JP2016170881A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Hiroya Umeyama
浩哉 梅山
橋本 達也
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達也 橋本
友嗣 横山
Yuji Yokoyama
友嗣 横山
福本 友祐
Yusuke Fukumoto
友祐 福本
鳥山 幸一
Koichi Toriyama
幸一 鳥山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent shear fracture of a granulation particle.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte secondary battery includes a granulation particle having electrode active material, carboxymethyl cellulose, and smectite.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

特開平10−055801(特許文献1)には、電極活物質等を造粒してなる造粒粒子を経由して、電極合材層を形成する非水電解質二次電池の製造方法が開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-055801 (Patent Document 1) discloses a method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery in which an electrode mixture layer is formed via granulated particles obtained by granulating an electrode active material or the like. ing.

特開平10−055801号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-055801

電極活物質等を含有する造粒粒子の粉粒体(「造粒体」とも呼ばれている。)を加圧成形することにより、電極合材層を製造する方法が知られている。たとえばボタン形電池等の電極合材層は、造粒粒子の粉粒体を円筒形の金型内で一軸加圧成形することによって製造されている。   There is known a method for producing an electrode mixture layer by press-molding a granule of granulated particles containing an electrode active material or the like (also referred to as “granulated body”). For example, an electrode mixture layer such as a button-type battery is manufactured by uniaxially pressing a granular material of granulated particles in a cylindrical mold.

造粒粒子の粉粒体をロール成形することにより、大面積の電極合材層を製造することもできる。しかしこの方法では電極合材層の薄層化が困難である。すなわち薄層の電極合材層を形成するために、ロールギャップを狭くすると、造粒粒子に強いせん断負荷が加わり、造粒粒子がせん断破壊されることがある。造粒粒子のせん断破壊が発生すると、内包される電極活物質が損傷する、あるいは電極合材層において空隙分布のばらつきが大きくなる等の不具合が生じる。その結果、電池性能が低下することも考えられる。   A large-area electrode mixture layer can also be produced by roll-forming granulated particles. However, this method makes it difficult to reduce the thickness of the electrode mixture layer. That is, if the roll gap is narrowed to form a thin electrode mixture layer, a strong shearing load is applied to the granulated particles, and the granulated particles may be sheared and broken. When the shear fracture of the granulated particles occurs, problems such as damage to the encapsulated electrode active material or increase in the distribution of voids in the electrode mixture layer occur. As a result, the battery performance may be reduced.

以上を踏まえ、本発明は造粒粒子のせん断破壊を抑制することを目的とする。   Based on the above, an object of the present invention is to suppress shear fracture of granulated particles.

非水電解質二次電池は、電極活物質、カルボキシメチルセルロースおよびスメクタイトを含有する造粒粒子を備える。   The nonaqueous electrolyte secondary battery includes granulated particles containing an electrode active material, carboxymethylcellulose, and smectite.

スメクタイトは、せん断負荷が加わると粘度が低下して流動性が増す、チクソトロピー(Thixotropy)性状を示す。造粒粒子にスメクタイトを添加することにより、成形時、造粒粒子に加わるせん断負荷が内包物の流動によって緩和されることになる。スメクタイトは、ある程度の粘着性を示す。しかしスメクタイトの粘着力のみでは、強いせん断負荷の下で、造粒粒子の構造を維持できない。そこで上記の非水電解質二次電池では、増粘材であるカルボキシメチルセルロース(CMC)をスメクタイトと併用している。   Smectite exhibits thixotropic properties in which viscosity decreases and fluidity increases when a shear load is applied. By adding smectite to the granulated particles, the shear load applied to the granulated particles during molding is alleviated by the flow of inclusions. Smectite exhibits a certain degree of tackiness. However, only the smectite adhesive strength cannot maintain the structure of the granulated particles under a strong shear load. Therefore, in the above non-aqueous electrolyte secondary battery, carboxymethyl cellulose (CMC), which is a thickening material, is used in combination with smectite.

上記によれば、造粒粒子のせん断破壊が抑制される。   According to the above, shear fracture of the granulated particles is suppressed.

本発明の実施形態に係る非水電解質二次電池の構成の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of a structure of the nonaqueous electrolyte secondary battery which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電極群の構成の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of a structure of the electrode group which concerns on embodiment of this invention. 電極合材層の製造工程の一部を図解する概略図である。It is the schematic which illustrates a part of manufacturing process of an electrode compound-material layer.

以下、本発明の実施形態(以下「本実施形態」と記す。)について説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as “this embodiment”) will be described, but the present embodiment is not limited thereto.

〔非水電解質二次電池〕
図1は、本実施形態に係る非水電解質二次電池の構成の一例を示す概略断面図である。図1に示されるように、非水電解質二次電池100は角形ケース50を備える。角形ケース50は、たとえばアルミニウム(Al)合金からなる。角形ケース50には、正極端子70および負極端子72が設けられている。角形ケース50には、電極群80および電解液81が内蔵されている。電極群80は、正極端子70および負極端子72と接続されている。電解液81は、電極群80の内部にも浸透している。
[Nonaqueous electrolyte secondary battery]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the nonaqueous electrolyte secondary battery 100 includes a square case 50. The rectangular case 50 is made of, for example, an aluminum (Al) alloy. The square case 50 is provided with a positive terminal 70 and a negative terminal 72. The square case 50 contains an electrode group 80 and an electrolyte solution 81. The electrode group 80 is connected to the positive terminal 70 and the negative terminal 72. The electrolytic solution 81 penetrates into the electrode group 80.

図2は、電極群の構成の一例を示す概略図である。電極群80は巻回式の電極集合体である。電極群80は、セパレータ40を挟んで正極10と負極20とを積層し、巻回してなる。正極10、負極20およびセパレータ40は、いずれも長尺帯状のシート部材である。正極10は、正極集電芯材11と、正極集電芯材11の両主面上に配置された正極合材層12(電極合材層)とを含む。負極20は、負極集電芯材21と、負極集電芯材21の両主面上に配置された負極合材層22(電極合材層)とを含む。集電芯材が電極合材層から露出した芯材露出部11a,21aは、正極端子70および負極端子72との接続部位となる(図1を参照のこと)。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the electrode group. The electrode group 80 is a wound electrode assembly. The electrode group 80 is formed by stacking and winding the positive electrode 10 and the negative electrode 20 with the separator 40 interposed therebetween. The positive electrode 10, the negative electrode 20, and the separator 40 are all long belt-like sheet members. The positive electrode 10 includes a positive electrode current collector core material 11 and a positive electrode composite material layer 12 (electrode composite material layer) disposed on both main surfaces of the positive electrode current collector core material 11. The negative electrode 20 includes a negative electrode current collector core material 21 and a negative electrode composite material layer 22 (electrode composite material layer) disposed on both main surfaces of the negative electrode current collector core material 21. The core material exposed portions 11a and 21a where the current collecting core material is exposed from the electrode mixture layer serve as connection portions between the positive electrode terminal 70 and the negative electrode terminal 72 (see FIG. 1).

〔電極合材層〕
本実施形態の電極合材層は、造粒粒子の粉粒体を加圧成形してなる、シート状の成形体である。造粒粒子は、電極活物質、CMCおよびスメクタイトを含有する。
(Electrode compound layer)
The electrode mixture layer of the present embodiment is a sheet-like molded body formed by pressure-molding a granule of granulated particles. The granulated particles contain an electrode active material, CMC and smectite.

電極活物質は特に限定されない。電極活物質は、正極活物質でもよいし、負極活物質でもよい。正極活物質は、たとえばリチウム含有金属酸化物等でよい。本実施形態において電極活物質がリチウム含有金属酸化物の場合、活物質粒子の解砕が抑制されることにより、たとえば保存特性の向上が期待できる。負極活物質は、たとえば黒鉛等でよい。本実施形態において電極活物質が黒鉛の場合、黒鉛層間の潰れおよびズレが抑制されることにより、たとえばLi受入性の向上が期待できる。   The electrode active material is not particularly limited. The electrode active material may be a positive electrode active material or a negative electrode active material. The positive electrode active material may be, for example, a lithium-containing metal oxide. In the present embodiment, when the electrode active material is a lithium-containing metal oxide, for example, improvement of storage characteristics can be expected by suppressing the crushing of the active material particles. The negative electrode active material may be, for example, graphite. In the present embodiment, when the electrode active material is graphite, for example, an improvement in Li acceptability can be expected by suppressing collapse and misalignment between graphite layers.

スメクタイトは、粘土鉱物の一種であり、チクソトロピー性状を示す。本実施形態では、スメクタイトとCMCとを併用する。スメクタイトおよびCMCの合計は、100質量部の電極活物質に対して、好ましくは0.3質量部以上1.5質量部以下であり、より好ましくは0.6質量部以上1.5質量部以下である。この範囲で、電極合材層の接着性と電池特性とのバランスが良い。さらに好ましくは、スメクタイトおよびCMCの合計は、0.3質量部以上0.5質量部以下のスメクタイトと、0.3質量部以上1.0質量部以下のCMCとからなる。   Smectite is a kind of clay mineral and exhibits thixotropic properties. In the present embodiment, smectite and CMC are used in combination. The total of smectite and CMC is preferably 0.3 parts by mass or more and 1.5 parts by mass or less, more preferably 0.6 parts by mass or more and 1.5 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the electrode active material. It is. Within this range, the balance between the adhesion of the electrode mixture layer and the battery characteristics is good. More preferably, the sum of smectite and CMC consists of 0.3 to 0.5 parts by mass of smectite and 0.3 to 1.0 parts by mass of CMC.

造粒粒子はバインダ樹脂を含有していてもよい。ただしバインダ樹脂は必須成分ではない。本実施形態では、スメクタイトとCMCとの併用により、バインダ樹脂がなくても十分な粘着力が発現する場合もある。バインダ樹脂としては、たとえば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等が挙げられる。   The granulated particles may contain a binder resin. However, the binder resin is not an essential component. In the present embodiment, due to the combined use of smectite and CMC, sufficient adhesive strength may be exhibited even without a binder resin. Examples of the binder resin include polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber (SBR), and the like.

造粒粒子は導電材を含有していてもよい。導電材としては、たとえばアセチレンブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類が挙げられる。   The granulated particles may contain a conductive material. Examples of the conductive material include carbon blacks such as acetylene black and thermal black.

〔造粒粒子の製造方法〕
造粒粒子の製造方法は、たとえば、以下に示す第1造粒工程と、第2造粒工程とをこの順序で備える。造粒装置には、一般的な攪拌式造粒装置を使用できる。造粒時の溶媒には、たとえば、水、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等を使用できる。
[Production method of granulated particles]
The granulated particle manufacturing method includes, for example, a first granulation step and a second granulation step described below in this order. A general agitation granulator can be used as the granulator. For example, water, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), or the like can be used as a solvent during granulation.

第1造粒工程では、電極活物質、CMCおよび溶媒を混合することにより、予備造粒粒子を形成する。第2造粒工程では、予備造粒粒子、スメクタイトおよび溶媒を混合することにより、造粒粒子を形成する。このように2段階に分けて造粒を行うことにより、造粒粒子の表面にスメクタイトを配置できる。スメクタイトが造粒粒子の表面に局在していることにより、せん断負荷を緩和する効果が増大する傾向にある。本実施形態の造粒粒子において、スメクタイトは造粒粒子の表面に部分的に付着していてもよいし、造粒粒子の表面全体を被覆していてもよい。造粒粒子の粒径は、たとえば0.3〜2.0mm程度に調整するとよい。   In the first granulation step, the pre-granulated particles are formed by mixing the electrode active material, CMC and the solvent. In the second granulation step, the granulated particles are formed by mixing the pre-granulated particles, smectite and the solvent. Thus, smectite can be arrange | positioned on the surface of granulated particle | grains by granulating in two steps. When smectite is localized on the surface of the granulated particles, the effect of reducing the shear load tends to increase. In the granulated particles of the present embodiment, the smectite may partially adhere to the surface of the granulated particles or may cover the entire surface of the granulated particles. The particle diameter of the granulated particles is preferably adjusted to about 0.3 to 2.0 mm, for example.

〔電極合材層の製造方法〕
図3は、電極合材層の製造工程の一部を図解する概略図である。図3に示されるように、複数の造粒粒子1は、ロールギャップ90に供給される。図3中の矢印はロールの回転方向を示している。複数の造粒粒子1は、ロールギャップ90で圧密され、電極合材層に成形される。このとき薄い電極合材層を形成するために、ロールギャップを狭くすると、造粒粒子に強いせん断負荷が加わる。本実施形態では、この際スメクタイトが流動するために、造粒粒子のせん断破壊が抑制される。
[Method for producing electrode mixture layer]
FIG. 3 is a schematic view illustrating a part of the manufacturing process of the electrode mixture layer. As shown in FIG. 3, the plurality of granulated particles 1 are supplied to the roll gap 90. The arrow in FIG. 3 has shown the rotation direction of the roll. The plurality of granulated particles 1 are consolidated by a roll gap 90 and formed into an electrode mixture layer. At this time, if a roll gap is narrowed to form a thin electrode mixture layer, a strong shear load is applied to the granulated particles. In this embodiment, since the smectite flows at this time, the shear fracture of the granulated particles is suppressed.

以上、角形電池を例にとって本実施形態を説明したが、本実施形態は、角形電池のみならず、円筒形電池、ラミネート式電池にも当然適用され得る。   As described above, the present embodiment has been described by taking a square battery as an example, but the present embodiment can naturally be applied not only to a square battery but also to a cylindrical battery and a laminated battery.

以下、実施例を用いて本実施形態を説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although this embodiment is described using an example, this embodiment is not limited to these.

〔非水電解質二次電池の作製〕
以下のようにして、試料A1〜A8、B1〜B6およびC1に係る非水電解質二次電池(定格容量 24Ah)を作製した。ここでは試料A1〜A8およびB1〜B6が実施例であり、試料C1が比較例である。
[Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery]
Nonaqueous electrolyte secondary batteries (rated capacity 24 Ah) according to Samples A1 to A8, B1 to B6, and C1 were produced as follows. Here, samples A1 to A8 and B1 to B6 are examples, and sample C1 is a comparative example.

〔試料A1〕
1.負極の作製
以下の材料を準備した
負極活物質 :黒鉛(d50 20μm)
CMC :製品名「MAC500LC」、日本製紙社製
スメクタイト:製品名「ルーセンタイトSWN−P」、コープケミカル社製
バインダ樹脂:SBR
溶媒 :水
負極集電芯材:銅箔(厚さ 14μm)。
[Sample A1]
1. Preparation of negative electrode The following materials were prepared: Negative electrode active material: Graphite (d50 20 μm)
CMC: Product name “MAC500LC”, Nippon Paper Industries Co., Ltd. Smectite: Product name “Lucentite SWN-P”, Co-op Chemical Co., Ltd. Binder resin: SBR
Solvent: Water Negative electrode current collector core material: Copper foil (thickness: 14 μm).

ここで「d50」は、レーザ回折・散乱法によって測定された体積基準の粒度分布における積算値50%の粒径を示している。   Here, “d50” indicates the particle size of 50% of the integrated value in the volume-based particle size distribution measured by the laser diffraction / scattering method.

1−1.第1造粒工程
アーステクニカ社製の攪拌式造粒装置「ハイスピードミキサ」を準備した。ハイスピードミキサの攪拌槽に、負極活物質(電極活物質)、CMCおよびバインダ樹脂を投入した。攪拌羽根(アジテータ)の回転速度を300rpmに、解砕羽根(チョッパー)の回転速度を1500rpmにそれぞれ設定し、5分間に亘って乾式混合を行った。次いで、混合物の固形分濃度(NV)が80質量%となるように、攪拌槽に溶媒を投入した。攪拌羽根の回転速度を300rpmに、解砕羽根の回転速度を1200rpmにそれぞれ設定し、5分間に亘って湿式混合を行った。これにより予備造粒粒子の粉粒体を得た。
1-1. First granulation step An agitation granulator “High Speed Mixer” manufactured by Earth Technica was prepared. A negative electrode active material (electrode active material), CMC, and a binder resin were charged into a stirring tank of a high speed mixer. The rotational speed of the stirring blade (agitator) was set to 300 rpm, and the rotational speed of the crushing blade (chopper) was set to 1500 rpm, and dry mixing was performed for 5 minutes. Subsequently, the solvent was put into the stirring tank so that the solid content concentration (NV) of the mixture was 80% by mass. The rotating speed of the stirring blade was set to 300 rpm, and the rotating speed of the crushing blade was set to 1200 rpm, and wet mixing was performed for 5 minutes. Thereby, the granular material of the preliminary granulated particle was obtained.

1−2.第2造粒工程
攪拌槽にスメクタイトを投入し、さらに混合物の固形分濃度が71質量%となるように溶媒を追加した。攪拌羽根の回転速度を250rpmに、解砕羽根の回転速度を1200rpmにそれぞれ設定し、5分間に亘って湿式混合を行った。これにより造粒粒子の粉粒体を得た。造粒粒子の粉粒体において、各成分の配合(質量比)は、負極活物質:CMC:スメクタイト:バインダ樹脂=100:0.4:0.3:1.0とした。
1-2. Second granulation step Smectite was added to the stirring tank, and a solvent was added so that the solid content concentration of the mixture was 71% by mass. The rotating speed of the stirring blade was set to 250 rpm and the rotating speed of the crushing blade was set to 1200 rpm, and wet mixing was performed for 5 minutes. This obtained the granule of the granulated particle. In the granular body of granulated particles, the composition (mass ratio) of each component was negative electrode active material: CMC: smectite: binder resin = 100: 0.4: 0.3: 1.0.

1−3.電極合材層成形工程
ロールギャップで、造粒粒子の粉粒体を加圧成形することにより、シート状の負極合材層(電極合材層)を得た。さらに別のロールギャップで、負極合材層と負極集電芯材とを密着させることにより、負極合材層を負極集電芯材の両主面に圧着した。その後、負極合材層および負極集電芯材を所定の寸法に加工することにより、負極を得た。負極の寸法は次のとおりとした
負極の長さ :4700mm
負極合材層の幅 :100mm
負極合材層の厚さ:68μm。
1-3. Electrode Composite Layer Forming Step A sheet-like negative electrode composite layer (electrode composite layer) was obtained by press-molding the granulated particles in a roll gap. Furthermore, the negative electrode composite material layer and the negative electrode current collector core material were brought into close contact with each other with another roll gap, whereby the negative electrode composite material layer was pressure-bonded to both main surfaces of the negative electrode current collector core material. Then, the negative electrode was obtained by processing the negative electrode composite material layer and the negative electrode current collector core material into predetermined dimensions. Negative electrode dimensions were as follows: Negative electrode length: 4700 mm
Negative electrode composite layer width: 100 mm
Negative electrode composite material layer thickness: 68 μm.

2.正極の作製
以下の構成の正極を作製した
正極の長さ :4500mm
正極合材層の幅 :94mm
正極合材層の厚さ:75μm
正極集電芯材の厚さ:20μm。
2. Production of positive electrode A positive electrode having the following constitution was produced. Length of positive electrode: 4500 mm
Width of positive electrode mixture layer: 94 mm
Thickness of positive electrode mixture layer: 75 μm
The thickness of the positive electrode current collector core material: 20 μm.

本実施例では、正極活物質にLiNi1/3Co1/3Mn1/32を、正極集電芯材にAl箔をそれぞれ用いた。 In this example, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 was used as the positive electrode active material, and Al foil was used as the positive electrode current collector core material.

3.セパレータの作製
セパレータ基材として、ポリエチレン(PE)層とポリプロピレン(PP)層とが、PP層/PE層/PP層の順序で積層された微多孔膜(厚さ 25μm)を準備した。
3. Production of Separator A microporous film (thickness 25 μm) in which a polyethylene (PE) layer and a polypropylene (PP) layer were laminated in the order of PP layer / PE layer / PP layer was prepared as a separator substrate.

Mテクニック社製の分散機「クレアミクス」を用いて、アルミナ粒子およびアクリルゴムを溶媒中に均一に分散させた。これにより耐熱層となるべきスラリーを得た。グラビアコータを用いて、該スラリーをセパレータ基材上に塗工し、乾燥させた。こうして耐熱層を有するセパレータを得た。   Alumina particles and acrylic rubber were uniformly dispersed in a solvent using a disperser “Cleamics” manufactured by M Technique. As a result, a slurry to be a heat-resistant layer was obtained. The slurry was applied onto a separator substrate using a gravure coater and dried. Thus, a separator having a heat resistant layer was obtained.

4.電解液の調製
エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)を体積比でEC:DMC:EMC=3:4:3となるように混合した。これにより混合溶媒を得た。混合溶媒にLiPF6(1.0mоl/L)、シクロヘキシルベンゼン(1.0質量%)、ビフェニル(1.0質量%)およびリチウムビスオキサレートボラート(1.0質量%)を溶解させた。こうして電解液を得た。
4). Preparation of Electrolytic Solution Ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of EC: DMC: EMC = 3: 4: 3. This obtained the mixed solvent. LiPF 6 (1.0 mol / L), cyclohexylbenzene (1.0% by mass), biphenyl (1.0% by mass) and lithium bisoxalate borate (1.0% by mass) were dissolved in the mixed solvent. Thus, an electrolytic solution was obtained.

5.組み立て
セパレータを挟んで正極と負極とを積層し、巻回することにより楕円状の巻回電極群を得た。プレス成形により、楕円状の巻回電極群を扁平状に成形した。これにより扁平状の電極群を得た。正極端子および負極端子が設けられた角形ケースを準備した。正極端子および負極端子と、電極群とを接続した上で、電極群を角形ケースに収容した。角形ケースに、電解液(125g)を注入した。その後、角形ケースを密閉した。以上より、試料A1に係る非水電解質二次電池を得た。
5. Assembling The positive electrode and the negative electrode were stacked with a separator in between, and wound to obtain an elliptical wound electrode group. An elliptical wound electrode group was formed into a flat shape by press molding. Thereby, a flat electrode group was obtained. A square case provided with a positive electrode terminal and a negative electrode terminal was prepared. After the positive electrode terminal and the negative electrode terminal were connected to the electrode group, the electrode group was accommodated in a rectangular case. An electrolytic solution (125 g) was injected into the square case. Thereafter, the square case was sealed. From the above, a nonaqueous electrolyte secondary battery according to Sample A1 was obtained.

〔試料A2〜A8およびB1〜B6〕
表1に示すように、上記「1.負極の作製」において、各成分の配合量を変更することを除いては、試料A1と同様にして、試料A2〜A8およびB1〜B6に係る非水電解質二次電池を作製した。
[Samples A2 to A8 and B1 to B6]
As shown in Table 1, in the above “1. Production of negative electrode”, the non-aqueous solution according to samples A2 to A8 and B1 to B6 is the same as sample A1 except that the amount of each component is changed. An electrolyte secondary battery was produced.

Figure 2016170881
Figure 2016170881

〔試料C1〕
試料C1では、負極活物質等を含有するスラリーを負極集電芯材上に塗工することにより、負極合材層を形成した。具体的な操作は次のとおりである。プラネタリミキサの混合槽に、上記「1−2.第2造粒工程」で得られた造粒粒子の粉粒体を投入した。さらに混合物の固形分濃度が50質量%となるように、溶媒を追加し、所定時間攪拌した。これにより負極スラリーを得た。ダイコータを用いて、負極スラリーを負極集電芯材の両主面上に塗工し、乾燥させた。これにより負極合材層を形成した。これらを除いては試料A1と同様にして、試料C1に係る非水電解質二次電池を作製した。試料C1は造粒粒子を有しない比較例である。
[Sample C1]
In Sample C1, a negative electrode mixture layer was formed by coating a slurry containing a negative electrode active material or the like on a negative electrode current collector core material. The specific operation is as follows. The granulated particles of the granulated particles obtained in the above “1-2. Second granulation step” were charged into the mixing tank of the planetary mixer. Further, a solvent was added so that the solid content concentration of the mixture was 50% by mass, and the mixture was stirred for a predetermined time. This obtained the negative electrode slurry. Using a die coater, the negative electrode slurry was coated on both main surfaces of the negative electrode current collector core and dried. As a result, a negative electrode mixture layer was formed. Except for these, a nonaqueous electrolyte secondary battery according to Sample C1 was fabricated in the same manner as Sample A1. Sample C1 is a comparative example having no granulated particles.

〔電池性能の評価〕
以下のようにして上記で得た各試料を評価した。以下の説明において電流値の単位「C」は電池の定格容量を1時間で放電しきる電流値を示すものとする。また「CC」は定電流を、「CV」は定電圧を、「CCCV」は定電流−定電圧方式をそれぞれ示すものとする。
[Evaluation of battery performance]
Each sample obtained above was evaluated as follows. In the following description, the unit “C” of the current value indicates a current value at which the rated capacity of the battery can be discharged in one hour. “CC” represents a constant current, “CV” represents a constant voltage, and “CCCV” represents a constant current-constant voltage system.

1.初期容量の測定
25℃環境において、1Cの電流値で電池電圧が4.1Vに達するまで電池を充電した。5分間の休止を挟み、1Cの電流値で電池電圧が3.0Vに達するまで電池を放電した。さらに5分間の休止を挟み、以下の条件の充放電を行って、初期容量(放電容量)を測定した
CCCV充電:CC電流(1C)、CV電圧(4.1V)、カット電流(0.1C)
CCCV放電:CC電流(1C)、CV電圧(3.0V)、カット電流(0.1C)。
1. Measurement of initial capacity The battery was charged in a 25 ° C. environment until the battery voltage reached 4.1 V at a current value of 1 C. The battery was discharged until the battery voltage reached 3.0 V at a current value of 1 C with a 5-minute pause. Furthermore, charging and discharging under the following conditions were performed with a 5-minute pause, and the initial capacity (discharge capacity) was measured. CCCV charge: CC current (1 C), CV voltage (4.1 V), cut current (0.1 C )
CCCV discharge: CC current (1 C), CV voltage (3.0 V), cut current (0.1 C).

2.直流抵抗の測定
電池のSOC(State Of Charge)を60%に調整した。25℃環境において、10Cの電流値で10秒間のパルス放電を行い、電圧降下量を測定した。電圧降下量を電流値で除することにより、直流抵抗を算出した。結果を表1に示す。表1に示す数値は、10個の電池の測定結果を平均した値である。
2. Measurement of DC resistance The SOC (State Of Charge) of the battery was adjusted to 60%. In a 25 ° C. environment, pulse discharge was performed for 10 seconds at a current value of 10 C, and the amount of voltage drop was measured. The DC resistance was calculated by dividing the voltage drop by the current value. The results are shown in Table 1. The numerical values shown in Table 1 are values obtained by averaging the measurement results of 10 batteries.

3.サイクル後容量維持率の測定
50℃に設定された恒温槽内に電池を配置した。以下の条件の充電および放電のセットを1サイクルとする充放電サイクルを1000サイクル実行した。1000サイクル後、上記「1.初期容量の測定」と同様にして、サイクル後容量を測定した。サイクル後容量を初期容量で除することにより、サイクル後容量維持率を算出した。結果を表1に示す。表1に示す数値は、5個の電池の測定結果を平均した値である
充電条件:CC電流(2C)、カット電圧(4.1V)
放電条件:CC電流(2C)、カット電圧(3.0V)。
3. Measurement of capacity maintenance ratio after cycle A battery was placed in a thermostat set to 50 ° C. One thousand charge / discharge cycles were performed with one set of charge and discharge under the following conditions. After 1000 cycles, the post-cycle capacity was measured in the same manner as in “1. Measurement of initial capacity”. The post-cycle capacity retention rate was calculated by dividing the post-cycle capacity by the initial capacity. The results are shown in Table 1. The numerical values shown in Table 1 are values obtained by averaging the measurement results of five batteries. Charging conditions: CC current (2C), cut voltage (4.1V)
Discharge conditions: CC current (2C), cut voltage (3.0V).

4.高温保存後容量維持率の測定
25℃環境において電池のSOCを100%に調整した。60℃に設定された恒温槽内で電池を100日間保存した。その後、恒温槽から電池を取り出し、上記「1.初期容量の測定」と同様にして、保存後容量を測定した。保存後容量を初期容量で除することにより、高温保存後容量維持率を算出した。結果を表1に示す。表1に示す数値は、50個の電池の測定結果を平均した値である。
4). Measurement of capacity retention after high temperature storage The SOC of the battery was adjusted to 100% in a 25 ° C environment. The battery was stored for 100 days in a thermostat set at 60 ° C. Thereafter, the battery was taken out from the thermostat, and the capacity after storage was measured in the same manner as in “1. Measurement of initial capacity”. The capacity retention rate after high temperature storage was calculated by dividing the capacity after storage by the initial capacity. The results are shown in Table 1. The numerical values shown in Table 1 are values obtained by averaging the measurement results of 50 batteries.

〔結果と考察〕
表1から分かるように、電極活物質、カルボキシメチルセルロースおよびスメクタイトを含有する造粒粒子を備える、試料A1〜A8およびB1〜B6は優れた電池性能を示した。ロール成形により、造粒粒子の粉粒体を電極合材層に成形する過程で、造粒粒子のせん断破壊が抑制されたためであると考えられる。
〔Results and discussion〕
As can be seen from Table 1, Samples A1 to A8 and B1 to B6 provided with granulated particles containing an electrode active material, carboxymethylcellulose and smectite showed excellent battery performance. This is probably because the shear fracture of the granulated particles was suppressed in the process of forming the granulated particles into the electrode mixture layer by roll forming.

試料B1〜B3は、その他の実施例に比し、高温保存後の容量維持率が低い傾向にある。CMCが少なく、CMCによる電極活物質の被覆が不十分であるために、電極活物質と電解液との副反応が起こり易いと考えられる。   Samples B1 to B3 tend to have a lower capacity retention rate after high-temperature storage than other examples. Since the CMC is small and the electrode active material is not sufficiently covered with the CMC, a side reaction between the electrode active material and the electrolytic solution is likely to occur.

試料B4〜B6は、その他の実施例に比し、直流抵抗が高い傾向にある。そのためサイクル後および高温保存後の容量維持率の低下を招いている。CMCが多いために、電極活物質におけるLiイオンの挿入脱離反応が阻害されるためであると考えられる。   Samples B4 to B6 tend to have higher direct current resistance than other examples. For this reason, the capacity retention rate after cycling and storage at high temperature is reduced. This is probably because the insertion and release reaction of Li ions in the electrode active material is inhibited due to the large amount of CMC.

今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all aspects and should not be construed as being restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 造粒粒子、10 正極、11 正極集電芯材、11a,21a 芯材露出部、12 正極合材層、20 負極、21 負極集電芯材、22 負極合材層、40 セパレータ、50 角形ケース、70 正極端子、72 負極端子、80 電極群、81 電解液、90 ロールギャップ、100 非水電解質二次電池。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Granulated particle, 10 Positive electrode, 11 Positive electrode current collection core material, 11a, 21a Core material exposed part, 12 Positive electrode compound material layer, 20 Negative electrode, 21 Negative electrode current collection core material, 22 Negative electrode compound material layer, 40 Separator, 50 Rectangular Case, 70 positive electrode terminal, 72 negative electrode terminal, 80 electrode group, 81 electrolytic solution, 90 roll gap, 100 nonaqueous electrolyte secondary battery.

Claims (1)

電極活物質、カルボキシメチルセルロースおよびスメクタイトを含有する造粒粒子を備える、非水電解質二次電池。   A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising granulated particles containing an electrode active material, carboxymethyl cellulose and smectite.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022130749A1 (en) 2020-12-14 2022-06-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Method for producing positive electrode slurry and method for producing positive electrode
WO2022181266A1 (en) * 2021-02-26 2022-09-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrode mixture for batteries and nonaqueous electrolyte secondary battery

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