2の走行用モータ等に電力を供給するようになっている。電池パック1には、リチウム二次電池(二次電池)3がモジュール化されて多数個収容されている。
As shown in FIG. 1, an in-vehicle battery pack 1 is mounted under the floor of an
図2に示すように、二次電池3は、ケース5内に負極側の電極体6及び正極側の電極体7が収納され、電極体6、7は電解液8に浸漬されている。負極側の電極体6は、集電箔11に負極電極材が塗布されて負極の電極(負極)12とされ、集電箔11が負極端子13に接続されている。正極側の電極体7は、集電箔15に正極電極材が塗布されて電極(正極)16とされ、集電箔15が正極端子17に接続されている。
As shown in FIG. 2, in the secondary battery 3, a negative electrode body 6 and a positive electrode body 7 are housed in a case 5, and the electrode bodies 6 and 7 are immersed in an
電極材12(負極)は、例えば、シリコン(Si)、スズ(Sn)、アルミニウム(Al)等を含む合金系の電極材が用いられる。Si、Sn、Al等を含む合金系の電極材は、膨張することで多くのリチウム(Li)を吸蔵し、大容量の電池とすることができる。 As the electrode material 12 (negative electrode), for example, an alloy-based electrode material containing silicon (Si), tin (Sn), aluminum (Al), or the like is used. An alloy-based electrode material containing Si, Sn, Al, or the like can store a large amount of lithium (Li) by expansion, and can be a large-capacity battery.
尚、負極12の電極材としては、例えば、黒鉛(人造、天然)、ソフトカーボン、または、ハードカーボン等の非晶質炭素材料、酸化物系負極材料を適用することが可能である。
In addition, as an electrode material of the
二次電池3は、正極と負極の可逆反応により移動するリチウム量によって電池容量が決まるため、負極12の電極材として、Liを多く吸蔵できるSi、Al、Sn等を含む合金系の電極材が用いられている。Liを多く吸蔵できる電極材は、膨張の割合が高いため、膨張と収縮の繰り返しを行うと、充電量が低下する割合が高くなり、劣化が生じやすくなる。
Since the battery capacity of the secondary battery 3 is determined by the amount of lithium moving due to the reversible reaction between the positive electrode and the negative electrode, an alloy-based electrode material containing Si, Al, Sn, or the like that can absorb a large amount of Li is used as the electrode material of the
このため、Liの吸蔵、放出を繰り返しても、膨張、収縮が大幅に抑制されて劣化が抑制される電極を作製できる作製方法により、負極12を作製している。
For this reason, the
図3から図7に基づいて本発明の一実施例に係る電極作製方法を説明する。 An electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図3には本発明の一実施例に係る電極作製方法の工程の概略の状況、図4には本発明の一実施例に係る電極作製方法の工程を模式的に表した状況、図5には電極(負極)の膨張過程を従来の作成方法と比較して模式的に表した状況、図6には本発明の一実施例に係る電極作製方法で作製した電極の劣化の抑制を説明するために、負極の容量と充・放電回数との関係を、図7には電極作製における正極との関係の態様を説明した状況示してある。 FIG. 3 shows a schematic situation of an electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 schematically shows a process of an electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and FIG. Is a situation schematically showing the expansion process of the electrode (negative electrode) compared with the conventional preparation method, and FIG. 6 illustrates suppression of deterioration of the electrode produced by the electrode production method according to one embodiment of the present invention. Therefore, the relationship between the capacity of the negative electrode and the number of charge / discharge cycles is shown, and FIG. 7 shows the situation explaining the aspect of the relationship with the positive electrode in electrode fabrication.
図3、図4に基づいて電極の作製の工程を具体的に説明する。 The electrode manufacturing process will be specifically described with reference to FIGS.
図3に示すように、例えば、シリコン(Si)、スズ(Sn)、アルミニウム(Al)等を含む合金系の電極材21にLiを吸蔵させて充電された状態にし、電池化する。そして、膨張率を計測し、例えば、満充電と判断された時に、電池化した電極材21を粉砕する。
As shown in FIG. 3, for example, Li is occluded in an alloy-based
つまり、図4に示すように、電極材21と正極となる電極16(正極16)を準備し(a)、充電動作により、正極16に吸蔵されていたLiを放出し、所定量のLiを電極材21に吸蔵させて充電された状態にする(b)。電極材21にLiが吸蔵されることで、電極材21が膨張して応力が加わった状態になる。そして、Liが吸蔵され、膨張して応力が加わった状態の電極材21が粉砕される(c)。
That is, as shown in FIG. 4, the
所定量のLiが吸蔵されたかの判断、即ち、所定量のLiが含有されていることの判断は、電極材21の膨張率の状況を計測して行う。計測は、例えば、計測装置の接触子を当接させて膨張の状況を検出する。
The determination as to whether a predetermined amount of Li has been occluded, that is, the determination that a predetermined amount of Li is contained, is made by measuring the state of the expansion rate of the
この場合、電池の充電容量に対する充電残量の比率であるSOCの状態に応じた膨張を検出することにより、所定量のLiが含有されたことを判断することができる。例えば、満充電と定義される割合(例えば、SOCが80%)になったことが、膨張の状況の計測により検出された際に、所定量のLiが含有されたことが判断される。 In this case, it is possible to determine that a predetermined amount of Li has been contained by detecting expansion corresponding to the state of the SOC, which is the ratio of the remaining charge to the charge capacity of the battery. For example, it is determined that a predetermined amount of Li is contained when a ratio defined as full charge (for example, SOC is 80%) is detected by measurement of an expansion state.
図3に示すように、粉砕されて膨張状態のまま応力が解放された所定量のLiを吸蔵した電極材21の粉体を混連し、電極の形状に成形、もしくは、混練物を集電箔や金属板に塗布し、負極12とされて電極が作製される。
As shown in FIG. 3, the powder of the
つまり、図4に示すように、Liが吸蔵され、膨張して応力が加わった状態の電極材21が粉砕されて膨張状態のまま応力が除去された粉体となり(c)、混練されて集電箔や金属板に塗布される等により、電極が作製されて負極12となる(d)。
That is, as shown in FIG. 4, the
負極12は、膨張して応力が加わった状態の電極材21が粉砕され、混練されているので、Liの配置が均一な状態になり、膨張した状態で応力が除かれた状態になっている(d)。そして、Liが放出された正極16と負極12を対にすることで二次電池3とされる(e)。
In the
上述した電極作成方法で作製した負極12は、Liを吸蔵させて膨張した状態の電極材21を粉砕することで、応力が除去された粉砕物となり、応力が除去された状態の粉砕物を混連してLiの配置を均一な状態にして負極12を作製することができる。
The
このため、作製された負極12は、Liの配置が均一で強固な状態の電極となり、放電時には、強固な状態でLiが放出され、充電時には、強固な状態のままでLiが吸蔵され、初期状態を超えて膨張することが殆どない。従って、Liの吸蔵、放出を繰り返しても、膨張、収縮が大幅に抑制されて劣化が抑制される負極12を作製することができる。
For this reason, the produced
図5に基づいて膨張、収縮が大幅に抑制される状況を説明する。 A situation where expansion and contraction are greatly suppressed will be described with reference to FIG.
図5(a)は本発明方法で作製した負極12の充放電の概念図、図5(b)は一般的な負極の充放電の概念図である。
FIG. 5A is a conceptual diagram of charging / discharging of the
図5(b)に示すように、一般的な電極(負極)31では、充電時には、収縮した状態の電極材にLiが吸蔵されて負極31aとなる。負極31aは、Liが吸蔵されて、収縮した状態から膨張して軟弱な構造の電極となり、Liの配置は不均一な状態となる。
As shown in FIG. 5B, in the general electrode (negative electrode) 31, during charging, Li is occluded in the contracted electrode material to become the
放電時には、不均一に配置されたLiが放出され、軟弱な構造が残った状態の負極31bとなる(収縮)。そして、負極31bは、Liが抜けた後の部分31cの間の壁部に薄い部位が存在し、Liの吸蔵、放出の繰り返しに耐えることができる回数が限られてしまう。
At the time of discharging, Li arranged unevenly is released, and the
図5(a)に示すように、本発明方法で作製した負極12は、Liを吸蔵させて膨張した状態の電極材の粉砕物を用いているので、Liの配置が均一な状態の充電状態にある負極12となっている。つまり、収縮した材料が膨張してLiが吸蔵された負極ではなく、強固な構造の電極材にLiが吸蔵されて構成されている。
As shown in FIG. 5 (a), the
このため、Liが放出されても、収縮することがなく(膨張)、強固な構造が維持され、膨張、収縮を繰り返すことがなく、Liの吸蔵、放出を繰り返しても劣化が抑制される。 For this reason, even if Li is released, it does not contract (expand), maintains a strong structure, does not repeat expansion and contraction, and deterioration is suppressed even if Li is occluded and released repeatedly.
図6に基づいて、本発明方法で作製した負極12、及び、一般的な負極31の劣化の状況を説明する。
Based on FIG. 6, the deterioration state of the
図6に実線で示すように、本発明方法で作製した負極12は、劣化が抑制されているため、充放電の回数が多くなっても電池の容量は殆ど低下しない。このため、必要容量Qの性能を長期間に亘って維持するためには、必要容量Qよりも僅かに多い容量Q1の負極12を用いればよい。
As shown by the solid line in FIG. 6, since the
図6に点線で示すように、一般的な負極31は、充放電の回数が多くなるにしたがい劣化が進行し、電池の容量が低下する。このため、必要容量Qの性能を長期間に亘って維持するためには、必要容量Qよりも大幅に多い容量Q2の負極31を用いる必要がある。 As shown by a dotted line in FIG. 6, the general negative electrode 31 deteriorates as the number of charge / discharge increases, and the battery capacity decreases. For this reason, in order to maintain the performance of the required capacity Q over a long period of time, it is necessary to use the negative electrode 31 having a capacity Q2 that is significantly larger than the required capacity Q.
図6に示したように、本発明方法で作製した負極12は、容量の低下が殆どなく、劣化が抑制されていることがわかる。
As shown in FIG. 6, it can be seen that the
図7に基づいて、本発明方法の負極12を作製する際における正極との関係を示し電池を作製する状況を説明する。図において、斜線部分はLiが吸蔵されている状態を示してある。
Based on FIG. 7, the relationship with the positive electrode in producing the
図7(a)に示すように、負極12を作製する際に、電極となる電極材21と電池の正極となる電極16を用いる。電極16に吸蔵されたLiを放出して電極材21に吸蔵させ、粉砕、混練して負極12を作製する。負極12に対し、Liを放出した電極16を正極として電池を構成する。このため、電池を製造する過程で電極16を作製することができる。
As shown in FIG. 7A, when the
図7(b)に示すように、電極となる電極材21と電池の正極となる電極41を用いる。電極41には電極材21の吸蔵量よりも多いLiが吸蔵されている。電極41に吸蔵されたLiの一部を放出して電極材21に吸蔵させ、粉砕、混練して負極12を作製する。電極41にはLiが残った状態になっている。負極12に対し、Liが残された電極41を正極として電池を構成する。
As shown in FIG. 7B, an
電池の正極には、Liが一部固定されるため、負極12に吸蔵させる量のLiが吸蔵されていると、電池容量が十分に確保できない虞がある。電極材21の吸蔵量よりも多いLiが吸蔵されている電極41を用いて電極材21にLiを吸蔵させることで、固定されるLiが予め吸蔵されている状態の電極41を正極として用い、負極12と組み合わせて電池を構成することができる。
Since a part of Li is fixed to the positive electrode of the battery, if the amount of Li stored in the
図7(c)に示すように、電極となる電極材21を用い、電解液等、正極以外のLi源からのLiを電極材21に吸蔵させ、粉砕、混練して負極12を作製する。負極12に対し、Liが放出された状態の電極16、もしくは、Liが一部残された状態の41を正極として電池を構成する。
As shown in FIG. 7C, an
尚、図7に示した構成例において、Liを放出した電極16、41を用いずに、別の電極を正極として電池を構成することも可能である。
In the configuration example shown in FIG. 7, it is possible to configure a battery using another electrode as a positive electrode without using the
負極12と正極の組み合わせは任意であり、吸蔵されるLiの量、可逆反応によって放充電の際に移動するLiの量の設定も任意である。つまり、電池の性能などにより、負極12と種々の正極の組み合わせが可能であり、Liの吸蔵状態が任意の電極等を用いて電池を構成することが可能である。
The combination of the
本発明の電極作成方法は、Liを吸蔵させて膨張した状態の電極材21を粉砕することで、応力が除去された粉砕物とし、応力が除去された状態の粉砕物を混連してLiの配置を均一な状態にして負極12を作製したので、強固な状態の電極となり、放電時には、強固な状態でLiが放出され、充電時には、強固な状態のままでLiが吸蔵され、初期状態を超えて膨張することがない。
In the electrode manufacturing method of the present invention, the
従って、Liの吸蔵、放出を繰り返しても、膨張、収縮が大幅に抑制されて劣化が抑制される負極12を作製することが可能になる。
Therefore, even when Li occlusion and release are repeated, it is possible to manufacture the
本発明は、二次電池の負極を作製するための電極作製方法の産業分野で利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized in the industrial field | area of the electrode preparation method for producing the negative electrode of a secondary battery.
1 電池パック
2 電気自動車
3 リチウム二次電池(二次電池)
5 ケース
6、7 電極体
8 電解液
11、15 集電箔
12 電極(負極)
13 負極端子
16、41 電極(正極)
17 正極端子
21 電極材
31 負極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
5 Case 6, 7
13
17
Claims (5)
放出されるためのリチウムを負極となる電極材に吸蔵させ、リチウムを吸蔵させた状態の電極材を粉砕し、粉砕物を用いて負極を作製した
ことを特徴とする電極作製方法。 An electrode production method for producing a negative electrode of a secondary battery that performs charge and discharge by inserting and extracting lithium by a reversible reaction between a positive electrode and a negative electrode,
A method for producing an electrode, characterized in that lithium to be released is occluded in an electrode material serving as a negative electrode, the electrode material in which lithium is occluded is pulverized, and a negative electrode is produced using the pulverized product.
前記粉砕される電極材は、所定量のリチウムが含有されたものである
ことを特徴とする電極作製方法。 The electrode manufacturing method according to claim 1,
The electrode material to be pulverized contains a predetermined amount of lithium.
前記所定量のリチウムが含有されていることの判断は、前記電極材が膨張したことで行う
ことを特徴とする電極作製方法。 The electrode manufacturing method according to claim 2,
The determination that the predetermined amount of lithium is contained is made by the expansion of the electrode material.
放出されるためのリチウムは、二次電池の正極から充電により移されたリチウムを含む
ことを特徴とする電極作製方法。 In the electrode manufacturing method according to any one of claims 1 to 3,
The lithium for release includes lithium transferred by charging from the positive electrode of the secondary battery.
前記電極材は、シリコン、スズ、アルミニウムの少なくとも一つを含む
ことを特徴とする電極作製方法。
In the electrode manufacturing method according to any one of claims 1 to 4,
The electrode material includes at least one of silicon, tin, and aluminum.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014062388A JP6341366B2 (en) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | Electrode fabrication method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014062388A JP6341366B2 (en) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | Electrode fabrication method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015185459A true JP2015185459A (en) | 2015-10-22 |
JP6341366B2 JP6341366B2 (en) | 2018-06-13 |
Family
ID=54351746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014062388A Active JP6341366B2 (en) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | Electrode fabrication method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6341366B2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012169282A1 (en) * | 2011-06-10 | 2012-12-13 | 日本電気株式会社 | Lithium ion secondary battery |
JP2013114820A (en) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Silicon oxide powder, lithium ion secondary battery negative electrode material including the same, lithium ion secondary battery including the material, and method for producing silicon oxide powder for lithium ion secondary battery negative electrode material |
WO2013187176A1 (en) * | 2012-06-12 | 2013-12-19 | 日本電気株式会社 | Method for producing lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery |
JP2014103019A (en) * | 2012-11-21 | 2014-06-05 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Negative electrode material for power storage device, electrode for power storage device, power storage device and method for manufacturing them |
-
2014
- 2014-03-25 JP JP2014062388A patent/JP6341366B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012169282A1 (en) * | 2011-06-10 | 2012-12-13 | 日本電気株式会社 | Lithium ion secondary battery |
JP2013114820A (en) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Silicon oxide powder, lithium ion secondary battery negative electrode material including the same, lithium ion secondary battery including the material, and method for producing silicon oxide powder for lithium ion secondary battery negative electrode material |
WO2013187176A1 (en) * | 2012-06-12 | 2013-12-19 | 日本電気株式会社 | Method for producing lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery |
JP2014103019A (en) * | 2012-11-21 | 2014-06-05 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Negative electrode material for power storage device, electrode for power storage device, power storage device and method for manufacturing them |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6341366B2 (en) | 2018-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6638227B2 (en) | Power storage element deterioration state estimation device, storage element deterioration state estimation method, and power storage system | |
JP6355552B2 (en) | Lithium ion secondary battery charging method and charging control system thereof | |
JP6500789B2 (en) | Control system of secondary battery | |
JP5207750B2 (en) | Alkaline storage battery | |
JP6897253B2 (en) | Negative electrode for lithium ion secondary battery | |
KR20170071408A (en) | All-solid-state battery and method of manufacturing the same | |
JP6156216B2 (en) | Full charge capacity estimation device | |
JP2013161622A5 (en) | ||
KR101739649B1 (en) | Nonaqueous electrolyte rechargeable battery | |
JP2018501605A (en) | Electrode, manufacturing method thereof, electrode manufactured thereby, and secondary battery including the same | |
JP2008117587A (en) | Control valve type lead acid battery | |
CN107078278B (en) | Lithium ion battery | |
JP6341366B2 (en) | Electrode fabrication method | |
JP2021093312A (en) | Lithium ion battery manufacturing method | |
KR20130126344A (en) | Method for charging lithium secondary battery at low temperature | |
JP7039846B2 (en) | Manufacturing method of non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP2020102301A (en) | Evaluation method for substituent element of cathode active material for lithium ion secondary battery | |
JP2016178026A (en) | Power storage device | |
JP2009181910A (en) | Charging and discharging control method and charging and discharging control system for alkaline storage battery | |
JP5092230B2 (en) | Control valve type lead acid battery | |
CN105074969A (en) | Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary batteries and non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP6465390B2 (en) | I / O recovery method and control system | |
JP6894947B2 (en) | Manufacturing method of electrodes of power storage device and electrodes of power storage device | |
JP7131568B2 (en) | Estimation device, estimation method and computer program | |
JP2017107808A (en) | Lithium ion secondary battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160729 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170410 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170419 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170606 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171018 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171204 |
|
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: 20180418 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180501 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6341366 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |