JP2015230824A - Electrode structure and lithium secondary battery - Google Patents

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JP2015230824A JP2014116491A JP2014116491A JP2015230824A JP 2015230824 A JP2015230824 A JP 2015230824A JP 2014116491 A JP2014116491 A JP 2014116491A JP 2014116491 A JP2014116491 A JP 2014116491A JP 2015230824 A JP2015230824 A JP 2015230824A
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修二 戸村
Shuji Tomura
修二 戸村
勇一 伊藤
Yuichi Ito
勇一 伊藤
塩澤 真人
Masato Shiozawa
真人 塩澤
直樹 馬場
Naoki Baba
直樹 馬場
広顕 吉田
Hiroaki Yoshida
広顕 吉田
佐々木 厳
Tsuyoshi Sasaki
厳 佐々木
小林 哲郎
Tetsuo Kobayashi
哲郎 小林
奥田 匠昭
Naruaki Okuda
匠昭 奥田
坂田 二郎
Jiro Sakata
二郎 坂田
石井 勝
Masaru Ishii
勝 石井
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Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further suppress the increase in internal resistance of a lithium secondary battery.SOLUTION: A lithium secondary battery of the present invention comprises: a positive electrode sheet 15 including a collector 13C and a positive electrode mixture layer 14 formed on the collector; a negative electrode sheet 18 including a collector 16C and a negative electrode mixture layer 17 formed on a surface of the collector; a separator 26 provided between the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 18; and a nonaqueous electrolyte 20 filled in between the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 18. In the lithium secondary battery, the negative electrode sheet 18 enwrapped by the separator 26, and the positive electrode sheet 15 is put on the negative electrode sheet thus enwrapped; in this state, the positive and negative electrode sheets and separator are wound and encased in a cylindrical case 21. The negative electrode sheet 18 has a structure arranged so that the separator 26 includes a negative electrode active material, and the separator 26 is sealed to make more difficult for the nonaqueous electrolyte 20 to escape.

Description

本発明は、電極構造体及びリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to an electrode structure and a lithium secondary battery.

従来、電極構造体としては、耐熱層を介して樹脂材料からなるセパレータ層が重なり合わされている部分を一対の溶着チップにより挟んで加圧及び加熱することにより作製した袋詰め電極が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この電極構造体では、溶着チップによって耐熱層が破壊されて、これを加熱することにより、破壊部分からセパレータ層の樹脂が溶けて接合される、   Conventionally, as an electrode structure, a bag-packed electrode produced by pressing and heating a portion where a separator layer made of a resin material is overlapped with a heat-resistant layer between a pair of welding tips has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). In this electrode structure, the heat-resistant layer is broken by the welding tip, and by heating this, the separator layer resin is melted and joined from the broken portion.

特開2013−143336号公報JP 2013-143336 A

しかしながら、上述の特許文献1の電極構造体では、電極の位置決めのために袋詰め構造を用いており、例えば、充放電特性をより高めることについては、検討されていなかった。例えば、リチウム二次電池においては、充放電により生じる電池の内部抵抗の増加を抑制するなど、充放電特性をより向上することが求められていた。   However, in the electrode structure of Patent Document 1 described above, a bag-packed structure is used for positioning the electrodes, and for example, it has not been studied to further improve the charge / discharge characteristics. For example, in a lithium secondary battery, it has been required to further improve charge / discharge characteristics, such as suppressing an increase in internal resistance of the battery caused by charge / discharge.

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、内部抵抗の増加をより抑制することができる電極構造体及びリチウム二次電池を提供することを主目的とする。   This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the electrode structure and lithium secondary battery which can suppress the increase in internal resistance more.

上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、非水電解液が漏れ出ないよう、セパレータによって電極シートを封止するものとすると、内部抵抗の増加をより抑制することができることを見いだし、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research to achieve the above-described object, the present inventors have suppressed the increase in internal resistance when the electrode sheet is sealed with a separator so that the non-aqueous electrolyte does not leak out. The present invention has been completed.

即ち、本発明の電極構造体は、
非水電解液を備える二次電池に用いられ、
正極活物質と集電体とを含む正極シートと、
負極活物質と集電体とを含む負極シートと、
前記正極シートと前記負極シートとの間に介在したセパレータと、を積層した電極構造体であって、
前記負極シートは、前記セパレータによって前記負極活物質が包含され前記非水電解液が出にくいように該セパレータが封止されているものである。
That is, the electrode structure of the present invention is
Used for secondary batteries with non-aqueous electrolyte,
A positive electrode sheet comprising a positive electrode active material and a current collector;
A negative electrode sheet comprising a negative electrode active material and a current collector;
An electrode structure in which a separator interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet is laminated,
In the negative electrode sheet, the separator is sealed so that the negative electrode active material is contained by the separator and the non-aqueous electrolyte is difficult to be discharged.

本発明のリチウム二次電池は、
リチウムを吸蔵放出する前記正極活物質及び前記負極活物質を有する上述の電極構造体と、
前記正極と前記負極との間に介在しリチウムイオンを伝導する非水電解液と、を備えたものである。
The lithium secondary battery of the present invention is
The above-described electrode structure having the positive electrode active material and the negative electrode active material that occlude and release lithium; and
A non-aqueous electrolyte that is interposed between the positive electrode and the negative electrode and conducts lithium ions.

本発明の電極構造体及びリチウム二次電池は、内部抵抗の増加をより抑制することができる。このような効果が得られる理由は、例えば、セパレータにより非水電解液が電極構造体の内部に封止され、電極構造体からの電解液の移動が、より抑制されたためであると推察される。   The electrode structure and lithium secondary battery of the present invention can further suppress an increase in internal resistance. The reason why such an effect can be obtained is presumed that, for example, the non-aqueous electrolyte is sealed inside the electrode structure by the separator, and the movement of the electrolyte from the electrode structure is further suppressed. .

本発明のリチウム二次電池10の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the lithium secondary battery 10 of this invention. 電極構造体11の一例を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of an electrode structure 11. セパレータ26による封止の一例を表す説明図。An explanatory view showing an example of sealing by separator 26. FIG. セパレータ26による連続封止の一例を表す説明図。An explanatory view showing an example of continuous sealing by separator 26. FIG. 電極構造体11Bの一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of the electrode structure 11B. 電極構造体11Cの一例を示す断面図。A sectional view showing an example of electrode structure 11C. 正極活物質層及び負極活物質層の細孔分布曲線。The pore distribution curve of a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer.

次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図1は、本発明のリチウム二次電池10の一例を示す模式図である。図2は、電極構造体11の一例を示す断面図である。本実施形態のリチウム二次電池10は、図1、2に示すように、例えば、集電体13に正極合材層14を形成した正極シート15と、集電体16の表面に負極合材層17を形成した負極シート18と、正極シート15と負極シート18との間に設けられたセパレータ26と、正極シート15と負極シート18の間を満たす非水電解液20と、を備えている。このリチウム二次電池10では、負極シート18をセパレータ26で包み込み、これと正極シート15とを積層した状態で捲回して円筒ケース21に挿入し、正極シート15に正極端子22を接続し、負極シート18に負極端子23を接続している。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a lithium secondary battery 10 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of the electrode structure 11. As shown in FIGS. 1 and 2, the lithium secondary battery 10 of this embodiment includes, for example, a positive electrode sheet 15 in which a positive electrode mixture layer 14 is formed on a current collector 13 and a negative electrode mixture on the surface of the current collector 16. The negative electrode sheet 18 in which the layer 17 is formed, the separator 26 provided between the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 18, and the nonaqueous electrolytic solution 20 that fills between the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 18 are provided. . In this lithium secondary battery 10, the negative electrode sheet 18 is wrapped with a separator 26, wound in a state of being laminated with the positive electrode sheet 15, inserted into the cylindrical case 21, the positive electrode terminal 22 is connected to the positive electrode sheet 15, and the negative electrode A negative electrode terminal 23 is connected to the sheet 18.

このリチウム二次電池10は、正極活物質を含む正極合材層14と集電体13とを含む正極シート15と、負極活物質を含む負極合材層17と集電体16とを含む負極シート18と、正極シート15と負極シート18との間に介在したセパレータ26とを積層した電極構造体11を備えている。この電極構造体11において、負極シート18は、セパレータ26によって負極活物質が包含され非水電解液20が出にくいようにセパレータ26が封止されている構造を有する。こうすれば、リチウム二次電池10における内部抵抗の増加をより抑制することができる。特に、高い電流レートの充放電を行う電池において有効である。この効果が得られる理由は、例えば、非水電解液20の移動がより抑制されるためであると考えられる。電極構造体11において、セパレータ26は、図2に示すように、1枚のセパレータ26を折り返した上で重なり合う端部同士が結着部27で溶着された袋状セパレータであり、負極シート18を収容した状態で、負極シート18の集電体16と重なるセパレータ26の端部が集電体16に溶着されて封止されているものとしてもよい。この電極構造体11では、負極シート18は、集電体16の一部に負極合材層17が形成されていない非形成領域28があり、この非形成領域28を外部に露出した状態でセパレータ26の端部が集電体16に溶着されている。この非形成領域28に負極端子23が接続される。この電極構造体11では、セパレータ26は、端部の全域に亘って封止されており、負極合材層17が開口部位のない状態で完全にセパレータ26により覆われている。ここで、「端部の全域に亘って封止」とは、端部の略全域を封止していればよく、端部の全域を連続した状態で封止している場合のほか、端部の全域を連続しない状態で封止している場合も含む。例えば、非水電解液20が電極構造体11から出にくくなるものとすればよく、端部の長さの8割以上、より好ましくは9割以上の長さの部分が封止されるなど、一部途切れる部分があってもよい。   The lithium secondary battery 10 includes a positive electrode sheet 15 including a positive electrode mixture layer 14 containing a positive electrode active material and a current collector 13, a negative electrode mixture layer 17 containing a negative electrode active material, and a current collector 16. The electrode structure 11 includes a sheet 18 and a separator 26 interposed between the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 18. In this electrode structure 11, the negative electrode sheet 18 has a structure in which the negative electrode active material is included by the separator 26 and the separator 26 is sealed so that the nonaqueous electrolytic solution 20 is not easily discharged. By so doing, it is possible to further suppress an increase in internal resistance in the lithium secondary battery 10. This is particularly effective in a battery that charges and discharges at a high current rate. The reason why this effect is obtained is considered to be because the movement of the nonaqueous electrolytic solution 20 is further suppressed, for example. In the electrode structure 11, as shown in FIG. 2, the separator 26 is a bag-like separator in which one end of the separator 26 is folded and the overlapping ends are welded together by a binding portion 27. In the accommodated state, the end of the separator 26 that overlaps the current collector 16 of the negative electrode sheet 18 may be welded to the current collector 16 and sealed. In this electrode structure 11, the negative electrode sheet 18 has a non-formation region 28 in which the negative electrode mixture layer 17 is not formed in a part of the current collector 16, and the non-formation region 28 is exposed to the outside. The end of 26 is welded to the current collector 16. The negative electrode terminal 23 is connected to the non-formed region 28. In this electrode structure 11, the separator 26 is sealed over the entire end portion, and the negative electrode mixture layer 17 is completely covered with the separator 26 without any opening portion. Here, “sealing over the entire area of the end portion” is sufficient if the entire area of the end portion is sealed, and in addition to the case where the entire area of the end portion is continuously sealed, This includes the case where the entire region is sealed in a discontinuous state. For example, the nonaqueous electrolytic solution 20 may be made difficult to come out of the electrode structure 11, and a portion having a length of 80% or more of the end portion, more preferably 90% or more is sealed, There may be a portion that is partially interrupted.

正極シート15には、図2に示すように、正極活物質を含む正極合材層14がその両面に形成されている。なお、正極合材層14は、採用する構造に応じて、正極シート15の片面に形成されていてもよい。リチウム二次電池10の正極シート15は、例えば正極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極合材としたものを、集電体13の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成してもよい。正極活物質としては、遷移金属元素を含む硫化物や、リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物などを用いることができる。具体的には、TiS2、TiS3、MoS3、FeS2などの遷移金属硫化物、基本組成式をLi(1-x)MnO2(0<x<1など、以下同じ)やLi(1-x)Mn24などとするリチウムマンガン複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)CoO2などとするリチウムコバルト複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)NiO2などとするリチウムニッケル複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)NiaCobMnc2(但し0<a<1、0<b<1、0<c<1、a+b+c=1を満たす)などとするリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、基本組成式をLiV23などとするリチウムバナジウム複合酸化物、基本組成式をV25などとする遷移金属酸化物などを用いることができる。これらのうち、リチウムの遷移金属複合酸化物、例えば、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/32などが好ましい。なお、「基本組成式」とは、各元素の組成にずれがあってもよいし、他の元素を含んでもよい趣旨である。導電材は、正極の電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛)や人造黒鉛などの黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウィスカ、ニードルコークス、炭素繊維、金属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金など)などの1種又は2種以上を混合したものを用いることができる。これらの中で、導電材としては、電子伝導性及び塗工性の観点より、カーボンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。結着材は、活物質粒子及び導電材粒子を繋ぎ止める役割を果たすものであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、或いはポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)ゴム、スルホン化EPDMゴム、天然ブチルゴム(NBR)等を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。また、水系バインダーであるセルロース系やスチレンブタジエンゴム(SBR)の水分散体等を用いることもできる。正極活物質、導電材、結着材を分散させる溶剤としては、例えばN−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチレントリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどの有機溶剤を用いることができる。また、水に分散剤、増粘剤等を加え、SBRなどのラテックスで活物質をスラリー化してもよい。増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどの多糖類を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。塗布方法としては、例えば、アプリケータロールなどのローラコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレイド方式、スピンコーティング、バーコータなどが挙げられ、これらのいずれかを用いて任意の厚さ・形状とすることができる。集電体13としては、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラスなどのほか、接着性、導電性及び耐酸化性向上の目的で、アルミニウムや銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものを用いることができる。これらについては、表面を酸化処理することも可能である。集電体13の形状については、箔状、フィルム状、シート状、ネット状、パンチ又はエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などが挙げられる。集電体13の厚さは、例えば1〜500μmのものが用いられる。 As shown in FIG. 2, a positive electrode mixture layer 14 containing a positive electrode active material is formed on both surfaces of the positive electrode sheet 15. The positive electrode mixture layer 14 may be formed on one side of the positive electrode sheet 15 depending on the structure to be employed. The positive electrode sheet 15 of the lithium secondary battery 10 is obtained by mixing, for example, a positive electrode active material, a conductive material, and a binder, and adding a suitable solvent to form a paste-like positive electrode mixture. And may be formed by compression to increase the electrode density as necessary. As the positive electrode active material, a sulfide containing a transition metal element, an oxide containing lithium and a transition metal element, or the like can be used. Specifically, transition metal sulfides such as TiS 2 , TiS 3 , MoS 3 , and FeS 2, and the basic composition formula are Li (1-x) MnO 2 (0 <x <1, etc., the same shall apply hereinafter) and Li (1 -x) Lithium-manganese composite oxides such as Mn 2 O 4, lithium cobalt composite oxides whose basic composition formula is Li (1-x) CoO 2, etc., basic composition formulas such as Li (1-x) NiO 2 lithium nickel composite oxide, the basic compositional formula Li (1-x) Ni a Co b Mn c O 2 ( where 0 <a <1,0 <b < 1,0 <c <1, a + b + c = 1 Lithium nickel cobalt manganese composite oxide such as LiV 2 O 3 as a basic composition formula, transition metal oxide such as V 2 O 5 as a basic composition formula, etc. it can. Of these, lithium transition metal composite oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 and the like are preferable. The “basic composition formula” means that the composition of each element may be different or may contain other elements. The conductive material is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not adversely affect the battery performance of the positive electrode. For example, graphite such as natural graphite (scale-like graphite, scale-like graphite) or artificial graphite, acetylene black, carbon black, What mixed 1 type (s) or 2 or more types, such as ketjen black, carbon whisker, needle coke, carbon fiber, metal (copper, nickel, aluminum, silver, gold, etc.) can be used. Among these, as the conductive material, carbon black and acetylene black are preferable from the viewpoints of electron conductivity and coatability. The binder serves to bind the active material particles and the conductive material particles. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), fluorine-containing resin such as fluorine rubber, or polypropylene, Thermoplastic resins such as polyethylene, ethylene propylene diene monomer (EPDM) rubber, sulfonated EPDM rubber, natural butyl rubber (NBR) and the like can be used alone or as a mixture of two or more. In addition, an aqueous dispersion of cellulose or styrene butadiene rubber (SBR), which is an aqueous binder, can also be used. Examples of the solvent for dispersing the positive electrode active material, the conductive material, and the binder include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethylenetriamine, and N, N-dimethylaminopropylamine. Organic solvents such as ethylene oxide and tetrahydrofuran can be used. Moreover, a dispersing agent, a thickener, etc. may be added to water, and an active material may be slurried with latex, such as SBR. As the thickener, for example, polysaccharides such as carboxymethyl cellulose and methyl cellulose can be used alone or as a mixture of two or more. Examples of the application method include roller coating such as applicator roll, screen coating, doctor blade method, spin coating, bar coater, and the like, and any of these can be used to obtain an arbitrary thickness and shape. As the current collector 13, in addition to aluminum, titanium, stainless steel, nickel, iron, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, etc., aluminum and copper are used for the purpose of improving adhesiveness, conductivity and oxidation resistance. A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like can be used. For these, the surface can be oxidized. Examples of the shape of the current collector 13 include a foil shape, a film shape, a sheet shape, a net shape, a punched or expanded shape, a lath body, a porous body, a foamed body, and a formed body of fiber groups. The current collector 13 has a thickness of 1 to 500 μm, for example.

負極シート18には、負極活物質を含む負極合材層17がその両面に形成されている。なお、負極合材層17は、採用する構造に応じて、負極シート18の片面に形成されていてもよい。負極シート18は、例えば負極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の負極合材としたものを、集電体16の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成してもよい。負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素質材料、複数の元素を含む複合酸化物、導電性ポリマーなどが挙げられる。炭素質材料は、例えば、コークス類、ガラス状炭素類、グラファイト類、難黒鉛化性炭素類、熱分解炭素類、炭素繊維などが挙げられる。このうち、人造黒鉛、天然黒鉛などのグラファイト類が、金属リチウムに近い作動電位を有し、高い作動電圧での充放電が可能であり支持塩としてリチウム塩を使用した場合に自己放電を抑え、且つ充電時おける不可逆容量を少なくできるため、好ましい。複合酸化物としては、例えば、リチウムチタン複合酸化物やリチウムバナジウム複合酸化物などが挙げられる。負極活物質としては、このうち、炭素質材料が安全性の面から見て好ましい。また、負極シート18に用いられる導電材、結着材、溶剤などは、それぞれ正極シート15で例示したものを用いることができる。負極シート18の集電体16には、銅、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Al−Cd合金などのほか、接着性、導電性及び耐還元性向上の目的で、例えば銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものも用いることができる。これらについては、表面を酸化処理することも可能である。集電体16の形状は、正極と同様のものを用いることができる。   A negative electrode mixture layer 17 containing a negative electrode active material is formed on both surfaces of the negative electrode sheet 18. The negative electrode mixture layer 17 may be formed on one surface of the negative electrode sheet 18 depending on the structure to be employed. For example, the negative electrode sheet 18 is prepared by mixing a negative electrode active material, a conductive material, and a binder, and adding a suitable solvent to form a paste-like negative electrode mixture on the surface of the current collector 16. Depending on the case, the electrode may be compressed to increase the electrode density. Examples of the negative electrode active material include a carbonaceous material capable of inserting and extracting lithium ions, a composite oxide containing a plurality of elements, and a conductive polymer. Examples of the carbonaceous material include cokes, glassy carbons, graphites, non-graphitizable carbons, pyrolytic carbons, and carbon fibers. Of these, graphites such as artificial graphite and natural graphite have an operating potential close to that of metallic lithium, can be charged and discharged at a high operating voltage, and suppresses self-discharge when a lithium salt is used as a supporting salt. In addition, the irreversible capacity during charging can be reduced, which is preferable. Examples of the composite oxide include lithium titanium composite oxide and lithium vanadium composite oxide. Among these, as the negative electrode active material, a carbonaceous material is preferable from the viewpoint of safety. In addition, as the conductive material, the binder, the solvent, and the like used for the negative electrode sheet 18, those exemplified for the positive electrode sheet 15 can be used. The current collector 16 of the negative electrode sheet 18 includes copper, nickel, stainless steel, titanium, aluminum, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, Al-Cd alloy, and the like, as well as adhesion, conductivity, and reduction resistance. For the purpose of improving the properties, for example, a surface of copper or the like treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like can be used. For these, the surface can be oxidized. The shape of the current collector 16 can be the same as that of the positive electrode.

リチウム二次電池10の非水電解液20としては、支持塩を溶媒に溶解した非水系電解液などを用いることができる。溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、フラン類、スルホラン類及びジオキソラン類などが挙げられ、これらを単独又は混合して用いることができる。具体的には、カーボネート類としてエチレンカーボネートやプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネートなどの環状カーボネート類や、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチル−n−ブチルカーボネート、メチル−t−ブチルカーボネート、ジ−i−プロピルカーボネート、t−ブチル−i−プロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート類、γ−ブチルラクトン、γ−バレロラクトンなどの環状エステル類、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酪酸メチルなどの鎖状エステル類、ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタンなどのエーテル類、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、などのフラン類、スルホラン、テトラメチルスルホランなどのスルホラン類、1,3−ジオキソラン、メチルジオキソランなどのジオキソラン類などが挙げられる。このうち、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との組み合わせが好ましい。この組み合わせによると、充放電の繰り返しでの電池特性を表すサイクル特性が優れているばかりでなく、電解液の粘度、得られる電池の電気容量、電池出力などをバランスの取れたものとすることができる。なお、環状カーボネート類は、比誘電率が比較的高く、電解液の誘電率を高めていると考えられ、鎖状カーボネート類は、電解液の粘度を抑えていると考えられる。   As the nonaqueous electrolytic solution 20 of the lithium secondary battery 10, a nonaqueous electrolytic solution in which a supporting salt is dissolved in a solvent can be used. Examples of the solvent include carbonates, esters, ethers, nitriles, furans, sulfolanes and dioxolanes, and these can be used alone or in combination. Specifically, as carbonates, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl-n-butyl carbonate, methyl-t -Chain carbonates such as butyl carbonate, di-i-propyl carbonate, t-butyl-i-propyl carbonate, cyclic esters such as γ-butyllactone and γ-valerolactone, methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, Chain esters such as methyl butyrate, ethers such as dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane, and diethoxyethane; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; Examples include furans such as lan, methyltetrahydrofuran, sulfolanes such as sulfolane and tetramethylsulfolane, and dioxolanes such as 1,3-dioxolane and methyldioxolane. Among these, the combination of cyclic carbonates and chain carbonates is preferable. According to this combination, not only the cycle characteristics representing the battery characteristics in repeated charge and discharge are excellent, but also the viscosity of the electrolyte, the electric capacity of the obtained battery, the battery output, etc. should be balanced. it can. The cyclic carbonates are considered to have a relatively high relative dielectric constant and increase the dielectric constant of the electrolytic solution, and the chain carbonates are considered to suppress the viscosity of the electrolytic solution.

支持塩は、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23、LiSbF6、LiSiF6、LiAlF4、LiSCN、LiClO4、LiCl、LiF、LiBr、LiI、LiAlCl4などが挙げられる。このうち、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4などの無機塩、及びLiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23などの有機塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上の塩を組み合わせて用いることが電気特性の点から見て好ましい。この支持塩は、非水電解液中の濃度が0.1mol/L以上5mol/L以下であることが好ましく、0.5mol/L以上2mol/L以下であることがより好ましい。支持塩を溶解する濃度が0.1mol/L以上では、十分な電流密度を得ることができ、5mol/L以下では、電解液をより安定させることができる。また、この非水電解液には、リン系、ハロゲン系などの難燃剤を添加してもよい。 Examples of the supporting salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiSbF 6 , LiSiF 6 , LiAlF 4 , LiSCN, LiClO. 4 , LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlCl 4 and the like. Among these, from the group consisting of inorganic salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , and organic salts such as LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3. It is preferable from the viewpoint of electrical characteristics to use a combination of one or two or more selected salts. The supporting salt preferably has a concentration in the non-aqueous electrolyte of 0.1 mol / L or more and 5 mol / L or less, and more preferably 0.5 mol / L or more and 2 mol / L or less. When the concentration for dissolving the supporting salt is 0.1 mol / L or more, a sufficient current density can be obtained, and when it is 5 mol / L or less, the electrolytic solution can be made more stable. Moreover, you may add flame retardants, such as a phosphorus type and a halogen type, to this non-aqueous electrolyte.

リチウム二次電池10は、正極シート15と負極シート18との間にセパレータ26を備えている。このセパレータ26は、上述したように、負極合材層17を覆うように形成されている。セパレータ26としては、リチウム二次電池10の使用範囲に耐えうる組成であれば特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン製不織布やポリフェニレンスルフィド製不織布などの高分子不織布、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂の薄い微多孔膜が挙げられる。あるいは、セルロース系セパレータを用いてもよい。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。   The lithium secondary battery 10 includes a separator 26 between the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 18. As described above, the separator 26 is formed so as to cover the negative electrode mixture layer 17. The separator 26 is not particularly limited as long as it is a composition that can withstand the use range of the lithium secondary battery 10. For example, a polymer nonwoven fabric such as a polypropylene nonwoven fabric or a polyphenylene sulfide nonwoven fabric, or an olefin resin such as polyethylene or polypropylene is used. A thin microporous membrane can be mentioned. Alternatively, a cellulose separator may be used. These may be used alone or in combination.

次に、負極合材層17をセパレータ26で包含した電極構造体11の作製方法について説明する。図3は、負極シート18のセパレータ26による封止の一例を表す説明図であり、図3(a)が袋状セパレータの説明図、図3(b)が袋状セパレータでの封止の説明図、図3(c)が折りたたみセパレータの説明図、図3(d)が折りたたみセパレータでの封止の説明図である。ここでは、負極シート18の作製方法について主として説明する。まず、負極活物質や導電材などを混合した負極合材ペーストを作製し、集電体16の表面にこの負極合材ペ−ストを塗布し、負極合材層17を集電体16上に形成し負極シート18を作製する(図3(a))。このとき、帯状の非形成領域28が形成されるよう負極合材層17を集電体16に形成する。次に、両端部が結着部27で溶着された袋状セパレータ26を用意する。この袋状セパレータは、負極シート18の幅よりも大きな開口部が形成されており、この開口部から負極シート18を挿入可能になっている。続いて、集電体16の非形成領域28の一部が露出された状態となるよう、この開口部から負極シート18を袋状セパレータ26の内部に収容し、この袋状セパレータ26の開口端部を加熱及びプレスし集電体16にこの端部を溶着させる(図3(b))。このようにして、負極合材層17がセパレータ26に覆われて収容され、集電体16と重なる端部が集電体16に溶着されて封止された負極シート18とする。あるいは、袋状セパレータ26の代わりに、1枚のセパレータ26を折り返したものを利用してもよい。まず、負極合材層17を形成した負極シート18を用意し、1枚のセパレータ26を折り返す(図3(c))。次に、負極シート18を折り返したセパレータ26に収容させ、負極合材層17がセパレータ26に覆われ且つ集電体16の非形成領域28の一部が露出された状態とする。続いて、セパレータ26の両端部及び集電体16に重なる端部を加熱及びプレスし、集電体16にこの端部を溶着させる (図3(d))。このようにして、負極合材層17がセパレータ26に覆われて収容され、集電体16と重なる端部が集電体16に溶着されて封止された負極シート18を作製することができる。   Next, a method for producing the electrode structure 11 including the negative electrode mixture layer 17 with the separator 26 will be described. 3A and 3B are explanatory views showing an example of sealing of the negative electrode sheet 18 by the separator 26, FIG. 3A is an explanatory view of the bag-shaped separator, and FIG. 3B is an explanatory view of sealing by the bag-shaped separator. FIG. 3 (c) is an explanatory view of the folding separator, and FIG. 3 (d) is an explanatory view of sealing with the folding separator. Here, a method for producing the negative electrode sheet 18 will be mainly described. First, a negative electrode mixture paste in which a negative electrode active material, a conductive material, and the like are mixed is prepared, the negative electrode mixture paste is applied to the surface of the current collector 16, and the negative electrode mixture layer 17 is placed on the current collector 16. Then, the negative electrode sheet 18 is produced (FIG. 3A). At this time, the negative electrode mixture layer 17 is formed on the current collector 16 so that the band-shaped non-formation region 28 is formed. Next, a bag-like separator 26 having both ends welded at the binding part 27 is prepared. The bag-shaped separator has an opening larger than the width of the negative electrode sheet 18, and the negative electrode sheet 18 can be inserted through the opening. Subsequently, the negative electrode sheet 18 is accommodated in the bag-shaped separator 26 from the opening so that a part of the non-formation region 28 of the current collector 16 is exposed, and the opening end of the bag-shaped separator 26 is accommodated. The end is heated and pressed to weld this end to the current collector 16 (FIG. 3B). In this way, the negative electrode mixture layer 17 is covered and accommodated by the separator 26, and the end overlapping the current collector 16 is welded to the current collector 16 to be sealed. Alternatively, instead of the bag-like separator 26, a folded one separator 26 may be used. First, the negative electrode sheet 18 on which the negative electrode mixture layer 17 is formed is prepared, and one separator 26 is folded back (FIG. 3C). Next, the negative electrode sheet 18 is accommodated in the folded separator 26 so that the negative electrode mixture layer 17 is covered with the separator 26 and a part of the non-formation region 28 of the current collector 16 is exposed. Subsequently, both ends of the separator 26 and the end overlapping the current collector 16 are heated and pressed, and the end is welded to the current collector 16 (FIG. 3D). In this way, it is possible to produce the negative electrode sheet 18 in which the negative electrode mixture layer 17 is covered with the separator 26 and accommodated, and the end overlapping the current collector 16 is welded to the current collector 16 and sealed. .

あるいは、電極構造体11の負極シート18の作製方法は、セパレータ26を封止すると共に捲回するものとしてもよい。図4は、セパレータ26による連続封止の一例を表す説明図であり、図4(a)が製造装置30を上方から見た平面図、図4(b)が図4(a)のA−A断面図である。なお、図4(a)では、正極シート15を省略した。製造装置30は、セパレータ26と負極シート18とセパレータ26とを積層した積層体を上下方向から押圧加熱する溶着チップ32と、押圧加熱したあとの積層体に正極シート15を重ねてこれらを捲回する捲回ローラ34とを備えている。図4に示すように、セパレータ26、負極合材層17を集電体16の両面に形成した負極シート18をセパレータ26とセパレータ26とで挟んだ積層体を捲回ローラ34で捲回しながら移動させ、溶着チップ32により上下から押圧加熱する。このとき、非形成領域28を外部に露出させた状態で集電体16に重なるセパレータ26の端部と、セパレータ26同士が重なる端部とを押圧加熱する。このようにして、負極合材層17がセパレータ26に覆われて収容され、集電体16と重なる端部が集電体16に溶着されて封止された負極シート18を作製することができる。   Alternatively, the method for producing the negative electrode sheet 18 of the electrode structure 11 may be one in which the separator 26 is sealed and wound. 4A and 4B are explanatory diagrams showing an example of continuous sealing by the separator 26. FIG. 4A is a plan view of the manufacturing apparatus 30 viewed from above, and FIG. 4B is an A-line in FIG. 4A. It is A sectional drawing. In FIG. 4A, the positive electrode sheet 15 is omitted. The manufacturing apparatus 30 wraps the positive electrode sheet 15 on the laminated body after pressing and heating the laminated chip obtained by pressing and heating the laminated body in which the separator 26, the negative electrode sheet 18, and the separator 26 are laminated. And a winding roller 34. As shown in FIG. 4, the laminate 26 in which the separator 26 and the negative electrode mixture layer 17 formed on both surfaces of the current collector 16 are sandwiched between the separator 26 and the separator 26 is wound while being wound by the winding roller 34. And heated from above and below by the welding tip 32. At this time, the end portion of the separator 26 that overlaps the current collector 16 and the end portion that overlaps the separators 26 are pressed and heated with the non-formed region 28 exposed to the outside. In this way, it is possible to produce the negative electrode sheet 18 in which the negative electrode mixture layer 17 is covered with the separator 26 and accommodated, and the end overlapping the current collector 16 is welded to the current collector 16 and sealed. .

以上詳述した本実施形態のリチウム二次電池10は、負極合材層17がセパレータ26に覆われて収容され、集電体16と重なる端部が集電体16に溶着されて封止されている電極構造体11を備えている。即ち、リチウム二次電池10は、セパレータ26によって負極活物質が包含され非水電解液が出にくいように該セパレータが封止されている電極構造体11を備えている。そして、このリチウム二次電池10では、内部抵抗の増加をより抑制することができる。この理由は、例えば、この電極構造体11において、セパレータ26に包含された負極シート18に非水電解液20を含浸させたものとすると、非水電解液20がこのセパレータ26の内部に封止され、このセパレータ26に包含された負極シート18からの移動がより抑制されたためであると考えられる。   In the lithium secondary battery 10 of the present embodiment described in detail above, the negative electrode mixture layer 17 is covered and accommodated by the separator 26, and an end portion overlapping the current collector 16 is welded to the current collector 16 and sealed. The electrode structure 11 is provided. That is, the lithium secondary battery 10 includes the electrode structure 11 in which the negative electrode active material is contained by the separator 26 and the separator is sealed so that the non-aqueous electrolyte is difficult to be discharged. And in this lithium secondary battery 10, the increase in internal resistance can be suppressed more. This is because, for example, in the electrode structure 11, when the negative electrode sheet 18 included in the separator 26 is impregnated with the nonaqueous electrolytic solution 20, the nonaqueous electrolytic solution 20 is sealed inside the separator 26. This is considered to be because the movement from the negative electrode sheet 18 contained in the separator 26 is further suppressed.

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.

例えば上述した実施形態では、負極合材層17のみセパレータ26に包含された電極構造体11として説明したが、特にこれに限定されず、例えば図5に示すように、正極合材層14もセパレータ24に包含された電極構造体11Bとしてもよい。図5は、電極構造体11Bの一例を示す断面図である。この電極構造体11Bにおいて、セパレータ24は、1枚のセパレータ26を折り返した上で重なり合う端部同士が結着部25で溶着された袋状セパレータであり、正極シート15を収容した状態で、正極シート15の集電体13と重なるセパレータ24の端部が集電体13に溶着されて封止されているものとしてもよい。この電極構造体11Bでは、正極シート15は、集電体13の一部に正極合材層14が形成されていない非形成領域29があり、この非形成領域29を外部に露出した状態でセパレータ24の端部が集電体13に溶着されているものとしてもよい。この非形成領域29に正極端子22が接続される。この電極構造体11Bでは、セパレータ24は、端部の全域に亘って封止されており、正極合材層14が開口部位のない状態で完全にセパレータ24により覆われている。こうすれば、正極シート15においても非水電解液20の移動がより抑制されるから、内部抵抗の増加を更に抑制することができる。ここで、正極合材層14をセパレータ24で包含した電極構造体11Bの作製方法は、上述した電極構造体11と同様の内容を採用することができる。例えば、正極合材層14をセパレータ24に包含した電極構造体11Bを作製するに際して、袋状セパレータを用いてもよいし、セパレータを折り返したものを用いてもよいし、セパレータを封止すると共に捲回するものとしてもよい。なお、正極合材層14と負極合材層17では、その細孔分布が異なり、負極合材層17の方が平均細孔径が大きいことから(後述図7参照)、正極シート15と負極シート18との優先順位としては、負極シート18をセパレータ26で封止する方が好ましい。   For example, in the above-described embodiment, the electrode structure 11 is described as including only the negative electrode mixture layer 17 in the separator 26. However, the present invention is not particularly limited thereto. For example, as illustrated in FIG. The electrode structure 11 </ b> B included in 24 may be used. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the electrode structure 11B. In this electrode structure 11 </ b> B, the separator 24 is a bag-like separator in which one separator 26 is folded and the overlapping end portions are welded together by the binding portion 25, and the positive electrode sheet 15 is accommodated in the state where the positive electrode sheet 15 is accommodated. The end of the separator 24 that overlaps the current collector 13 of the sheet 15 may be welded to the current collector 13 and sealed. In the electrode structure 11B, the positive electrode sheet 15 has a non-formation region 29 in which the positive electrode mixture layer 14 is not formed in a part of the current collector 13, and the separator 13 is exposed in a state where the non-formation region 29 is exposed to the outside. The ends of 24 may be welded to the current collector 13. The positive electrode terminal 22 is connected to the non-formation region 29. In this electrode structure 11B, the separator 24 is sealed over the entire end portion, and the positive electrode mixture layer 14 is completely covered with the separator 24 in a state where there is no opening portion. By so doing, the movement of the non-aqueous electrolyte solution 20 is further suppressed in the positive electrode sheet 15, so that an increase in internal resistance can be further suppressed. Here, the manufacturing method of the electrode structure 11 </ b> B including the positive electrode mixture layer 14 with the separator 24 can adopt the same contents as the electrode structure 11 described above. For example, when producing the electrode structure 11B including the positive electrode mixture layer 14 in the separator 24, a bag-like separator may be used, a folded separator may be used, and the separator is sealed. It is good also as a thing to wind. The positive electrode mixture layer 14 and the negative electrode mixture layer 17 have different pore distributions, and the negative electrode mixture layer 17 has a larger average pore diameter (see FIG. 7 described later), so that the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet As a priority order with respect to 18, it is preferable to seal the negative electrode sheet 18 with the separator 26.

上述した実施形態では、箔状の集電体16として説明したが、メッシュ状の集電体16を用いるものとしてもよい。図6は、電極構造体11Cの一例を示す断面図である。図6に示すように、電極構造体11Cは、メッシュ状の集電体13C及びメッシュ状の集電体16Cを備えている。こうすれば、電極の面方向に非水電解液20が移動しやすいため、非水電解液20を電極内に含浸させる際の時間をより短縮することができる。   In the above-described embodiment, the foil-shaped current collector 16 has been described. However, a mesh-shaped current collector 16 may be used. FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the electrode structure 11C. As shown in FIG. 6, the electrode structure 11C includes a mesh current collector 13C and a mesh current collector 16C. By so doing, the non-aqueous electrolyte 20 is likely to move in the surface direction of the electrode, so that the time required for impregnating the non-aqueous electrolyte 20 into the electrode can be further shortened.

上述した実施形態では、図4に示すように連続封止する際に、セパレータ26を2枚重ねるものとして説明したが、特にこれに限定されず、図3に示した袋状セパレータを用いてもよいし、折り返しセパレータを用いてもよい。また、図4に示すように連続封止する際に、集電体16の非形成領域28を外部に露出するものとして説明したが、特にこれに限定されず、非形成領域28まで包含した状態でセパレータ26を封止するものとしてもよい。こうしても、内部抵抗の増加をより抑制することができる。   In the above-described embodiment, the two separators 26 are overlapped when continuously sealed as shown in FIG. 4. However, the present invention is not particularly limited to this, and the bag-like separator shown in FIG. 3 may be used. Alternatively, a folded separator may be used. In addition, as illustrated in FIG. 4, it has been described that the non-formation region 28 of the current collector 16 is exposed to the outside during continuous sealing. The separator 26 may be sealed with. Even in this case, an increase in internal resistance can be further suppressed.

上述した実施形態では、正極シート15、負極シート18及びセパレータ26を積層して捲回した電極構造体11として説明したが、特にこれに限定されず、例えば、捲回しない電極構造体としてもよい。また、上述した実施形態では、リチウム二次電池の形状は円筒型としたが、特にこれに限定されず、例えばコイン型、ボタン型、シート型、積層型、偏平型、角型などが挙げられる。また、電気自動車等に用いる大型のものなどに適用してもよい。   In the above-described embodiment, the electrode structure 11 is described by laminating and winding the positive electrode sheet 15, the negative electrode sheet 18, and the separator 26. However, the electrode structure 11 is not particularly limited, and may be, for example, an electrode structure that is not wound. . In the embodiment described above, the shape of the lithium secondary battery is a cylindrical shape, but is not particularly limited thereto, and examples thereof include a coin shape, a button shape, a sheet shape, a stacked shape, a flat shape, and a square shape. . Moreover, you may apply to the large sized thing etc. which are used for an electric vehicle etc.

上述した実施形態では、電極構造体11を備えたリチウム二次電池10として説明したが、リチウム二次電池に用いる電極構造体11としてもよい。こうしても、リチウム二次電池に用いられると、リチウム二次電池と同じ効果を得ることができる。   In the above-described embodiment, the lithium secondary battery 10 including the electrode structure 11 has been described. However, the electrode structure 11 used in the lithium secondary battery may be used. Even if it does in this way, if it is used for a lithium secondary battery, the same effect as a lithium secondary battery can be acquired.

以下には、本発明のリチウム二次電池を具体的に作製した例を実施例として説明する。   Hereinafter, an example in which the lithium secondary battery of the present invention was specifically manufactured will be described as an example.

[実施例]
正極合材全体を100質量%としたとき、正極活物質として91.0質量%のLiNi1/3Co1/3Mn1/32を用いた。導電材として6質量%のカーボンブラック、結着材として3質量%のポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用いた。溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に正極活物質及びPVdFを加えて混合したのち、カーボンブラックを更に加えて混練し、正極合材ペーストとした。正極集電体としての15μm厚のアルミニウム箔の両面に正極合材を塗布した。乾燥後の正極集電体を圧延プレス機にて圧延し、正極シートとした。また、負極活物質としての天然黒鉛粉末と、結着材としてのスチレンブタジエンゴム(SBR)及びカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、これらの質量比が98:1:1となるように、溶媒としての水と混練し、負極合材ペ−ストを作製した。この負極合材ペーストを負極集電体としての10μm厚の銅箔の両面に塗布した。塗布後の負極集電体を乾燥させ、乾燥後の負極集電体を圧延プレス機にて圧延し、負極シートとした。非水電解液として、エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、ジメチルカーボネート(DMC)とを体積比で3:4:3で混合した溶媒に、支持塩としてのLiPF6を1.0mol/Lとなるよう含有させたものを用いた。上記負極シートを袋状のポリエチレン製セパレータに収容し、セパレータの開口端部を集電体に押圧加熱して溶着させた。このセパレータに収容された負極シートと、正極シートとを積層し、この積層体を捲回して、上記非水電解液と共に円筒形電池容器に収容した。その後、この電池容器の開口部を気密に封止し、図1、2に示す構造の電極構造体を備えたリチウム二次電池を得た。
[Example]
When the entire positive electrode mixture was 100% by mass, 91.0% by mass of LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 was used as the positive electrode active material. 6% by mass of carbon black was used as the conductive material, and 3% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) was used as the binder. A positive electrode active material and PVdF were added to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent and mixed, and then carbon black was further added and kneaded to obtain a positive electrode mixture paste. The positive electrode mixture was applied to both surfaces of a 15 μm thick aluminum foil as a positive electrode current collector. The dried positive electrode current collector was rolled with a rolling press to obtain a positive electrode sheet. Further, natural graphite powder as a negative electrode active material and styrene butadiene rubber (SBR) and carboxymethyl cellulose (CMC) as a binder are used as a solvent so that the mass ratio thereof becomes 98: 1: 1. A negative electrode mixture paste was prepared by kneading with water. This negative electrode mixture paste was applied to both surfaces of a 10 μm thick copper foil as a negative electrode current collector. The negative electrode current collector after application was dried, and the dried negative electrode current collector was rolled with a rolling press to obtain a negative electrode sheet. As a non-aqueous electrolyte, a solvent in which ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) are mixed at a volume ratio of 3: 4: 3, LiPF 6 as a supporting salt is 1 What was contained so that it might become 0.0 mol / L was used. The negative electrode sheet was accommodated in a bag-like polyethylene separator, and the opening end of the separator was pressed and heated on the current collector for welding. The negative electrode sheet accommodated in the separator and the positive electrode sheet were laminated, and the laminate was wound and accommodated in a cylindrical battery container together with the non-aqueous electrolyte. Then, the opening part of this battery container was sealed airtight, and the lithium secondary battery provided with the electrode structure of the structure shown to FIG.

(充放電測定)
作製した電池は、1.5Cの電流で上限4.1V、下限3.0Vとして充放電を5サイクル行った。この電池を電池容量の60%の充電状態(SOC=60%)に調整した後に、測定温度25℃において0.2A、0.5A、1A、1.5A、3Aの電流を流し、10秒後の電池電圧を測定した。流した電流と電圧を直線近似し、その傾きからIV抵抗、即ち、電池の内部抵抗を求めた。
(Charge / discharge measurement)
The manufactured battery was charged and discharged for 5 cycles with an upper limit of 4.1 V and a lower limit of 3.0 V at a current of 1.5 C. After adjusting the battery to a charged state of 60% of the battery capacity (SOC = 60%), a current of 0.2 A, 0.5 A, 1 A, 1.5 A, 3 A was passed at a measurement temperature of 25 ° C., and 10 seconds later The battery voltage of was measured. The applied current and voltage were linearly approximated, and the IV resistance, that is, the internal resistance of the battery was obtained from the slope.

(測定結果と考察)
正極シートの正極活物質層及び負極シートの負極活物質層に対して、窒素吸脱着測定機を用い、細孔分布を測定した。図7は、正極活物質層及び負極活物質層の細孔分布曲線である。図7に示すように、正極に比して負極の細孔分布が大きい傾向を示した。したがって、少なくとも、負極シートの負極合材層をセパレータで包み込めば、非水電解液の移動をより抑制することができ、内部抵抗の増加をより抑制することができることが予期された。また、上記作製したリチウム二次電池をハイレートで充放電したところ、セパレータによって負極合材層を包まないものに比して、電池の内部抵抗の増加をより抑制することができることがわかった。この理由は、電極構造体の内部から非水電解液が移動しにくくなったためであると判断することができた。
(Measurement results and discussion)
With respect to the positive electrode active material layer of the positive electrode sheet and the negative electrode active material layer of the negative electrode sheet, the pore distribution was measured using a nitrogen adsorption / desorption measuring machine. FIG. 7 is a pore distribution curve of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. As shown in FIG. 7, the negative electrode pore distribution tended to be larger than that of the positive electrode. Therefore, it was expected that at least if the negative electrode composite material layer of the negative electrode sheet is wrapped with a separator, the movement of the non-aqueous electrolyte can be further suppressed and the increase in internal resistance can be further suppressed. Moreover, when the produced lithium secondary battery was charged and discharged at a high rate, it was found that the increase in the internal resistance of the battery could be further suppressed as compared with a battery in which the negative electrode mixture layer was not wrapped with a separator. The reason for this could be determined to be that the non-aqueous electrolyte was difficult to move from the inside of the electrode structure.

本発明は、二次電池の製造に関する技術分野に利用可能である。   The present invention can be used in the technical field related to the manufacture of secondary batteries.

10 リチウム二次電池、11,11B,11C 電極構造体、13,13C 集電体、14 正極合材層、15 正極シート、16,16C 集電体、17 負極合材層、18 負極シート、20 非水電解液、21 円筒ケース、22 正極端子、23 負極端子、24 セパレータ、25 結着部、26 セパレータ、27 結着部、28 非形成領域、29 非形成領域、30 製造装置、32 溶着チップ、34 捲回ローラ。 10 lithium secondary battery, 11, 11B, 11C electrode structure, 13, 13C current collector, 14 positive electrode mixture layer, 15 positive electrode sheet, 16, 16C current collector, 17 negative electrode mixture layer, 18 negative electrode sheet, 20 Non-aqueous electrolyte, 21 cylindrical case, 22 positive terminal, 23 negative terminal, 24 separator, 25 binding part, 26 separator, 27 binding part, 28 non-forming area, 29 non-forming area, 30 manufacturing device, 32 welding tip 34 Roller.

Claims (9)

非水電解液を備える二次電池に用いられ、
正極活物質と集電体とを含む正極シートと、
負極活物質と集電体とを含む負極シートと、
前記正極シートと前記負極シートとの間に介在したセパレータと、を積層した電極構造体であって、
前記負極シートは、前記セパレータによって前記負極活物質が包含され前記非水電解液が出にくいように該セパレータが封止されている、
電極構造体。
Used for secondary batteries with non-aqueous electrolyte,
A positive electrode sheet comprising a positive electrode active material and a current collector;
A negative electrode sheet comprising a negative electrode active material and a current collector;
An electrode structure in which a separator interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet is laminated,
In the negative electrode sheet, the separator is sealed so that the negative electrode active material is contained by the separator and the non-aqueous electrolyte is difficult to come out.
Electrode structure.
前記セパレータは、セパレータを折り返した上で重なり合う該セパレータの端部同士が溶着された袋状セパレータであり、前記負極シートを収容し、該負極シートの集電体と重なる端部が該集電体に溶着されて封止されている、請求項1に記載の電極構造体。   The separator is a bag-like separator in which the end portions of the separator that overlap each other after being folded are welded, the negative electrode sheet is accommodated, and the end portion that overlaps the current collector of the negative electrode sheet is the current collector The electrode structure according to claim 1, wherein the electrode structure is welded and sealed. 前記負極シートは、セパレータに挟まれた状態で該セパレータを溶着しながら捲回されて封止されている、請求項1又は2に記載の電極構造体。   The electrode structure according to claim 1, wherein the negative electrode sheet is wound and sealed while welding the separator while being sandwiched between the separators. 前記正極シートは、前記セパレータによって前記正極活物質が包含され前記非水電解液が出にくいように前記セパレータが封止されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電極構造体。   The electrode structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive electrode sheet includes the positive electrode active material and the separator is sealed so that the non-aqueous electrolyte is difficult to come out. . 前記セパレータは、セパレータを折り返した上で重なり合う該セパレータの端部同士が溶着された袋状セパレータであり、前記正極シートを収容し、該正極シートの集電体と重なる端部が該集電体に溶着されて封止されている、請求項4に記載の電極構造体。   The separator is a bag-like separator in which the end portions of the separator that overlap each other after being folded are welded, the positive electrode sheet is accommodated, and the end portion that overlaps the current collector of the positive electrode sheet is the current collector The electrode structure according to claim 4, wherein the electrode structure is sealed by welding. 前記正極シートは、セパレータに挟まれた状態で該セパレータを溶着しながら捲回されて封止されている、請求項4又は5に記載の電極構造体。   The electrode structure according to claim 4 or 5, wherein the positive electrode sheet is wound and sealed while welding the separator while being sandwiched between the separators. 前記セパレータは、端部の全域に亘って封止されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電極構造体。   The said separator is an electrode structure of any one of Claims 1-6 sealed over the whole region of an edge part. 前記正極シートと前記負極シートと前記セパレータとは、積層した状態で捲回されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電極構造体。   The electrode structure according to claim 1, wherein the positive electrode sheet, the negative electrode sheet, and the separator are wound in a stacked state. リチウムを吸蔵放出する前記正極活物質及び前記負極活物質を有する請求項1〜8のいずれか1項に記載の電極構造体と、
前記正極シートと前記負極シートとの間に介在しリチウムイオンを伝導する非水電解液と、を備えたリチウム二次電池。
The electrode structure according to any one of claims 1 to 8, comprising the positive electrode active material that absorbs and releases lithium and the negative electrode active material;
A lithium secondary battery comprising: a nonaqueous electrolytic solution that is interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet and conducts lithium ions.
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