JP2015207453A - Method for manufacturing electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries - Google Patents

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信之 山崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries, which includes an electrode active material layer having a laminate structure including a pattern layer, has a desired pattern, and enables the stable formation of a pattern layer having satisfying surface flatness and satisfying in-plane uniformity in film thickness.SOLUTION: A method for manufacturing an electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries comprises the steps of: (A) forming a first paste layer 121P for an unpatterned layer, (B) drying at least a part of a front-side surface of the first paste layer 121P into a dried part 121D, and (C) performing a pattern print of a second paste layer 122P for a patterned layer, sequentially. Supposing that the cavity volume fraction of the dried part 121D is P(%), and the liquid component volume fraction of the second paste layer 122P immediately after the application thereof is L(%), the steps (B) and (C) are performed under the condition that the following expression is satisfied: 45%≤P/L×100(%)≤59%.

Description

本発明は、非水電解質二次電池用電極の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an electrode for a nonaqueous electrolyte 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。
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)とを含む構造が知られている。
正極活物質層は例えば、アルミニウム箔等の集電体上に、Li等を含む正極活物質とN−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の分散剤とを含むペーストを塗工し、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、銅箔等の集電体上に、炭素等を含む負極活物質と水等の分散剤とを含むペーストを塗工し、乾燥し、プレス加工して、形成される。
Nonaqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are used in hybrid vehicles (HV), plug-in hybrid vehicles (PHV), electric vehicles (EV), and the like.
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.
As a structure of the electrode (positive electrode or negative electrode) for the nonaqueous electrolyte secondary battery, a 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 known. It has been.
The positive electrode active material layer is, for example, coated on a current collector such as an aluminum foil with a paste containing a positive electrode active material containing Li or the like and a dispersant such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and dried. , Formed by pressing.
The negative electrode active material layer is formed by, for example, applying a paste containing a negative electrode active material containing carbon and a dispersant such as water on a current collector such as copper foil, drying, and pressing. .

エネルギー密度の向上を考慮すれば、電極活物質層は厚膜でかつ高密度であることが好ましい。
電極活物質層の厚膜化のために、電極活物質層を積層構造とすることができる。
従来、電極活物質層を積層構造とする場合、電極活物質層用ペーストの塗工と乾燥を積層数だけ繰り返す方法がある。特許文献1にはまた、工程を簡略化するべく、電極活物質層用ペーストの塗工を複数回繰り返した後、複数のペースト層を一括乾燥する方法が開示されている(請求項1)。
Considering the improvement in energy density, the electrode active material layer is preferably a thick film and a high density.
In order to increase the thickness of the electrode active material layer, the electrode active material layer can have a laminated structure.
Conventionally, when the electrode active material layer has a laminated structure, there is a method of repeating the application and drying of the electrode active material layer paste by the number of layers. Patent Document 1 also discloses a method of drying a plurality of paste layers at once after applying the electrode active material layer paste a plurality of times in order to simplify the process (Claim 1).

特開2011-210478号公報JP 2011-210478 A

積層構造により電極活物質層の厚膜化および高密度化を図っても、電極活物質層の膜厚増および空隙減により、Liイオン等の伝導イオンの伝導性が低下するため、電極活物質層の総厚みに見合った電池容量の向上を得ることが難しい。
電極活物質層を積層構造とする場合、少なくとも1層に、少なくとも1つ好ましくは複数の貫通孔を設けることで、Liイオン等の伝導イオンの伝導性を向上することができる。貫通孔を有するペースト層は、スクリーン印刷等によりパターン印刷することで形成することが可能である。
しかしながら、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)あるいは水等の液体成分を含むペーストは流動性があるため、貫通孔を有する所望パターンのペースト層を形成しても、塗工直後から乾燥までの間にレベリングによりパターンが崩れてしまう恐れがある。
ペースト中の液体成分量を低減すればレベリングを抑制することができるが、塗工性およびレベリング性が悪化して、表面平坦性および膜厚の面内均一性が悪化する恐れがある。このことは電極特性の面内ばらつきを招く恐れがあり、好ましくない。
なお、本明細書で言う「層の表面平坦性」は、貫通孔の形成部分を除く全体的な表面平坦性である。同様に、「膜厚の面内均一性」は、貫通孔の形成部分を除く全体的な膜厚の面内均一性である。
Even if the electrode active material layer is made thicker and densified by the laminated structure, the conductivity of conductive ions such as Li ions decreases due to the increase in the thickness of the electrode active material layer and the decrease in voids. It is difficult to obtain an increase in battery capacity commensurate with the total thickness of the layers.
When the electrode active material layer has a laminated structure, the conductivity of conductive ions such as Li ions can be improved by providing at least one, preferably a plurality of through holes in at least one layer. The paste layer having a through hole can be formed by pattern printing by screen printing or the like.
However, since a paste containing a liquid component such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or water is fluid, even if a paste layer having a desired pattern having a through hole is formed, the paste is immediately after coating to drying. There is a risk that the pattern will collapse due to leveling.
If the amount of the liquid component in the paste is reduced, leveling can be suppressed, but the coating property and leveling property are deteriorated, and the surface flatness and the in-plane uniformity of the film thickness may be deteriorated. This may cause in-plane variations in electrode characteristics, which is not preferable.
The “surface flatness of the layer” referred to in the present specification is the overall surface flatness excluding the portion where the through hole is formed. Similarly, “in-plane uniformity of film thickness” is the in-plane uniformity of the overall film thickness excluding the portion where the through hole is formed.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、パターン層を含む積層構造の電極活物質層を備え、所望のパターンを有し、かつ表面平坦性および膜厚の面内均一性が良好なパターン層を安定的に形成することが可能な非水電解質二次電池用電極の製造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, includes an electrode active material layer having a laminated structure including a pattern layer, has a desired pattern, and has excellent surface flatness and in-plane uniformity of film thickness. It aims at providing the manufacturing method of the electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries which can form a pattern layer stably.

本発明の非水電解質二次電池用電極の製造方法は、
電極活物質と分散剤とを含むペーストを用いて、集電体上に、非パターン層と当該非パターン層上に形成されたパターン層とを含む積層構造の電極活物質層を形成する非水電解質二次電池用電極の製造方法であって、
前記非パターン層用の第1のペースト層を形成する工程(A)と、
前記第1のペースト層の少なくとも表面側の一部を乾燥して乾燥部とする工程(B)と、
前記パターン層用の第2のペースト層をパターン印刷する工程(C)とを順次有し、
前記乾燥部の空隙体積率をP(%)とし、前記第2のペースト層の塗工直後の液体成分体積率をL(%)としたとき、下記式(1−1)を充足する条件で工程(B)および工程(C)を実施するものである。
45%≦P/L×100(%)≦59%・・・(1−1)
The method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is as follows:
Using a paste containing an electrode active material and a dispersant, a non-aqueous solution for forming an electrode active material layer having a multilayer structure including a non-pattern layer and a pattern layer formed on the non-pattern layer on a current collector A method for producing an electrode for an electrolyte secondary battery, comprising:
Forming a first paste layer for the non-pattern layer (A);
A step (B) of drying at least a part of the first paste layer on the surface side to form a drying unit;
(C) sequentially printing the second paste layer for the pattern layer,
When the void volume ratio of the dry part is P (%) and the liquid component volume ratio immediately after the application of the second paste layer is L (%), the conditions satisfy the following formula (1-1): Step (B) and step (C) are performed.
45% ≦ P / L × 100 (%) ≦ 59% (1-1)

本発明において、「乾燥部の空隙体積率」は、乾燥部全体の体積、乾燥部の密度、および乾燥部の材料比重により求められる。
「第2のペースト層の塗工直後の液体成分体積率」は、用いたペーストの液体成分体積率である。
In the present invention, “the void volume ratio of the drying section” is determined by the volume of the entire drying section, the density of the drying section, and the material specific gravity of the drying section.
The “liquid component volume ratio immediately after application of the second paste layer” is the liquid component volume ratio of the paste used.

45%≦P/L×100(%)≦59%であれば、第2のペースト層を塗工した後、この層中の液体成分が下地である第1のペースト層内に形成された乾燥部の空隙に適度な量で浸透することができる。この結果、第2のペースト層は、液体成分量が適度に低下して流動性が適度に低下し、そのレベリングが適度に抑制されるため、塗工直後から乾燥までの間にパターンが良好に保持される。
45%≦P/L×100(%)≦59%であれば、第2のペースト層中の液体成分が下地である第1のペースト層内に形成された乾燥部に浸透した後もこの層中に液体成分が適度に残る。この結果、仮に塗工直後に第2のペースト層の表面平坦性および膜厚の面内均一性が良くなくても、塗工直後から乾燥までの間に適度なレベリングにより第2のペースト層の表面平坦性および膜厚の面内均一性が向上する。
以上の作用効果により、本発明の非水電解質二次電池用電極の製造方法によれば、所望のパターンを有し、表面平坦性および膜厚の面内均一性が良好なパターン層を安定的に形成することができる。
If 45% ≦ P / L × 100 (%) ≦ 59%, after the second paste layer is applied, the liquid component in this layer is dried formed in the first paste layer as a base It is possible to penetrate into the voids of the part in an appropriate amount. As a result, the second paste layer has a good pattern between immediately after coating and drying, because the amount of liquid component is moderately decreased and the fluidity is moderately decreased and its leveling is moderately suppressed. Retained.
If 45% ≦ P / L × 100 (%) ≦ 59%, this layer even after the liquid component in the second paste layer has permeated into the dry part formed in the first paste layer as the base The liquid component remains moderately inside. As a result, even if the surface flatness and the in-plane uniformity of the film thickness of the second paste layer are not good immediately after coating, the second paste layer is properly leveled immediately after coating until drying. Surface flatness and in-plane uniformity of film thickness are improved.
Due to the above-described effects, according to the method for manufacturing an electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a pattern layer having a desired pattern and having excellent surface flatness and in-plane uniformity of film thickness can be stably formed. Can be formed.

工程(C)においては、前記パターン層のパターンに応じたパターンを有するロール状スクリーンを用いて、前記第2のペースト層をスクリーン印刷することが好ましい。
ロール状スクリーンは、第2のペースト層への接触面積が小さく、第2のペースト層からのスクリーン離れが容易である。そのため、いったん塗工されたペーストがスクリーンと共に剥離してパターンが部分的に抜けることを抑制でき、所望のパターンのパターン層を安定的に形成することができる。
In the step (C), it is preferable to screen-print the second paste layer using a roll screen having a pattern corresponding to the pattern of the pattern layer.
The roll-shaped screen has a small contact area with the second paste layer and can be easily separated from the second paste layer. Therefore, it is possible to prevent the paste once applied from being peeled off together with the screen and to partially remove the pattern, and a pattern layer having a desired pattern can be stably formed.

工程(B)においては、前記第1のペースト層の表面側の一部のみを乾燥して前記乾燥部とし、
前記電極活物質の中位径をD50とし、工程(B)後の前記第1のペースト層の膜厚をTとし、前記乾燥部の厚みをHとしたとき、下記式(2−1)を充足する条件で工程(B)を実施することが好ましい。
D50≦H≦T×0.7・・・(2−1)
In the step (B), only a part on the surface side of the first paste layer is dried to form the drying section,
When the median diameter of the electrode active material is D50, the thickness of the first paste layer after the step (B) is T, and the thickness of the dry part is H, the following formula (2-1) is obtained. It is preferable to implement a process (B) on the conditions to satisfy.
D50 ≦ H ≦ T × 0.7 (2-1)

本明細書において、「中位径D50」とは、粒径分布において、中位径D50より大きい粒子の質量が全粒子の質量の50%となる粒径である。   In the present specification, the “median diameter D50” is a particle diameter in which the mass of particles larger than the median diameter D50 is 50% of the mass of all particles in the particle size distribution.

工程(B)においては、表面側の一部のみを乾燥して、乾燥部に比して、液体成分の量が相対的に多く、相対的に流動性の高い未乾燥部を残すことができる。上記式(2−1)を充足する場合、仮にスクリーン印刷に用いるスキージの幅方向の傾斜等により第2のペースト層が表面平坦性低く塗工されたとしても、相対的に流動性の高い未乾燥部の存在によって、第2のペースト層を自然に平坦状態に修復することができる。これにより、仮に第2のペースト層が表面平坦性低く形成されたとしても、表面平坦性および膜厚の面内均一性が良好なパターン層を安定的に形成することができる。   In the step (B), only a part on the surface side is dried, and the amount of liquid component is relatively large as compared with the drying part, and an undried part having relatively high fluidity can be left. . When the above formula (2-1) is satisfied, even if the second paste layer is applied with a low surface flatness due to, for example, an inclination in the width direction of a squeegee used for screen printing, it has a relatively high fluidity. Due to the presence of the drying section, the second paste layer can be naturally restored to a flat state. Thereby, even if the second paste layer is formed with low surface flatness, a pattern layer with good surface flatness and in-plane uniformity of film thickness can be stably formed.

本発明によれば、パターン層を含む積層構造の電極活物質層を備え、所望のパターンを有し、かつ表面平坦性および膜厚の面内均一性が良好なパターン層を安定的に形成することが可能な非水電解質二次電池用電極の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, a pattern layer having a laminated structure including a pattern layer, having a desired pattern, and having excellent surface flatness and in-plane uniformity of film thickness is stably formed. The manufacturing method of the electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries which can be provided can be provided.

本発明に係る一実施形態の非水電解質二次電池の構成例を示す模式全体図である。1 is a schematic overall view illustrating a configuration example of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention. 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. 本発明に係る一実施形態の電極の模式断面図である。It is a schematic cross section of the electrode of one embodiment concerning the present invention. 図3に示す電極の製造工程図である。FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the electrode shown in FIG. 3. 図3に示す電極の製造工程図である。FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the electrode shown in FIG. 3. 図3に示す電極の製造工程図である。FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the electrode shown in FIG. 3. 図3に示す電極の製造工程図である。FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the electrode shown in FIG. 3. 図3に示す電極の製造工程図である。FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the electrode shown in FIG. 3. 実施例1−1および比較例1−1、1−2の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of Example 1-1 and Comparative Examples 1-1 and 1-2. 実施例1−1で製造された負極のSEM斜視写真である。It is a SEM perspective photograph of the negative electrode manufactured in Example 1-1. 試験例2−1、2−2の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of Test Examples 2-1 and 2-2.

「非水電解質二次電池」
図面を参照して、本発明に係る一実施形態の非水電解質二次電池の構成について説明する。
図1は本実施形態の非水電解質二次電池の模式全体図である。
図2は電極積層体の模式断面図である。
図3は本発明に係る一実施形態の電極の模式断面図である。この図に示す電極は、非水電解質二次電池における正極または負極である。
"Nonaqueous electrolyte secondary battery"
With reference to the drawings, a configuration of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic overall view of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an electrode laminate.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an electrode according to an embodiment of the present invention. The electrode shown in this figure is a positive electrode or a negative electrode in a nonaqueous electrolyte secondary battery.

図1に示すように、本実施形態の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20と非水電解質(符号略)とが収容されたものである。外装体11の外面には、外部接続用の2個の外部端子(プラス端子およびマイナス端子)12が設けられている。
図2に示すように、電極積層体20は、一対の電極21がこれらを絶縁するセパレータ22を介して積層されたものである。一対の電極21は、正極21Aおよび負極21Bである。
As shown in FIG. 1, the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment is one in which an electrode laminate 20 and a nonaqueous electrolyte (reference number omitted) are accommodated in an exterior body (battery container) 11. . Two external terminals (plus terminal and minus terminal) 12 for external connection are provided on the outer surface of the exterior body 11.
As shown in FIG. 2, the electrode laminate 20 is formed by laminating a pair of electrodes 21 via a separator 22 that insulates them. The pair of electrodes 21 are a positive electrode 21A and a negative electrode 21B.

図3に示すように、電極21(正極21Aまたは負極21B)は、集電体110上に、非パターン層(下層)121およびパターン層(上層)122の積層構造を有する電極活物質層120が形成されたものである。
非パターン層はパターンを有しない層であり、いわゆるベタ膜である。
パターン層はパターンを有する層であり、材料が塗工された部分と塗工されていない部分が存在する層である。
本実施形態において、パターン層122は、少なくとも1つ好ましくは複数の貫通孔122Aを有する。
図示例において、パターン層122は複数の貫通孔122Aを有する。
図中、符号Sは電極活物質層120の表面(電極21の表面)である。
図示例では、電極活物質層120は2層構造を有しているが、非パターン層とこの非パターン層上に形成されたパターン層とを含む積層構造であれば、積層数は適宜設計できる。具体的には、電極活物質層120は、最上層のパターン層の下に、複数の非パターン層を有していてもよい。
パターン層122において、個々の貫通孔122Aの形状およびサイズは適宜設計される。また、パターン層122が複数の貫通孔122Aを有する場合、複数の貫通孔122Aの平面配列パターンは適宜設計される。
As shown in FIG. 3, the electrode 21 (positive electrode 21A or negative electrode 21B) has an electrode active material layer 120 having a laminated structure of a non-pattern layer (lower layer) 121 and a pattern layer (upper layer) 122 on a current collector 110. It is formed.
The non-pattern layer is a layer having no pattern, and is a so-called solid film.
The pattern layer is a layer having a pattern, and is a layer in which a portion coated with a material and a portion not coated are present.
In the present embodiment, the pattern layer 122 has at least one, preferably a plurality of through holes 122A.
In the illustrated example, the pattern layer 122 has a plurality of through holes 122A.
In the figure, reference numeral S denotes the surface of the electrode active material layer 120 (the surface of the electrode 21).
In the illustrated example, the electrode active material layer 120 has a two-layer structure, but the number of layers can be appropriately designed as long as the layer structure includes a non-pattern layer and a pattern layer formed on the non-pattern layer. . Specifically, the electrode active material layer 120 may have a plurality of non-pattern layers under the uppermost pattern layer.
In the pattern layer 122, the shape and size of each through-hole 122A are designed as appropriate. Moreover, when the pattern layer 122 has a plurality of through holes 122A, the planar arrangement pattern of the plurality of through holes 122A is appropriately designed.

本実施形態では、電極活物質層120を積層構造としているので、電極活物質層120の厚膜化が可能であり、これにより、エネルギー密度の向上を図ることができる。
本実施形態ではまた、電極活物質層120が少なくとも1つ好ましくは複数の貫通孔122Aを有するパターン層122を含むので、電極活物質層120を厚膜化しても、貫通孔122Aを介してLiイオン等の伝導イオンの伝導性を向上することができる。
In the present embodiment, since the electrode active material layer 120 has a laminated structure, the electrode active material layer 120 can be made thicker, thereby improving the energy density.
In this embodiment, since the electrode active material layer 120 includes the pattern layer 122 having at least one, preferably a plurality of through-holes 122A, even if the electrode active material layer 120 is thickened, Li The conductivity of conductive ions such as ions can be improved.

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)。
(Positive electrode)
There is not any specific restriction 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) O And lithium-containing composite oxides such as 2 (where 0 <x <1, 0 <y <1).

(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。
(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.

(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界液が好ましく用いられる。
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)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。
(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 electrolysis solution is preferably used.
As the mixed solvent, for example, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) / ethyl methyl carbonate (EMC) 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.

「非水電解質二次電池用電極の製造方法」
図面を参照して、上記の非水電解質二次電池用電極21(正極21Aまたは負極21B)の製造方法について説明する。
図4A〜図4Eは工程図であり、各図は図3に対応した模式断面図である。
"Method for manufacturing electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery"
With reference to drawings, the manufacturing method of said electrode 21 (positive electrode 21A or negative electrode 21B) for nonaqueous electrolyte secondary batteries is demonstrated.
4A to 4E are process diagrams, and each figure is a schematic cross-sectional view corresponding to FIG.

図3に示したように、上記実施形態の非水電解質二次電池1の電極21(正極21Aまたは負極21B)は、集電体110上に、集電体110側から非パターン層(下層)121およびパターン層(上層)122の積層構造を有する電極活物質層120が形成されたものである。   As shown in FIG. 3, the electrode 21 (positive electrode 21A or negative electrode 21B) of the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the above embodiment is formed on the current collector 110 from the non-pattern layer (lower layer) from the current collector 110 side. An electrode active material layer 120 having a laminated structure of 121 and a pattern layer (upper layer) 122 is formed.

本実施形態においては、電極活物質と分散剤とを含むペーストを用いて、集電体110上に上記積層構造の電極活物質層120を形成する。   In this embodiment, the electrode active material layer 120 having the above-described stacked structure is formed on the current collector 110 using a paste containing an electrode active material and a dispersant.

正極21Aでは、集電体110として、アルミニウム箔等の金属箔が好ましく用いられる。
正極活物質としては特に制限なく、リチウムイオン二次電池においては、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)。
正極活物質層形成用のペーストは、上記の1種または2種以上の正極活物質と、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の分散剤とを含む。
正極活物質層形成用のペーストは好ましくは、上記の1種または2種以上の正極活物質と、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)等の分散剤とを含む。
正極活物質層形成用のペーストは、NMP等の分散剤等の液体成分を含む。
正極活物質層形成用のペースト中の液体成分量は特に制限なく、公知技術と同様、良好に塗工を実施できる範囲でよい。
In the positive electrode 21 </ b> A, a metal foil such as an aluminum foil is preferably used as the current collector 110.
There is not any specific restriction on the positive electrode active material, the lithium ion secondary battery, 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 Examples include (1-xy) lithium-containing composite oxides such as O 2 (where 0 <x <1, 0 <y <1).
The paste for forming the positive electrode active material layer includes one or more positive electrode active materials described above and a dispersant such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).
The paste for forming the positive electrode active material layer is preferably one or more of the positive electrode active materials described above, a conductive aid such as carbon powder, a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF), N- And a dispersing agent such as methyl-2-pyrrolidone (NMP).
The paste for forming the positive electrode active material layer includes a liquid component such as a dispersant such as NMP.
The amount of the liquid component in the positive electrode active material layer forming paste is not particularly limited, and may be within a range in which coating can be satisfactorily performed as in the known technique.

負極21Bでは、集電体110として、銅箔等の金属箔が好ましく用いられる。
負極活物質としては特に制限なく、リチウムイオン二次電池においては、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。
負極活物質層形成用のペーストは、上記の1種または2種以上の負極活物質と、水等の分散剤とを含む。
負極活物質層形成用のペーストは好ましくは、上記の1種または2種以上の負極活物質と、スチレン-ブタジエンゴム系ポリマー(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、水等の分散剤とを含む。
通常、スチレン-ブタジエンゴム系ポリマー(SBR)等の結着剤は、分散剤を含むラテックスの形態でペースト製造に供される。
負極活物質層形成用のペーストは、水等の分散剤およびSBRラテックス中の分散剤等の液体成分を含む。
負極活物質層形成用のペースト中の液体成分量は特に制限なく、公知技術と同様、良好に塗工を実施できる範囲でよい。
In the negative electrode 21 </ b> B, a metal foil such as a copper foil is preferably used as the current collector 110.
The negative electrode active material is not particularly limited, and a lithium ion secondary battery 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 paste for forming the negative electrode active material layer includes one or more negative electrode active materials described above and a dispersant such as water.
The negative electrode active material layer forming paste is preferably one or more negative electrode active materials described above, a binder such as styrene-butadiene rubber-based polymer (SBR), carboxymethylcellulose Na salt (CMC), and the like. A thickener and a dispersant such as water.
Usually, a binder such as a styrene-butadiene rubber-based polymer (SBR) is used for paste production in the form of a latex containing a dispersant.
The paste for forming the negative electrode active material layer includes a liquid component such as a dispersant such as water and a dispersant in the SBR latex.
The amount of the liquid component in the paste for forming the negative electrode active material layer is not particularly limited, and may be within a range where the coating can be satisfactorily performed as in the known technique.

非パターン層121用のペーストとパターン層122用のペーストの組成あるいは液体成分量は同一でも非同一でもよく、後記式(1−1)を充足すよう適宜調整される。   The composition or liquid component amount of the paste for the non-pattern layer 121 and the paste for the pattern layer 122 may be the same or non-identical, and is appropriately adjusted to satisfy the following formula (1-1).

(工程(A))
はじめに図4Aに示すように、集電体110上に、塗工ダイ等を用いて、公知方法により、電極活物質層形成用のペーストを塗工して、非パターン層121用の第1のペースト層121Pを形成する。
(Process (A))
First, as shown in FIG. 4A, a paste for forming an electrode active material layer is applied onto the current collector 110 by a known method using a coating die or the like, and a first pattern for the non-pattern layer 121 is formed. A paste layer 121P is formed.

(工程(B))
次に図4Bに示すように、第1のペースト層121Pの少なくとも表面側の一部を乾燥して乾燥部121Dとする。
この工程においては、第1のペースト層121Pをすべて乾燥部121Dとしてもよいが、第1のペースト層121Pの表面側の一部のみを乾燥して乾燥部121Dとすることが好ましい。
図示例では、第1のペースト層121Pの表面側の半分を乾燥部121Dとしている。
図中、符号121Wは未乾燥部である。
(Process (B))
Next, as shown in FIG. 4B, at least a part of the first paste layer 121P on the surface side is dried to form a drying unit 121D.
In this step, all of the first paste layer 121P may be used as the drying unit 121D, but it is preferable to dry only a part of the surface side of the first paste layer 121P to form the drying unit 121D.
In the illustrated example, the half of the surface side of the first paste layer 121P is used as the drying unit 121D.
In the figure, reference numeral 121W denotes an undried portion.

乾燥方法は公知方法と同様であり、熱風またはヒータ等を用いて加熱乾燥する方法が挙げられる。
この工程において、第1のペースト層121Pは、集電体110と反対側、すなわち、第1のペースト層121Pの露出面側から乾燥が進行する。したがって、乾燥時間を調整することで、乾燥部121Dの厚みを適宜調整できる。
The drying method is the same as the known method, and examples thereof include a method of heating and drying using hot air or a heater.
In this step, drying of the first paste layer 121P proceeds from the side opposite to the current collector 110, that is, the exposed surface side of the first paste layer 121P. Therefore, the thickness of the drying part 121D can be adjusted as appropriate by adjusting the drying time.

(工程(C))
次に図4Cおよび図4Dに示すように、パターン層122用の第2のペースト層122Pをパターン印刷する。
(Process (C))
Next, as shown in FIGS. 4C and 4D, the second paste layer 122P for the pattern layer 122 is pattern-printed.

パターン印刷の方法としては特に制限なく、スクリーン印刷等が好ましい。
スクリーン印刷では、パターン層122のパターンに応じた開口パターン(図示略)を有するスクリーン210を用いる。
スクリーンとしては、格子状等の線形パターンを有する金属メッシュ、またはこの金属メッシュに感光剤を含む乳剤を用いて任意の開口パターンを有するパターン層を形成したものが用いられる。
スクリーン印刷は以下のように実施できる。
被印刷面にスクリーン210を当接させ、その上にペースト(図示略)を供給し、スキージ220を用いてペーストをスクリーン210に押し付ける。ペーストは、スクリーン210の開口部を透過し、被印刷面上に塗工される。
The pattern printing method is not particularly limited, and screen printing or the like is preferable.
In screen printing, a screen 210 having an opening pattern (not shown) corresponding to the pattern of the pattern layer 122 is used.
As the screen, a metal mesh having a linear pattern such as a lattice pattern, or a screen in which a pattern layer having an arbitrary opening pattern is formed using an emulsion containing a photosensitive agent on the metal mesh is used.
Screen printing can be performed as follows.
The screen 210 is brought into contact with the printing surface, a paste (not shown) is supplied thereon, and the paste is pressed against the screen 210 using the squeegee 220. The paste passes through the opening of the screen 210 and is applied onto the surface to be printed.

たとえば、スクリーン210として格子状の線形パターンを有する金属メッシュを用いる場合、格子状の線形パターンの交差部およびその近傍部分が第2のペースト層122Pの貫通孔122Aとなる。   For example, when a metal mesh having a grid-like linear pattern is used as the screen 210, the intersecting portion of the grid-like linear pattern and the vicinity thereof become the through-hole 122A of the second paste layer 122P.

スクリーン210の形状は特に制限なく、平板状でもロール状でもよい。
図示するように、ロール状スクリーンを用いて、第2のペースト層122Pをスクリーン印刷することが好ましい。
この場合、被印刷面に対してロール状スクリーンを相対的に回動させて、印刷を行う。ロール状スクリーンは回動自在な状態でその中心位置を固定し、被印刷面側をロール状スクリーンに対して接触位置を変えながら平行移動させることが好ましい。
ロール状スクリーンは、被印刷面への接触面積が小さく、被印刷面からのスクリーン離れが容易である。そのため、いったん塗工されたペーストがスクリーン210と共に剥離してパターンが部分的に抜けることを抑制でき、所望のパターンの第2のペースト層122Pを安定的に形成することができる。
The shape of the screen 210 is not particularly limited, and may be a flat plate shape or a roll shape.
As shown in the figure, it is preferable to screen-print the second paste layer 122P using a roll-shaped screen.
In this case, printing is performed by rotating the roll screen relative to the printing surface. It is preferable to fix the center position of the roll-shaped screen in a rotatable state and to translate the printing surface side while changing the contact position with respect to the roll-shaped screen.
The roll-shaped screen has a small contact area with the printing surface and can be easily separated from the printing surface. For this reason, it is possible to suppress the paste that has been applied once from being peeled off together with the screen 210 and to partially remove the pattern, and it is possible to stably form the second paste layer 122P having a desired pattern.

本実施形態において、第1のペースト層121P内に形成された乾燥部121Dの空隙体積率をP(%)とし、第2のペースト層122Pの塗工直後の液体成分体積率をL(%)としたとき、下記式(1−1)を充足する条件で工程(B)および工程(C)を実施する。
45%≦P/L×100(%)≦59%・・・(1−1)
In this embodiment, the void volume ratio of the drying part 121D formed in the first paste layer 121P is P (%), and the liquid component volume ratio immediately after the application of the second paste layer 122P is L (%). Then, the step (B) and the step (C) are performed under the condition that satisfies the following formula (1-1).
45% ≦ P / L × 100 (%) ≦ 59% (1-1)

45%≦P/L×100(%)≦59%であれば、第2のペースト層122Pを塗工した後、この層中の液体成分が下地である第1のペースト層121P内に形成された乾燥部121Dの空隙に適度な量で浸透することができる。
通常は、塗工後直ちに、具体的には数秒程度で、第2のペースト層122P中の液体成分が乾燥部121Dの空隙に浸透することができる。
上記の結果、第2のペースト層122Pは、液体成分量が適度に低下して流動性が適度に低下し、そのレベリングが適度に抑制されるため、塗工直後から乾燥までの間にパターンが良好に保持される。
If 45% ≦ P / L × 100 (%) ≦ 59%, after applying the second paste layer 122P, the liquid component in this layer is formed in the first paste layer 121P as the base. It is possible to penetrate into the gap of the drying unit 121D in an appropriate amount.
Usually, the liquid component in the second paste layer 122P can permeate into the gaps in the drying section 121D immediately after coating, specifically in about several seconds.
As a result, the second paste layer 122P has a moderately reduced liquid component amount, moderately reduced fluidity, and moderately suppressed leveling. Holds well.

通常、塗工直後の第2のペースト層122Pの表面には、μmオーダーの表面粗さがある。たとえばロール状のスクリーン210を用いる場合、ロールが強く当たる部分とそうでない部分との間に、微小な表面凹凸が生じる。
45%≦P/L×100(%)≦59%であれば、第2のペースト層122P中の液体成分が下地である第1のペースト層121P内に形成された乾燥部121Dに浸透した後もこの層中に液体成分が適度に残る。この結果、仮に塗工直後に第2のペースト層122Pの表面平坦性および膜厚の面内均一性が良くなくても、塗工直後から乾燥までの間に適度なレベリングにより第2のペースト層122Pの表面平坦性および膜厚の面内均一性が向上する。
Usually, the surface of the second paste layer 122P immediately after coating has a surface roughness on the order of μm. For example, when the roll-shaped screen 210 is used, minute surface irregularities are generated between a portion where the roll is strongly hit and a portion where the roll is not.
If 45% ≦ P / L × 100 (%) ≦ 59%, the liquid component in the second paste layer 122P penetrates into the drying part 121D formed in the first paste layer 121P as the base. However, a moderate amount of liquid component remains in this layer. As a result, even if the surface flatness and in-plane uniformity of the film thickness of the second paste layer 122P are not good immediately after coating, the second paste layer can be obtained by appropriate leveling immediately after coating until drying. The surface flatness of 122P and the in-plane uniformity of film thickness are improved.

P/Lが45未満では、第2のペースト層122Pの液体成分量に対して下地である乾燥部121Dの空隙量が過少であるため、第2のペースト層122P中の液体成分が下地である乾燥部121Dの空隙に良好に浸透することができない。この結果、第2のペースト層122P中の流動性が良好に低下せず、レベリングによりペースト塗工後にパターンが崩れ、貫通孔の閉塞あるいは縮小が生じる恐れがある。
P/Lが59超では、第2のペースト層122Pの液体成分量に対して下地である乾燥部121Dの空隙量が過多であるため、第2のペースト層122P中の液体成分が下地である乾燥部121Dの空隙に過度に浸透してしまう。この結果、塗工直後に第2のペースト層122Pの表面平坦性および膜厚の面内均一性が良くない場合、塗工直後から乾燥までの間にレベリングによる表面平坦性および膜厚の面内均一性の向上が起こらない。
When P / L is less than 45, the amount of voids in the drying unit 121D that is the base is excessive with respect to the amount of liquid component in the second paste layer 122P, and thus the liquid component in the second paste layer 122P is the base. It cannot penetrate well into the gaps of the drying part 121D. As a result, the fluidity in the second paste layer 122P does not deteriorate satisfactorily, and the pattern may be destroyed after applying the paste by leveling, and the through-holes may be blocked or reduced.
When P / L exceeds 59, the amount of voids in the drying unit 121D that is the base is excessive with respect to the amount of liquid component in the second paste layer 122P, so the liquid component in the second paste layer 122P is the base. It will permeate | penetrate too much into the space | gap of drying part 121D. As a result, in the case where the surface flatness and film thickness uniformity of the second paste layer 122P are not good immediately after coating, the surface flatness and film thickness in-plane by leveling immediately after coating until drying. There is no improvement in uniformity.

所望のパターンを有し、かつ表面平坦性および膜厚の面内均一性が良好なパターン層122をより安定的に形成できることから、下記式(1−2)を充足する条件で工程(B)および工程(C)を実施することが好ましく、下記式(1−3)を充足する条件で工程(B)および工程(C)を実施することがより好ましい。
47%≦P/L×100(%)≦57%・・・(1−2)
50%≦P/L×100(%)≦55%・・・(1−3)
Since the pattern layer 122 having a desired pattern and excellent surface flatness and in-plane uniformity of the film thickness can be more stably formed, the step (B) is performed under the condition satisfying the following formula (1-2). And it is preferable to implement a process (C), and it is more preferable to implement a process (B) and a process (C) on the conditions which satisfy | fill the following formula (1-3).
47% ≦ P / L × 100 (%) ≦ 57% (1-2)
50% ≦ P / L × 100 (%) ≦ 55% (1-3)

本実施形態においては、第2のペースト層122P中の液体成分が下地である乾燥部121Dに浸透して、第2のペースト層122P中の液体成分量が低減するため、後工程(D)において、第2のペースト層122Pの乾燥効率を向上できる効果も得られる。   In the present embodiment, the liquid component in the second paste layer 122P penetrates into the drying unit 121D as the base, and the amount of the liquid component in the second paste layer 122P is reduced. Therefore, in the subsequent step (D) Also, the effect of improving the drying efficiency of the second paste layer 122P can be obtained.

工程(B)においては、第1のペースト層121Pの表面側の一部のみを乾燥して乾燥部121Dとすることが好ましい。
また、ペースト中の電極活物質の中位径をD50とし、工程(B)後の第1のペースト層121Pの膜厚をTとし、乾燥部121Dの厚みをHとしたとき、下記式(2−1)を充足する条件で工程(B)を実施することが好ましい。
D50≦H≦T×0.7・・・(2−1)
In the step (B), it is preferable to dry only a part on the surface side of the first paste layer 121P to form a drying unit 121D.
Further, when the median diameter of the electrode active material in the paste is D50, the thickness of the first paste layer 121P after the step (B) is T, and the thickness of the drying part 121D is H, the following formula (2 It is preferable to implement a process (B) on the conditions which satisfy -1).
D50 ≦ H ≦ T × 0.7 (2-1)

工程(B)後の第1のペースト層121Pの膜厚T、および乾燥部121Dの厚みHについては、図4Bを参照されたい。   Refer to FIG. 4B for the film thickness T of the first paste layer 121P and the thickness H of the drying unit 121D after the step (B).

上記のように、工程(B)においては、表面側の一部のみを乾燥して、乾燥部121Dに比して、液体成分の量が相対的に多く、相対的に流動性の高い未乾燥部121Wを残すことができる。上記式(2−1)を充足する場合、仮にスクリーン印刷に用いるスキージの幅方向の傾斜等により第2のペースト層122Pが表面平坦性低く塗工されたとしても、相対的に流動性の高い未乾燥部121Wの存在によって、第2のペースト層122Pを自然に平坦状態に修復することができる。これにより、仮に第2のペースト層122Pが表面平坦性低く形成されたとしても、表面平坦性および膜厚の面内均一性が良好なパターン層122を安定的に形成することができる。   As described above, in the step (B), only a part of the surface side is dried, and the amount of the liquid component is relatively large as compared with the drying unit 121D, and undried with relatively high fluidity. The part 121W can be left. When the above formula (2-1) is satisfied, even if the second paste layer 122P is applied with low surface flatness due to, for example, inclination in the width direction of the squeegee used for screen printing, the fluidity is relatively high. Due to the presence of the undried portion 121W, the second paste layer 122P can be naturally restored to a flat state. Thereby, even if the second paste layer 122P is formed with low surface flatness, the pattern layer 122 having good surface flatness and in-plane uniformity of film thickness can be stably formed.

H<D50では、乾燥部121Dの厚みHが過小となり、工程(C)における第2のペースト層122P中の液体成分の乾燥部121Dへの浸透が不充分となる恐れがある。
H>T×0.7では、未乾燥部121Wの厚みが過小となり、スクリーン印刷に用いるスキージの幅方向の傾斜等により第2のペースト層122Pが表面平坦性低く塗工された場合、第2のペースト層122Pを自然に平坦状態に修復する効果が充分に得られない場合があり得る。
When H <D50, the thickness H of the drying part 121D becomes too small, and there is a possibility that the liquid component in the second paste layer 122P in the step (C) may not sufficiently penetrate into the drying part 121D.
When H> T × 0.7, the thickness of the undried portion 121W becomes too small, and the second paste layer 122P is applied with low surface flatness due to the inclination in the width direction of the squeegee used for screen printing. In some cases, the paste layer 122P may not be sufficiently restored to a flat state.

表面平坦性および膜厚の面内均一性が良好なパターン層122を安定的に形成する効果がより安定的に得られることから、下記式(2−2)を充足する条件で工程(B)を実施することが好ましく、下記式(2−3)を充足する条件で工程(B)を実施することがより好ましい。
D50≦H≦T×0.6・・・(2−2)
D50≦H≦T×0.5・・・(2−3)
Since the effect of stably forming the pattern layer 122 having good surface flatness and in-plane uniformity of film thickness can be obtained more stably, the process (B) is performed under the condition satisfying the following formula (2-2). Is preferably carried out, and it is more preferred that the step (B) is carried out under conditions that satisfy the following formula (2-3).
D50 ≦ H ≦ T × 0.6 (2-2)
D50 ≦ H ≦ T × 0.5 (2-3)

(工程(D)、(E))
工程(C)を実施した後、第1のペースト層121Pの未乾燥部121Wおよび第2のペースト層122Pを公知方法により乾燥する(工程(D))。
最後に、公知方法によりプレス加工を実施する(工程(E))。
以上の工程により、非パターン層121とパターン層122とからなる電極活物質層120が形成される。
(Process (D), (E))
After performing the step (C), the undried portion 121W and the second paste layer 122P of the first paste layer 121P are dried by a known method (step (D)).
Finally, press working is performed by a known method (step (E)).
Through the above steps, the electrode active material layer 120 composed of the non-pattern layer 121 and the pattern layer 122 is formed.

以上説明したように、本実施形態によれば、パターン層122を含む積層構造の電極活物質層120を備え、所望のパターンを有し、かつ表面平坦性および膜厚の面内均一性が良好なパターン層122を安定的に形成することが可能な非水電解質二次電池用電極21の製造方法を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, the electrode active material layer 120 having a laminated structure including the pattern layer 122 is provided, has a desired pattern, and has excellent surface flatness and in-plane uniformity of film thickness. The manufacturing method of the electrode 21 for nonaqueous electrolyte secondary batteries which can form the pattern layer 122 stably can be provided.

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1−1および比較例1−1、1−2)
実施例1−1および比較例1−1、1−2においては、集電体上に、非パターン層(下層)およびパターン層(上層)の積層構造を有する電極活物質層が形成された負極を製造した。
(Example 1-1 and Comparative Examples 1-1 and 1-2)
In Example 1-1 and Comparative Examples 1-1 and 1-2, a negative electrode in which an electrode active material layer having a laminated structure of a non-pattern layer (lower layer) and a pattern layer (upper layer) was formed on a current collector Manufactured.

負極活物質である黒鉛(中位径D50:20μm以下)、増粘剤であるカルボキシメチルセルロースNa塩(CMC)、結着剤であるスチレン-ブタジエンゴム系ポリマー(SBR)のラテックス、および分散剤である水からなる負極用ペーストを用意した。
実施例1−1および比較例1−1、1−2においては、下層用および上層用共に固形分の質量比(負極活物質/CMC/結着剤)は同一として、分散剤の量を適宜変更した。
ロール状のスクリーンとして、格子状の線形パターンを有する金属メッシュ(厚み8μm、線径50μm、開口数165、開口径88μm×88μm)を用意した。
Graphite (median diameter D50: 20 μm or less) as a negative electrode active material, carboxymethyl cellulose Na salt (CMC) as a thickener, latex of styrene-butadiene rubber-based polymer (SBR) as a binder, and a dispersant A negative electrode paste made of water was prepared.
In Example 1-1 and Comparative Examples 1-1 and 1-2, the mass ratio of solid content (negative electrode active material / CMC / binder) is the same for both the lower layer and the upper layer, and the amount of the dispersant is appropriately set. changed.
A metal mesh (thickness 8 μm, wire diameter 50 μm, numerical aperture 165, opening diameter 88 μm × 88 μm) having a grid-like linear pattern was prepared as a roll-shaped screen.

集電体である銅箔上に負極ペーストを塗工して、非パターン層用の第1のペースト層を形成した(工程(A))。第1のペースト層の塗工厚みは30〜80μmの範囲内とした。
次に、熱風を用いて、第1のペースト層の少なくとも表面側の一部を乾燥して乾燥部とした(工程(B))。乾燥温度は約100℃、乾燥時間は1分以上とした。乾燥時間は適宜変更した。
A negative electrode paste was applied on a copper foil as a current collector to form a first paste layer for a non-pattern layer (step (A)). The coating thickness of the first paste layer was in the range of 30 to 80 μm.
Next, using hot air, at least a part of the first paste layer was dried to form a drying section (step (B)). The drying temperature was about 100 ° C. and the drying time was 1 minute or longer. The drying time was changed as appropriate.

次に、工程(B)後の第1のペースト層上に、上記のロール状のスクリーンを用いて、負極ペーストをスクリーン印刷して、パターン層用の第2のペースト層を形成した(工程(C))。第2のペースト層の塗工厚みは30〜80μmの範囲内とした。
上記のロール状のスクリーンを用いた場合、格子状の線形パターンの交差部およびその近傍部分が第2のペースト層の貫通孔となる。
第2のペースト層の塗工終了後、熱風を用いて、第1のペースト層の未乾燥部および第2のペースト層を乾燥した(工程(D))。乾燥温度は約100℃、乾燥時間は1分間以上とした。
非パターン層およびパターン層の乾燥後の厚みは、10〜60μmの範囲内であった。
最後に、公知方法によりプレス加工を実施して、負極を製造した。
Next, the negative paste is screen-printed on the first paste layer after the step (B) using the roll-shaped screen to form a second paste layer for the pattern layer (step (step ( C)). The coating thickness of the second paste layer was in the range of 30 to 80 μm.
When the roll-shaped screen is used, the crossing portion of the lattice-like linear pattern and the vicinity thereof become the through holes of the second paste layer.
After the application of the second paste layer, the undried portion of the first paste layer and the second paste layer were dried using hot air (step (D)). The drying temperature was about 100 ° C., and the drying time was 1 minute or longer.
The thickness after drying of a non-pattern layer and a pattern layer was in the range of 10-60 micrometers.
Finally, press working was performed by a known method to produce a negative electrode.

実施例1−1および比較例1−1、1−2において、工程(B)後の乾燥部の空隙体積率P(%)、乾燥後の第1のペースト層の厚みTに対する乾燥部の厚みHの割合(H/T×100(%))、第2のペースト層の液体成分体積率L(%)、および、P/L×100(%)は、表1に示す通りであった。
実施例1−1および比較例1−1、1−2においてはいずれも、H/T×100(%)を100%とした。これらの例においては、D50≦Hであった。
これらの例においては、工程(B)後の乾燥部の空隙体積率P、および、第2のペースト層の液体成分体積率Lを変更した。
In Example 1-1 and Comparative Examples 1-1 and 1-2, the void volume ratio P (%) of the dried portion after step (B), the thickness of the dried portion relative to the thickness T of the first paste layer after drying The ratio of H (H / T × 100 (%)), the liquid component volume fraction L (%) of the second paste layer, and P / L × 100 (%) were as shown in Table 1.
In Example 1-1 and Comparative Examples 1-1 and 1-2, H / T × 100 (%) was set to 100%. In these examples, D50 ≦ H.
In these examples, the void volume ratio P of the drying part after the step (B) and the liquid component volume ratio L of the second paste layer were changed.

(パターン観察)
各例において、得られた負極の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、所望のパターンが形成されているかどうかを下記基準により評価した。評価結果を表1に示す。
<判定基準>
○(良好):パターン崩れがなく、複数の貫通孔が所望のパターンできれいに形成されている様子が見られた。
×(不良):パターン崩れがあり、貫通孔の閉塞あるいは縮小が見られた。
(Pattern observation)
In each example, the surface of the obtained negative electrode was observed with a scanning electron microscope (SEM), and whether or not a desired pattern was formed was evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 1.
<Criteria>
○ (Good): There was no pattern collapse, and a plurality of through holes were clearly formed in a desired pattern.
X (defect): The pattern collapsed, and the through-hole was blocked or reduced.

(表面粗さの計測)
各例においては、得られた負極の表面粗さを計測した。表面粗さの計測結果を図5に示す。この図において、横軸はパターン層の幅方向の一端部からの位置(距離)であり、縦軸は幅方向のある位置におけるパターンの厚みである。
また、下記基準により表面平坦性を評価した。評価結果を表1に示す。
なお、ここでは貫通孔の形成部分を除く全体的な表面平坦性について評価した。
<判定基準>
○(良好):表面粗さの計測結果を示すグラフにおいて、貫通孔の形成部分を除いた部分における最大厚みと最小厚みとの差が5μm以内である。
×(不良):表面粗さの計測結果を示すグラフにおいて、貫通孔の形成部分を除いた部分における最大厚みと最小厚みとの差が5μm超である。
(Measurement of surface roughness)
In each example, the surface roughness of the obtained negative electrode was measured. The measurement result of the surface roughness is shown in FIG. In this figure, the horizontal axis is the position (distance) from one end of the pattern layer in the width direction, and the vertical axis is the thickness of the pattern at a certain position in the width direction.
Further, the surface flatness was evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 1.
Here, the overall surface flatness excluding the through-hole formation portion was evaluated.
<Criteria>
○ (Good): In the graph showing the measurement result of the surface roughness, the difference between the maximum thickness and the minimum thickness in the portion excluding the formation portion of the through hole is within 5 μm.
X (defect): In the graph showing the measurement result of the surface roughness, the difference between the maximum thickness and the minimum thickness in the portion excluding the formation portion of the through hole is more than 5 μm.

45%≦P/L×100(%)≦59%を充足する実施例1−1では、第2のペースト層を塗工した後、この層中の液体成分が下地である第1のペースト層内に形成された乾燥部の空隙に適度な量で浸透することができた。この結果、過度なレベリングによるパターン崩れがなく、複数の貫通孔が所望のパターンできれいに形成され、かつ、適度なレベリングにより表面平坦性が良好なパターン層を形成することができた。
実施例1−1で製造された負極のSEM斜視写真を図6に示す。この写真には、複数の貫通孔がマトリクス状にパターン形成されている様子が示されている。
In Example 1-1 that satisfies 45% ≦ P / L × 100 (%) ≦ 59%, after applying the second paste layer, the first paste layer whose liquid component in this layer is the base It was able to permeate in an appropriate amount into the voids of the dry part formed inside. As a result, there was no pattern collapse due to excessive leveling, a plurality of through-holes were neatly formed in a desired pattern, and a pattern layer with good surface flatness could be formed by appropriate leveling.
An SEM perspective photograph of the negative electrode produced in Example 1-1 is shown in FIG. This photograph shows a state in which a plurality of through holes are patterned in a matrix.

P/L×100(%)<45%である比較例1−1では、第2のペースト層の液体成分量に対して下地である第1のペースト層内の乾燥部の空隙量が過少であるため、第2のペースト層中の液体成分が下地である第1のペースト層内の乾燥部の空隙に良好に浸透することができなかった。この結果、過度なレベリングによるパターン崩れが生じ、貫通孔の閉塞あるいは縮小が見られた。   In Comparative Example 1-1 where P / L × 100 (%) <45%, the amount of voids in the dry portion in the first paste layer as the base is too small relative to the amount of liquid component in the second paste layer. For this reason, the liquid component in the second paste layer could not penetrate well into the voids in the dry part in the first paste layer as the base. As a result, pattern collapse due to excessive leveling occurred, and through holes were blocked or reduced.

P/L×100(%)>59%である比較例1−2では、第2のペースト層の液体成分量に対して下地である第1のペースト層内の乾燥部の空隙量が過多であるため、第2のペースト層中の液体成分が下地である第1のペースト層内の乾燥部の空隙に過度に浸透した。この結果、レベリングの不足により塗工直後の膜厚の不均一性が保持され、表面平坦性の向上が見られなかった。   In Comparative Example 1-2 where P / L × 100 (%)> 59%, the amount of voids in the dry portion in the first paste layer as the base is excessive with respect to the amount of liquid component in the second paste layer. For this reason, the liquid component in the second paste layer excessively penetrated into the voids of the dry part in the first paste layer as the base. As a result, the nonuniformity of the film thickness immediately after coating was maintained due to insufficient leveling, and the surface flatness was not improved.

(試験例2−1、2−2)
試験例2−1、2−2では、第1のペースト層の乾燥時間を変更し、工程(C)において、スキージを故意に幅方向に傾斜させて、第2のペースト層の塗工を実施した以外は実施例1−1と同様として、負極を製造した。
(Test Examples 2-1 and 2-2)
In Test Examples 2-1 and 2-2, the drying time of the first paste layer was changed, and in step (C), the squeegee was intentionally inclined in the width direction, and the second paste layer was applied. A negative electrode was produced in the same manner as Example 1-1 except that.

試験例2−1、2−2において、工程(B)後の乾燥部の空隙体積率P(%)、乾燥後の第1のペースト層の厚みTに対する乾燥部の厚みHの割合(H/T×100(%))、第2のペースト層の液体成分体積率L(%)、および、P/L×100(%)は、表2に示す通りであった。
なお、いずれの例においても、D50≦Hであった。
In Test Examples 2-1 and 2-2, the void volume ratio P (%) of the dried part after step (B), the ratio of the thickness H of the dried part to the thickness T of the first paste layer after drying (H / T × 100 (%)), the liquid component volume ratio L (%) of the second paste layer, and P / L × 100 (%) were as shown in Table 2.
In all examples, D50 ≦ H.

得られた負極について、実施例1−1と同様に評価を実施した。
表面粗さの計測結果を図7に示す。
パターン観察と表面平坦性の評価結果を表2に示す。
The obtained negative electrode was evaluated in the same manner as in Example 1-1.
The measurement result of the surface roughness is shown in FIG.
Table 2 shows the results of pattern observation and surface flatness evaluation.

試験例2−1、2−2では、45%≦P/L×100(%)≦59%を充足しており、通常の塗工条件では実施例1−1と同様、表面平坦性が良好なパターン層を形成することができる。
これらの試験例ではあえて、スキージを故意に幅方向に傾斜させ、実際の塗工条件よりも悪い条件で、第2のペースト層の塗工を実施した。
D50≦H≦T×0.7を充足する試験例2−1では、第1のペースト層の乾燥後に相対的に流動性の高い未乾燥部が充分に残る。そのため、第2のペースト層の塗工直後に幅方向に傾斜があっても、相対的に流動性の高い未乾燥部の存在によって、第2のペースト層を自然に平坦状態に修復することができ、表面平坦性が良好なパターン層を形成することができた。
H>T×0.7である試験例2−2では、第1のペースト層の乾燥後に残る相対的に流動性の高い未乾燥部の厚みが不充分であり、相対的に流動性の高い未乾燥部の存在によって、第2のペースト層の塗工直後に見られた幅方向に傾斜を平坦状態に修復することができなかった。
In Test Examples 2-1 and 2-2, 45% ≦ P / L × 100 (%) ≦ 59% is satisfied, and surface flatness is good under normal coating conditions as in Example 1-1. A simple pattern layer can be formed.
In these test examples, the squeegee was intentionally inclined in the width direction, and the second paste layer was applied under conditions worse than the actual application conditions.
In Test Example 2-1 where D50 ≦ H ≦ T × 0.7 is satisfied, an undried portion having relatively high fluidity remains sufficiently after the first paste layer is dried. Therefore, even if there is an inclination in the width direction immediately after application of the second paste layer, the second paste layer can be naturally restored to a flat state due to the presence of an undried portion having relatively high fluidity. And a pattern layer having good surface flatness could be formed.
In Test Example 2-2 where H> T × 0.7, the thickness of the undried portion having a relatively high fluidity remaining after drying of the first paste layer is insufficient, and the fluidity is relatively high. Due to the presence of the undried portion, the inclination in the width direction seen immediately after the application of the second paste layer could not be restored to a flat state.

1 非水電解質二次電池
11 外装体
20 電極積層体
21 電極
21A 正極
21B 負極
22 セパレータ
110 集電体
120 電極活物質層
121 非パターン層
121P 第1のペースト層
121D 乾燥部
121W 未乾燥部
122 パターン層
122A 貫通孔
122P 第2のペースト層
210 スクリーン
220 スキージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonaqueous electrolyte secondary battery 11 Exterior body 20 Electrode laminated body 21 Electrode 21A Positive electrode 21B Negative electrode 22 Separator 110 Current collector 120 Electrode active material layer 121 Non-pattern layer 121P 1st paste layer 121D Drying part 121W Undrying part 122 Pattern Layer 122A Through-hole 122P Second paste layer 210 Screen 220 Squeegee

Claims (3)

電極活物質と分散剤とを含むペーストを用いて、集電体上に、非パターン層と当該非パターン層上に形成されたパターン層とを含む積層構造の電極活物質層を形成する非水電解質二次電池用電極の製造方法であって、
前記非パターン層用の第1のペースト層を形成する工程(A)と、
前記第1のペースト層の少なくとも表面側の一部を乾燥して乾燥部とする工程(B)と、
前記パターン層用の第2のペースト層をパターン印刷する工程(C)とを順次有し、
前記乾燥部の空隙体積率をP(%)とし、前記第2のペースト層の塗工直後の液体成分体積率をL(%)としたとき、下記式(1−1)を充足する条件で工程(B)および工程(C)を実施する、
非水電解質二次電池用電極の製造方法。
45%≦P/L×100(%)≦59%・・・(1−1)
Using a paste containing an electrode active material and a dispersant, a non-aqueous solution for forming an electrode active material layer having a multilayer structure including a non-pattern layer and a pattern layer formed on the non-pattern layer on a current collector A method for producing an electrode for an electrolyte secondary battery, comprising:
Forming a first paste layer for the non-pattern layer (A);
A step (B) of drying at least a part of the first paste layer on the surface side to form a drying unit;
(C) sequentially printing the second paste layer for the pattern layer,
When the void volume ratio of the dry part is P (%) and the liquid component volume ratio immediately after the application of the second paste layer is L (%), the conditions satisfy the following formula (1-1): Performing step (B) and step (C);
Manufacturing method of electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery.
45% ≦ P / L × 100 (%) ≦ 59% (1-1)
工程(C)においては、前記パターン層のパターンに応じたパターンを有するロール状スクリーンを用いて、前記第2のペースト層をスクリーン印刷する、
請求項1に記載の電極の製造方法。
In the step (C), the second paste layer is screen-printed using a roll-shaped screen having a pattern corresponding to the pattern of the pattern layer.
The manufacturing method of the electrode of Claim 1.
工程(B)においては、前記第1のペースト層の表面側の一部のみを乾燥して前記乾燥部とし、
前記電極活物質の中位径をD50とし、工程(B)後の前記第1のペースト層の膜厚をTとし、前記乾燥部の厚みをHとしたとき、下記式(2−1)を充足する条件で工程(B)を実施する、
請求項1または2に記載の電極の製造方法。
D50≦H≦T×0.7・・・(2−1)
In the step (B), only a part on the surface side of the first paste layer is dried to form the drying section,
When the median diameter of the electrode active material is D50, the thickness of the first paste layer after the step (B) is T, and the thickness of the dry part is H, the following formula (2-1) is obtained. The step (B) is performed under the satisfying conditions.
The manufacturing method of the electrode of Claim 1 or 2.
D50 ≦ H ≦ T × 0.7 (2-1)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018200846A (en) * 2017-05-29 2018-12-20 古河電池株式会社 Manufacturing method of negative electrode for lithium ion secondary battery

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