JP2016207393A - Separator electrode assembly, manufacturing method of the same, and lithium battery - Google Patents

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ダニエル ポポビッチ
周作 柴田
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周作 柴田
弘義 武
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator electrode assembly excellent in adhesion between a separator and a positive electrode, a manufacturing method of the same, and a lithium battery.SOLUTION: A separator electrode assembly 1 includes: a positive electrode collector 5; a positive electrode active material layer 6 provided on the positive electrode collector 5; a resin layer 3 provided on the positive electrode active material layer 6; and a separator 4, containing an inorganic oxide, provided on the resin layer 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、セパレータ電極接合体、その製造方法およびリチウム電池に関し、特に、セパレータ電極接合体、セパレータ電極接合体の製造方法、および、セパレータ電極接合体を用いたリチウム電池に関する。   The present invention relates to a separator electrode assembly, a method for producing the same, and a lithium battery, and particularly relates to a separator electrode assembly, a method for producing a separator electrode assembly, and a lithium battery using the separator electrode assembly.

従来、リチウムイオン電池やリチウム金属電池などのリチウム電池は、例えば、カーボンやリチウム金属などの負極活物質を備える負極と、リチウムマンガン複合酸化物などの正極活物質を備える正極と、多孔質ポリマーからなるセパレータとを備えている。   Conventionally, lithium batteries such as lithium ion batteries and lithium metal batteries include, for example, a negative electrode including a negative electrode active material such as carbon or lithium metal, a positive electrode including a positive electrode active material such as lithium manganese composite oxide, and a porous polymer. And a separator.

しかし、多孔質ポリマーは、高温によって溶融したり、リチウム金属から発生するデンドライトによって容易に破壊するおそれがある。   However, the porous polymer may be melted by a high temperature or easily broken by dendrite generated from lithium metal.

そのため、リチウムバッテリーにおいて、無機セパレータを備えるセパレータ電極ユニットが提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。   Therefore, a separator electrode unit including an inorganic separator has been proposed for lithium batteries (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特許文献1および特許文献2のセパレータ電極ユニットでは、まず正極活物質としてLiCoOを含有する正極を作製した後、正極にゾルゲル法で無機セパレータを形成している。具体的には、Al、アルコキシシランおよび有機溶媒を含有するスラリーをブレードによって正極に塗布し、150℃や250℃の高温で加熱処理している。 In the separator electrode units of Patent Document 1 and Patent Document 2, a positive electrode containing LiCoO 2 as a positive electrode active material is first prepared, and then an inorganic separator is formed on the positive electrode by a sol-gel method. Specifically, a slurry containing Al 2 O 3 , alkoxysilane, and an organic solvent is applied to the positive electrode with a blade and heat-treated at a high temperature of 150 ° C. or 250 ° C.

特表2006−505100号公報JP 2006-505100 Gazette 特表2008−517435号公報Special table 2008-517435 gazette

しかし、これら特許文献の製造方法では、セパレータを正極に積層する際に、有機溶媒を高温で蒸発させるための加熱処理を実施する。そのため、高温加熱処理および有機溶媒回収処理を可能とする高価で大きな装置を必要となり、また、乾燥時間も長時間となる。その結果、工業的生産において不利となる。   However, in the manufacturing method of these patent documents, when laminating | stacking a separator on a positive electrode, the heat processing for evaporating an organic solvent at high temperature is implemented. Therefore, an expensive and large apparatus that enables high-temperature heat treatment and organic solvent recovery treatment is required, and the drying time becomes long. As a result, it is disadvantageous in industrial production.

よって、有機溶媒の蒸発を伴わない乾式方法(例えば、ドライスプレー法)で製造できる無機セパレータが要求されている。   Therefore, an inorganic separator that can be produced by a dry method (for example, a dry spray method) that does not involve evaporation of an organic solvent is required.

しかし、乾式方法を採用して無機セパレータを正極の上に形成すると、無機セパレータと正極との接着性が低下する不具合が生じる。そうすると、その後の工程において、すなわち、セパレータに負極を積層する工程、外装缶などに封入する工程などにおいて、無機セパレータと負極とが容易に分離されるため、ハンドリング性(取扱い性)が低下する。   However, when the inorganic separator is formed on the positive electrode by adopting the dry method, there arises a problem that the adhesiveness between the inorganic separator and the positive electrode is lowered. Then, in the subsequent steps, that is, in the step of laminating the negative electrode on the separator, the step of sealing in the outer can, and the like, the inorganic separator and the negative electrode are easily separated, so that the handling property (handleability) is lowered.

本発明の目的は、セパレータと正極との接着性が良好なセパレータ電極接合体、その製造方法およびリチウム電池を提供することにある。   The objective of this invention is providing the separator electrode assembly with favorable adhesiveness of a separator and a positive electrode, its manufacturing method, and a lithium battery.

本発明のセパレータ電極接合体は、電極集電体と、前記電極集電体の上に設けられる電極活物質層と、前記電極活物質層の上に設けられる樹脂層と、前記樹脂層の上に設けられ、無機酸化物を含有するセパレータとを備えることを特徴としている。   The separator electrode assembly of the present invention includes an electrode current collector, an electrode active material layer provided on the electrode current collector, a resin layer provided on the electrode active material layer, and the resin layer. And a separator containing an inorganic oxide.

本発明のセパレータ電極接合体では、前記樹脂層が、親水性樹脂を含有することが好適である。   In the separator electrode assembly of the present invention, it is preferable that the resin layer contains a hydrophilic resin.

本発明のセパレータ電極接合体では、前記親水性樹脂が、ポリビニルアルコールであることが好適である。   In the separator electrode assembly of the present invention, it is preferable that the hydrophilic resin is polyvinyl alcohol.

本発明のセパレータ電極接合体では、前記樹脂層の厚みが、10nm以上1000nm以下であることが好適である。   In the separator electrode assembly of the present invention, it is preferable that the resin layer has a thickness of 10 nm to 1000 nm.

本発明のセパレータ電極接合体では、前記樹脂層が、無機酸化物粒子を含有することが好適である。   In the separator electrode assembly of the present invention, it is preferable that the resin layer contains inorganic oxide particles.

本発明のセパレータ電極接合体では、前記無機酸化物粒子が、シリカ粒子、ジルコニア粒子、アルミナ粒子およびリチウムアルミネート粒子からなる群から選択される少なくとも1種であることが好適である。   In the separator electrode assembly of the present invention, it is preferable that the inorganic oxide particles are at least one selected from the group consisting of silica particles, zirconia particles, alumina particles, and lithium aluminate particles.

本発明のセパレータ電極接合体では、前記セパレータが、エアロゾルデポジション法により形成されていることが好適である。   In the separator electrode assembly of the present invention, it is preferable that the separator is formed by an aerosol deposition method.

本発明のセパレータ電極接合体では、前記電極集電体が、正極集電体であり、前記電極活物質層が、正極活物質層であることが好適である。   In the separator electrode assembly of the present invention, it is preferable that the electrode current collector is a positive electrode current collector, and the electrode active material layer is a positive electrode active material layer.

本発明のリチウム電池は、上記のセパレータ電極接合体と、前記セパレータの上に設けられ、リチウムを含有する負極とを備えることを特徴としている。   A lithium battery according to the present invention includes the above-described separator electrode assembly and a negative electrode provided on the separator and containing lithium.

本発明のセパレータ電極接合体の製造方法は、電極集電体と電極活物質層とを備える電極を準備する工程、前記電極活物質層の上に樹脂層を設ける工程、および、前記樹脂層の上に、乾式方法により、無機酸化物を含有するセパレータを設ける工程を備えることを特徴としている。   The separator electrode assembly manufacturing method of the present invention includes a step of preparing an electrode including an electrode current collector and an electrode active material layer, a step of providing a resin layer on the electrode active material layer, and Further, the method includes a step of providing a separator containing an inorganic oxide by a dry method.

本発明のセパレータ電極接合体によれば、電極と、その上に設けられる樹脂層と、その上に設けられるセパレータとを備えている。そのため、電極とセパレータとの接着性が良好である。したがって、ハンドリング性が良く、その後の電池の製造を容易にすることができる。また、セパレータが無機酸化物を含有するため、有機ポリマーセパレータと比較して、耐熱性に優れる。さらに、高強度であるため、充放電によるリチウム金属などから成長するデンドライトに対する破損を低減でき充放電サイクルに優れる。   The separator electrode assembly of the present invention includes an electrode, a resin layer provided on the electrode, and a separator provided on the electrode. Therefore, the adhesiveness between the electrode and the separator is good. Therefore, it is easy to handle and facilitates subsequent battery manufacturing. Moreover, since a separator contains an inorganic oxide, it is excellent in heat resistance compared with an organic polymer separator. Furthermore, since it has high strength, it is possible to reduce damage to dendrites grown from lithium metal and the like due to charge / discharge, and the charge / discharge cycle is excellent.

本発明のセパレータ電極接合体の製造方法によれば、電極とセパレータとの接着性が良好なセパレータ電極接合体を製造することができる。また、セパレータを有機溶媒の蒸発を伴わない乾式方法を用いて形成しているため、環境負荷を低減し、乾燥時間を短縮することができる。そのため、工業的生産に適している。   According to the method for producing a separator electrode assembly of the present invention, a separator electrode assembly having good adhesion between the electrode and the separator can be produced. In addition, since the separator is formed using a dry method that does not involve evaporation of the organic solvent, the environmental load can be reduced and the drying time can be shortened. Therefore, it is suitable for industrial production.

本発明のリチウム電池によれば、耐熱性および充放電サイクルに優れ、工業的生産に適している。   The lithium battery of the present invention is excellent in heat resistance and charge / discharge cycle, and is suitable for industrial production.

図1は、本発明のセパレータ電極接合体の一実施形態の側断面図を示す。FIG. 1 shows a side sectional view of an embodiment of a separator electrode assembly of the present invention. 図2は、図1に示すセパレータ電極接合体を備えるリチウム金属電池の側断面図を示す。FIG. 2 shows a side sectional view of a lithium metal battery including the separator electrode assembly shown in FIG. 図3は、図1に示すセパレータ電極接合体の製造方法に用いられるエアロゾルデポジション装置の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an aerosol deposition apparatus used in the method of manufacturing the separator electrode assembly shown in FIG. 図4は、実施例のセパレータを剥離する剥離試験の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a peeling test for peeling the separator of the example.

1.セパレータ電極接合体
図1に示すように、本発明のセパレータ電極接合体(以下、「SEA」とも称する。)1の一実施形態は、リチウム電池に用いられるSEA1であって、具体的には、正極2と、樹脂層3と、セパレータ4とを備える。
1. Separator electrode assembly
As shown in FIG. 1, one embodiment of a separator electrode assembly (hereinafter also referred to as “SEA”) 1 of the present invention is SEA 1 used for a lithium battery, specifically, a positive electrode 2, A resin layer 3 and a separator 4 are provided.

(正極)
正極2は、正極集電体5および正極活物質層6を備えている。
(Positive electrode)
The positive electrode 2 includes a positive electrode current collector 5 and a positive electrode active material layer 6.

正極集電体5は、電子伝導性を備え、正極活物質層6を支持できるものであればよく、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、金箔などの金属箔が挙げられる。   The positive electrode current collector 5 has only to be electronically conductive and can support the positive electrode active material layer 6, and examples thereof include metal foils such as aluminum foil, copper foil, nickel foil, and gold foil.

正極集電体5の厚みは、例えば、1μm以上、好ましくは、10μm以上であり、また、例えば、100μm以下、好ましくは、50μm以下である。   The thickness of the positive electrode current collector 5 is, for example, 1 μm or more, preferably 10 μm or more, and for example, 100 μm or less, preferably 50 μm or less.

正極活物質層6は、正極集電体5の上に設けられている。具体的には、正極活物質層6は、正極活物質層6の下面が正極集電体5の上面に接触するように、正極集電体5の上に配置されている。   The positive electrode active material layer 6 is provided on the positive electrode current collector 5. Specifically, the positive electrode active material layer 6 is disposed on the positive electrode current collector 5 such that the lower surface of the positive electrode active material layer 6 is in contact with the upper surface of the positive electrode current collector 5.

正極活物質層6は、正極組成物から形成されている。正極組成物は、正極活物質を含有する。   The positive electrode active material layer 6 is formed from a positive electrode composition. The positive electrode composition contains a positive electrode active material.

正極活物質は、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、リン酸マンガンリチウム、硫酸鉄リチウムおよびそれらの変性体などのリチウム系複合酸化物、例えば、金属硫黄物、硫化リチウム、単体硫黄などの硫黄系材料などが挙げられる。これらは、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を使用することもできる。   The positive electrode active material is, for example, lithium-based composite oxides such as lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate, lithium iron phosphate, lithium manganese phosphate, lithium iron sulfate, and modified products thereof, such as metal sulfur And sulfur-based materials such as lithium sulfide and elemental sulfur. These can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types.

導電性の観点から、好ましくは、リチウム系複合酸化物が挙げられ、より好ましくは、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウムが挙げられる。   From the viewpoint of conductivity, lithium-based composite oxides are preferable, and lithium cobaltate and lithium nickelate are more preferable.

正極活物質の形状は、粒子状(粉末状)であれば特に限定されず、例えば、バルク状、針形状、板形状、層状であってもよい。バルク形状には、例えば、球形状、直方体形状、破砕状またはそれらの異形形状が含まれる。   The shape of the positive electrode active material is not particularly limited as long as it is particulate (powder), and may be, for example, a bulk shape, a needle shape, a plate shape, or a layer shape. The bulk shape includes, for example, a spherical shape, a rectangular parallelepiped shape, a crushed shape, or a deformed shape thereof.

正極活物質の平均粒子径は、例えば、0.1μm以上、好ましくは、0.2μm以上であり、また、例えば、15μm以下、好ましくは、8μm以下である。   The average particle diameter of the positive electrode active material is, for example, 0.1 μm or more, preferably 0.2 μm or more, and for example, 15 μm or less, preferably 8 μm or less.

本発明において、平均粒子径は、メジアン径(D50)であって、例えば、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置(日機装社製、マイクロトラックMT3000)によって測定される。 In the present invention, the average particle diameter is a median diameter (D 50 ), and is measured by, for example, a laser diffraction / scattering particle diameter distribution measuring apparatus (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., Microtrac MT3000).

正極組成物は、例えば、集電剤、バインダーなどの添加物を含有することもできる。   The positive electrode composition can also contain additives such as a current collector and a binder.

集電剤は、正極2の導電性を向上するものであり、例えば、炭素材料、金属材料などが挙げられる。炭素材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック、ニードルコークスなどの無定形炭素などが挙げられる。金属材料としては、例えば、銅、ニッケルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を使用することもできる。   The current collector improves the conductivity of the positive electrode 2, and examples thereof include carbon materials and metal materials. Examples of the carbon material include graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black and ketjen black, and amorphous carbon such as needle coke. Examples of the metal material include copper and nickel. These can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types.

これら集電剤の中では、好ましくは、炭素材料が挙げられ、より好ましくは、カーボンブラックが挙げられる。   Among these current collectors, carbon materials are preferable, and carbon black is more preferable.

集電剤の含有割合は、正極活物質100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、1質量部以上であり、また、例えば、20質量部以下、好ましくは、15質量部以下である。   The content ratio of the current collector is, for example, 0.1 parts by mass or more, preferably 1 part by mass or more, for example, 20 parts by mass or less, preferably 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. It is below mass parts.

バインダーは、正極活物質を結着するものであればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリ酢酸ビニル、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリルゴム、カルボキシメチルセルロースなどのポリマーが挙げられる。これらは、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を使用することもできる。   The binder is not particularly limited as long as it binds the positive electrode active material, and examples thereof include polymers such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polyvinyl acetate, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile rubber, and carboxymethyl cellulose. These can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types.

バインダーの含有割合は、正極活物質100質量部に対して、例えば、1質量部以上、好ましくは、2質量部以上であり、また、例えば、20質量部以下、好ましくは、10質量部以下である。   The content ratio of the binder is, for example, 1 part by mass or more, preferably 2 parts by mass or more, and for example, 20 parts by mass or less, preferably 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. is there.

正極活物質層6は、好ましくは、多孔質体である。   The positive electrode active material layer 6 is preferably a porous body.

正極活物質層6の多孔度は、例えば、10%以上、好ましくは、20%以上、より好ましくは、35%以上であり、また、例えば、80%以下、好ましくは、65%以下である。   The porosity of the positive electrode active material layer 6 is, for example, 10% or more, preferably 20% or more, more preferably 35% or more, and for example, 80% or less, preferably 65% or less.

多孔度は、測定対象(正極活物質層6など)の質量wおよび体積v(=幅×長さ×厚み)から相対密度ρ(=w/v)を計算し、次いで、下記式により算出することができる。   The porosity is calculated by calculating the relative density ρ (= w / v) from the mass w and volume v (= width × length × thickness) of the measurement target (the positive electrode active material layer 6 etc.), and then calculating by the following formula. be able to.

多孔度={1−(ρ/ρ´)}×100
なお、ρ´は、理論密度を示し、例えば、測定対象の材料から、内部に空隙が全く存在しないフィルムを成形した際における密度とすることができる。
Porosity = {1- (ρ / ρ ′)} × 100
Note that ρ ′ represents the theoretical density, and can be, for example, the density when a film having no voids is formed from the material to be measured.

これにより、電解液31(後述)を正極活物質層6の内部に充填することができ、イオン伝導性に優れる。   Thereby, the electrolyte solution 31 (after-mentioned) can be filled in the positive electrode active material layer 6, and it is excellent in ion conductivity.

正極活物質層6の厚みは、例えば、30μm以上、好ましくは、50μm以上であり、また、例えば、200μm以下、好ましくは、100μm以下である。   The thickness of the positive electrode active material layer 6 is, for example, 30 μm or more, preferably 50 μm or more, and for example, 200 μm or less, preferably 100 μm or less.

(樹脂層)
樹脂層3は、正極活物質層6の上に設けられている。具体的には、樹脂層3は、樹脂層3の下面が正極活物質層6の上面に、かつ、樹脂層3の上面がセパレータ4(後述)の下面に接触するように、正極活物質層6とセパレータ4(後述)との間に配置されている。
(Resin layer)
The resin layer 3 is provided on the positive electrode active material layer 6. Specifically, the resin layer 3 is such that the lower surface of the resin layer 3 is in contact with the upper surface of the positive electrode active material layer 6 and the upper surface of the resin layer 3 is in contact with the lower surface of the separator 4 (described later). 6 and a separator 4 (described later).

樹脂層は、樹脂を含有する樹脂組成物から形成されている。   The resin layer is formed from a resin composition containing a resin.

樹脂としては、例えば、親水性樹脂、ゴム、アクリル酸エステルポリマーなどが挙げられる。   Examples of the resin include hydrophilic resin, rubber, and acrylate polymer.

親水性樹脂は、水に溶解する、または、水によって膨潤する樹脂であって、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、セルロース樹脂(カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、リチウムカルボキシメチルセルロールなど)、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。これらは、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を使用することもできる。好ましくは、ポリビニルアルコール、セルロース樹脂が挙げられ、より好ましくは、ポリビニルアルコールが挙げられる。   The hydrophilic resin is a resin that dissolves in water or swells with water. For example, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, cellulose resin (carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, lithium carboxymethyl cellulose, etc.), ethylene-vinyl acetate. A copolymer etc. are mentioned. These can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types. Preferably, polyvinyl alcohol and a cellulose resin are mentioned, More preferably, polyvinyl alcohol is mentioned.

ゴムとしては、例えば、天然ゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンエチレンブタジエンスチレンゴム、スチレンイソプレンスチレンゴム、スチレンイソブチレンゴム、イソプレンゴム、ポリイソブチレンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリルアクリルアミドゴムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を使用することもできる。好ましくは、スチレン系エラストマーが挙げられ、より好ましくは、SBRが挙げられる。   Examples of the rubber include natural rubber, butadiene rubber, chloroprene rubber, styrene butadiene rubber (SBR), acrylonitrile butadiene rubber, styrene ethylene butadiene styrene rubber, styrene isoprene styrene rubber, styrene isobutylene rubber, isoprene rubber, polyisobutylene rubber, butyl rubber, Examples include acrylonitrile acrylamide rubber. These can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types. Preferably, a styrene-type elastomer is mentioned, More preferably, SBR is mentioned.

アクリル酸エステルポリマーは、(メタ)アクリル酸エステルの重合体である。(メタ)アクリル酸エステルは、メタクリル酸エステルおよび/またはアクリル酸エステルであって、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルへキシルなどの(メタ)アクリル酸アルキル(炭素数1−20の直鎖または分岐アルキル)エステルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を使用することもできる。   The acrylic ester polymer is a polymer of (meth) acrylic ester. The (meth) acrylic acid ester is a methacrylic acid ester and / or an acrylic acid ester. For example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate Alkyl (meth) acrylates such as n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, etc. Chain or branched alkyl) esters. These can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types.

これらの樹脂の中でも、接着性向上、正極活物質層6の体積変化によって生じるセパレータ4に対する緩衝抑制の観点から、好ましくは、親水性樹脂、ゴムが挙げられる。さらには、樹脂層3表面にセパレータ4を形成する際にセパレータ4の成膜安定性を向上させる観点、セパレータ4と均一にかつ強固に結合してSEA1の安定性を向上させる観点から、より好ましくは、親水性樹脂が挙げられ、さらに好ましくは、ポリビニルアルコールが挙げられる。   Among these resins, hydrophilic resins and rubbers are preferably used from the viewpoint of improving adhesiveness and suppressing buffering of the separator 4 caused by volume change of the positive electrode active material layer 6. Furthermore, it is more preferable from the viewpoint of improving the film formation stability of the separator 4 when forming the separator 4 on the surface of the resin layer 3, and from the viewpoint of improving the stability of the SEA 1 by being bonded to the separator 4 uniformly and firmly. May be a hydrophilic resin, and more preferably polyvinyl alcohol.

樹脂の重量平均分子量Mwは、例えば、10000以上、好ましくは、50000以上、より好ましくは、100000以上であり、また、例えば、1000000以下、好ましくは、500000以下、より好ましくは、300000以下である。   The weight average molecular weight Mw of the resin is, for example, 10,000 or more, preferably 50,000 or more, more preferably 100,000 or more, and for example, 1,000,000 or less, preferably 500,000 or less, more preferably 300,000 or less.

樹脂の重量平均分子量を上記範囲とすることにより、樹脂層3での吸水を抑制して、大気中での保管後の接着性や湿潤雰囲気下における接着性の低下を抑制することができる。また、樹脂層3の柔軟性を向上させることができ、SEA1に適度な可撓性を付与し、SEA1のハンドリングをより一層向上させることができる。   By setting the weight average molecular weight of the resin in the above range, water absorption in the resin layer 3 can be suppressed, and deterioration of adhesiveness after storage in the air or in a wet atmosphere can be suppressed. Moreover, the softness | flexibility of the resin layer 3 can be improved, moderate flexibility can be provided to SEA1, and the handling of SEA1 can be improved further.

なお、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトフラフィー(GPC)により測定され、標準ポリスチレン換算値により求められる。   In addition, a weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (GPC), and is calculated | required by a standard polystyrene conversion value.

樹脂組成物は、好ましくは、無機酸化物粒子を含有する。これにより、正極2とセパレータ4との接着性や保管後の接着性をより向上させることができる。また、電池セル33の異常時における樹脂層安定性、電解液浸漬時におけるイオン伝導性などを良好にすることができる。   The resin composition preferably contains inorganic oxide particles. Thereby, the adhesiveness of the positive electrode 2 and the separator 4 and the adhesiveness after storage can be improved more. Moreover, the resin layer stability at the time of abnormality of the battery cell 33, the ion conductivity at the time of electrolyte solution immersion, etc. can be made favorable.

無機酸化物粒子としては、例えば、シリカ粒子、ジルコニア粒子、アルミナ粒子およびリチウムアルミネート粒子などが挙げられる。これらは、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を使用することもできる。好ましくは、シリカ粒子、アルミナ粒子が挙げられる。   Examples of the inorganic oxide particles include silica particles, zirconia particles, alumina particles, and lithium aluminate particles. These can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types. Preferably, silica particles and alumina particles are used.

無機酸化物粒子の平均粒子径は、例えば、1nm以上、好ましくは、5nm以上であり、また、例えば、500nm以下、好ましくは、50nm以下である。   The average particle diameter of the inorganic oxide particles is, for example, 1 nm or more, preferably 5 nm or more, and for example, 500 nm or less, preferably 50 nm or less.

樹脂組成物が無機酸化物粒子を含有する場合、無機酸化物粒子の含有割合は、樹脂100質量部に対して、例えば、5質量部以上、好ましくは、10質量部以上、より好ましくは、50質量部以上であり、また、例えば、500質量部以下、好ましくは、150質量部以下である。   When the resin composition contains inorganic oxide particles, the content ratio of the inorganic oxide particles is, for example, 5 parts by mass or more, preferably 10 parts by mass or more, more preferably 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin. For example, 500 parts by mass or less, preferably 150 parts by mass or less.

無機酸化物粒子の平均粒子径は、電界放出型走査電子顕微鏡(Schottky Field Emission Scanning Electron Microscope SU 5000)を用いて測定することができる。   The average particle diameter of the inorganic oxide particles can be measured using a field emission scanning electron microscope (Schottky Field Emission Electron Microscope SU 5000).

樹脂組成物は、必要に応じて公知の添加物を含有することもできる。   The resin composition can also contain known additives as necessary.

好ましくは、樹脂組成物(すなわち、樹脂層)は、樹脂のみからなる、または、樹脂および酸化物粒子のみからなる。   Preferably, the resin composition (that is, the resin layer) is made of only a resin or only of a resin and oxide particles.

樹脂層3の厚みは、例えば、10nm以上、好ましくは、20nm以上、より好ましくは、50nm以上であり、また、例えば、1000nm以下、好ましくは、500nm以下、より好ましくは、150nm以下である。   The thickness of the resin layer 3 is, for example, 10 nm or more, preferably 20 nm or more, more preferably 50 nm or more, and, for example, 1000 nm or less, preferably 500 nm or less, more preferably 150 nm or less.

樹脂層3の厚みを上記範囲とすることにより、充電サイクル中の電池セル33の分極を最小限にすることができる。また、正極2とセパレータ4との密着性を良好にしつつ、SEA1を薄膜化できる。後述する樹脂含有液を用いて樹脂層3を形成する際に、乾燥時間を大幅に低減できるため、工業的生産に優れる。   By setting the thickness of the resin layer 3 in the above range, the polarization of the battery cell 33 during the charging cycle can be minimized. Further, the SEA 1 can be thinned while improving the adhesion between the positive electrode 2 and the separator 4. When forming the resin layer 3 using the resin containing liquid mentioned later, since drying time can be reduced significantly, it is excellent in industrial production.

なお、樹脂層3の厚みは、走査型電子顕微鏡(「S−3400N」、日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、樹脂層3の断面図を観察することにより測定される。   The thickness of the resin layer 3 is measured by observing a cross-sectional view of the resin layer 3 using a scanning electron microscope (“S-3400N”, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).

(セパレータ)
セパレータ4は、樹脂層3の上に設けられている。具体的には、セパレータ4は、セパレータ4の下面が樹脂層3の上面に接触するように、樹脂層3の上に配置されている。
(Separator)
The separator 4 is provided on the resin layer 3. Specifically, the separator 4 is disposed on the resin layer 3 such that the lower surface of the separator 4 is in contact with the upper surface of the resin layer 3.

セパレータ4は、例えば、無機酸化物を含有し、好ましくは、無機酸化物の多孔質体を含有している。より好ましくは、セパレータ4は、無機酸化物の多孔質体からなる。これにより、耐熱性および強度に優れる。   For example, the separator 4 contains an inorganic oxide, and preferably contains a porous body of an inorganic oxide. More preferably, the separator 4 is made of a porous body of an inorganic oxide. Thereby, it is excellent in heat resistance and intensity | strength.

また、セパレータ4は、好ましくは、無機酸化物を材料とするAD法(後述)によって多孔質の層状に形成されるセラミックス層である。   The separator 4 is preferably a ceramic layer formed into a porous layer by an AD method (described later) using an inorganic oxide as a material.

無機酸化物としては、好ましくは、イオン伝導性無機酸化物が挙げられる。イオン伝導性無機酸化物は、リチウムイオンを伝導することができる無機酸化物であり、具体的には、リチウム系無機酸化物が挙げられ、好ましくは、リチウム系リン酸化合物が挙げられる。リチウム系リン酸化物としては、例えば、ケイ酸四リチウムとリン酸リチウムとの混合物(LiSiO・LiPO)、リン酸ホウ素リチウム(LiBPO、ただし、0<x≦0.2)、リン酸リチウムオキシナイトライド(LiPON)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を使用することもできる。好ましくは、ケイ酸四リチウムとリン酸リチウムとの混合物が挙げられる。これにより、SEA1を備えるリチウム金属電池30のリチウムイオンの伝導性が向上し、電池容量などの電池特性に優れる。 As the inorganic oxide, an ion conductive inorganic oxide is preferable. The ion conductive inorganic oxide is an inorganic oxide capable of conducting lithium ions, and specifically includes a lithium-based inorganic oxide, preferably a lithium-based phosphate compound. Examples of the lithium phosphate include a mixture of tetralithium silicate and lithium phosphate (Li 4 SiO 4 .Li 3 PO 4 ), lithium boron phosphate (Li X BPO 4 , where 0 <x ≦ 0 .2), lithium phosphate oxynitride (LiPON) and the like. These can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types. Preferably, a mixture of tetralithium silicate and lithium phosphate is used. Thereby, the lithium ion conductivity of the lithium metal battery 30 provided with SEA1 is improved, and battery characteristics such as battery capacity are excellent.

ケイ酸四リチウムとリン酸リチウムとの混合割合は、ケイ酸四リチウム:リン酸リチウムとして、質量比で、例えば、10:90〜90:10、好ましくは、30:70〜70:30である。   The mixing ratio of tetralithium silicate and lithium phosphate is, for example, 10:90 to 90:10, preferably 30:70 to 70:30, by mass ratio as tetralithium silicate: lithium phosphate. .

イオン伝導性無機酸化物のイオン伝導度は、例えば、1×10−8S/cm以上、好ましくは、1×10−7S/cm以上であり、また、例えば、1×10−1S/cm以下である。イオン伝導度は、電気化学インピーダンス分析法(EIS)によって測定される。例えば、インピーダンス/ゲインフェースアナライザー(Solartron Analytical社製)を用いることができる。 The ion conductivity of the ion conductive inorganic oxide is, for example, 1 × 10 −8 S / cm or more, preferably 1 × 10 −7 S / cm or more, and for example, 1 × 10 −1 S / cm. cm or less. Ionic conductivity is measured by electrochemical impedance analysis (EIS). For example, an impedance / gain face analyzer (manufactured by Solartron Analytical) can be used.

イオン伝導性無機酸化物は、好ましくは、粒子状に形成されている。粒子状としては、具体的には、バルク状、針形状、板形状、層状などが挙げられる。バルク形状には、例えば、球形状、直方体形状、破砕状またはそれらの異形形状が含まれる。   The ion conductive inorganic oxide is preferably formed in a particulate form. Specific examples of the particle shape include a bulk shape, a needle shape, a plate shape, and a layer shape. The bulk shape includes, for example, a spherical shape, a rectangular parallelepiped shape, a crushed shape, or a deformed shape thereof.

イオン伝導性無機酸化物の平均粒子径は、例えば、0.1μm以上、好ましくは、0.5μm以上であり、また、例えば、10μm以下、好ましくは、2.5μm以下である。   The average particle diameter of the ion conductive inorganic oxide is, for example, 0.1 μm or more, preferably 0.5 μm or more, and for example, 10 μm or less, preferably 2.5 μm or less.

セパレータ4の多孔度は、例えば、5%以上、好ましくは、8%以上であり、また、例えば、85%以下、好ましくは、75%以下、より好ましくは、50%以下、とりわけ好ましくは、30%以下である。   The porosity of the separator 4 is, for example, 5% or more, preferably 8% or more, and for example, 85% or less, preferably 75% or less, more preferably 50% or less, and particularly preferably 30%. % Or less.

セパレータ4の平均孔径は、例えば、1nm以上、好ましくは、10nm以上であり、また、例えば、2000nm以下、好ましくは、700nm以下、より好ましくは、100nm以下である。   The average pore diameter of the separator 4 is, for example, 1 nm or more, preferably 10 nm or more, and for example, 2000 nm or less, preferably 700 nm or less, more preferably 100 nm or less.

平均孔径は、例えば、セパレータ4を厚み方向に切断し、走査型電子顕微鏡(SEM)によってその切断面の拡大SEM画像を観察し、そのSEM画像に表示される空隙の孔径の最大長さにおける平均値である。   For example, the average pore diameter is obtained by cutting the separator 4 in the thickness direction, observing an enlarged SEM image of the cut surface with a scanning electron microscope (SEM), and averaging the maximum pore diameter of the voids displayed in the SEM image. Value.

セパレータ4の厚みは、例えば、1μm以上、好ましくは、2μm以上であり、また、例えば、20μm以下、好ましくは、15μm以下、さらに好ましくは、10μm以下である。   The thickness of the separator 4 is, for example, 1 μm or more, preferably 2 μm or more, and for example, 20 μm or less, preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less.

そして、このSEA1によれば、正極2とセパレータ4との間に樹脂層3が介在されているため、正極2とセパレータ4との接着性が良好である。したがって、ハンドリング性(取扱い性)が良好である。すなわち、SEA1を用いれば、リチウム金属などの電池を容易に製造することができる。   And according to this SEA1, since the resin layer 3 is interposed between the positive electrode 2 and the separator 4, the adhesiveness between the positive electrode 2 and the separator 4 is good. Therefore, handling properties (handling properties) are good. That is, when SEA1 is used, a battery made of lithium metal or the like can be easily manufactured.

また、セパレータ4が無機酸化物を含有するため、有機ポリマーセパレータと比較して、耐熱性に優れる。また、高強度であるため、充放電によるリチウム金属などから発生するデンドライトに対する破損を低減でき、リチウム二次電池における充放電サイクルに優れる。   Moreover, since the separator 4 contains an inorganic oxide, compared with an organic polymer separator, it is excellent in heat resistance. Moreover, since it is high intensity | strength, the damage with respect to the dendrite generate | occur | produced from lithium metal etc. by charging / discharging can be reduced, and it is excellent in the charging / discharging cycle in a lithium secondary battery.

2.リチウム電池
本発明のリチウム電池の一実施形態であるリチウム金属電池30は、図2に示すように、例えば、SEA1、負極7、電解液31および外装体32を備えている。
2. Lithium Battery A lithium metal battery 30 that is an embodiment of the lithium battery of the present invention includes, for example, SEA 1, a negative electrode 7, an electrolytic solution 31, and an exterior body 32 as shown in FIG. 2.

負極7は、SEA1のセパレータ4の上に設けられており、負極集電体9と、その下に設けられる負極活物質層8とを備えている。具体的には、負極7は、負極活物質層8の下面がセパレータ4の上面と接触するように、SEA1の上に配置されている。   The negative electrode 7 is provided on the separator 4 of the SEA 1 and includes a negative electrode current collector 9 and a negative electrode active material layer 8 provided therebelow. Specifically, the negative electrode 7 is disposed on the SEA 1 so that the lower surface of the negative electrode active material layer 8 is in contact with the upper surface of the separator 4.

負極集電体9は、電子伝導性を備え、負極活物質層8を支持できるものであればよく、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、金箔などの金属箔が挙げられる。   The negative electrode current collector 9 has only to have electronic conductivity and can support the negative electrode active material layer 8, and examples thereof include metal foils such as aluminum foil, copper foil, nickel foil, and gold foil.

負極集電体9の厚みは、例えば、0.1μm以上、好ましくは、0.25μm以上であり、また、例えば、100μm以下、好ましくは、50μm以下である。   The thickness of the negative electrode current collector 9 is, for example, 0.1 μm or more, preferably 0.25 μm or more, and for example, 100 μm or less, preferably 50 μm or less.

負極活物質層8は、負極集電体9の下面に形成されており、リチウムを含有している。具体的には、例えば、リチウム金属(Li)、リチウム合金(例えば、リチウムアルミニウム合金)などから形成される。   The negative electrode active material layer 8 is formed on the lower surface of the negative electrode current collector 9 and contains lithium. Specifically, it is formed from, for example, lithium metal (Li), lithium alloy (for example, lithium aluminum alloy) or the like.

負極活物質層8の厚みは、例えば、0.05μm以上、好ましくは、0.1μm以上であり、また、例えば、50μm以下、好ましくは、35μm以下である。   The thickness of the negative electrode active material layer 8 is, for example, 0.05 μm or more, preferably 0.1 μm or more, and for example, 50 μm or less, preferably 35 μm or less.

そして、これらSEA1(正極2、樹脂層3、セパレータ4)および負極7は、電池セル33を構成する。   The SEA 1 (positive electrode 2, resin layer 3, separator 4) and negative electrode 7 constitute a battery cell 33.

外装体32は、電池セル33(すなわち、正極2/樹脂層3/セパレータ4/負極7)および電解液31を、外装体32の内部に封止(収容)している。   The exterior body 32 seals (accommodates) the battery cell 33 (that is, the positive electrode 2 / resin layer 3 / separator 4 / negative electrode 7) and the electrolyte 31 inside the exterior body 32.

外装体32は、公知または市販品を用いればよく、例えば、ラミネートフィルム、金属缶などの密封された袋体からなる。   The exterior body 32 may be a known or commercially available product, and is composed of a sealed bag body such as a laminate film or a metal can.

ラミネートフィルムを形成する層としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、チタン、ステンレスなどの金属層、酸化ケイ素、酸化アルミニウムなどの金属酸化物層、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ABS樹脂などのポリマー層などが挙げられる。これらは、1層単独で使用することもでき、また、2層以上を使用することもできる。   Examples of the layer forming the laminate film include metal layers such as aluminum, iron, copper, nickel, titanium, and stainless steel, metal oxide layers such as silicon oxide and aluminum oxide, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyamide, and ABS resin. And a polymer layer. One of these layers can be used alone, or two or more layers can be used.

金属缶の材料としては、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、チタン、ステンレスなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を使用することもできる。   Examples of the metal can material include aluminum, iron, copper, nickel, titanium, and stainless steel. These can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types.

電解液31は、外装体32の内部に充填されている。具体的には、電解液31は、電池セル33を浸漬するように、外装体32の内部に充填されている。より具体的には、電解液31は、セパレータ4の内部(空隙)に浸透し、好ましくは、セパレータ4および正極活物質層6の内部(空隙)に浸透している。   The electrolytic solution 31 is filled in the exterior body 32. Specifically, the electrolytic solution 31 is filled in the exterior body 32 so as to immerse the battery cell 33. More specifically, the electrolytic solution 31 penetrates into the inside (void) of the separator 4, and preferably penetrates into the inside (void) of the separator 4 and the positive electrode active material layer 6.

電解液31は、負極7と正極2との間でリチウムイオンを移動させることができる液体であればよく、例えば、従来のリチウムイオン二次電池、リチウム金属二次電池などに用いられる電解質が挙げられる。   The electrolyte solution 31 may be any liquid that can move lithium ions between the negative electrode 7 and the positive electrode 2, and examples thereof include electrolytes used in conventional lithium ion secondary batteries and lithium metal secondary batteries. It is done.

電解液31は、例えば、非水電解液であり、好ましくは、有機溶媒およびイオン電解質を含有する。   The electrolytic solution 31 is, for example, a nonaqueous electrolytic solution, and preferably contains an organic solvent and an ionic electrolyte.

有機溶媒は、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート、例えば、メチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類、例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのフラン類、例えば、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を使用することもできる。   Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, and chain carbonates such as methyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate, such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran. Furans such as γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, acetonitrile, N, N-dimethylformamide Etc. These can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types.

好ましくは、環状カーボネート、鎖状カーボネートなどが挙げられ、より好ましくは、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの併用が挙げられる。   Preferably, a cyclic carbonate, a chain carbonate, etc. are mentioned, More preferably, combined use of a cyclic carbonate and a chain carbonate is mentioned.

イオン電解質は、イオン伝導性を向上させるために用いられ、例えば、リチウム塩が挙げられる。リチウム塩としては、例えば、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSiF、LiClO、LiB(C、LiSbSO、LiCHSO、LiCFSO、LiCSO、Li(CFSON、LiC(SOCF、LiAlCl、LiClなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を使用することもできる。 An ionic electrolyte is used to improve ionic conductivity, and examples thereof include lithium salts. Examples of the lithium salt, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiSiF 6, LiClO 4, LiB (C 6 H 5) 4, LiSbSO 3, LiCH 3 SO 3, LiCF 3 SO 3, LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiCl, and the like. These can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types.

高いイオン伝導性の観点から、好ましくは、LiPF、Li(CFSONなどが挙げられる。 From the viewpoint of high ion conductivity, LiPF 6 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, and the like are preferable.

電解液31におけるリチウム塩の含有割合は、例えば、0.1mol/L以上、好ましくは、0.4mol/L以上であり、また、例えば、10mol/L以下、好ましくは、5mol/L以下である。   The content ratio of the lithium salt in the electrolytic solution 31 is, for example, 0.1 mol / L or more, preferably 0.4 mol / L or more, and for example, 10 mol / L or less, preferably 5 mol / L or less. .

電解液31は、好ましくは、イオン液体をさらに含有する。これにより、リチウム金属電池30の安全性がより一層優れる。   The electrolytic solution 31 preferably further contains an ionic liquid. Thereby, the safety of the lithium metal battery 30 is further improved.

イオン液体としては、例えば、N−メチル−N−プロピルピペリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N−メチル−N−プロピルピロリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、1−エチル−3−ブチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を使用することもできる。   Examples of the ionic liquid include N-methyl-N-propylpiperidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, N-methyl-N-propylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, and 1-methyl-3-propyl. Examples include imidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide and 1-ethyl-3-butylimidazolium tetrafluoroborate. These can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types.

電解液31がイオン液体を含有する場合、電解液31におけるイオン液体の含有割合は、例えば、10体積%以上、好ましくは、30体積%以上、より好ましくは、40体積%以上であり、また、例えば、100体積%未満、好ましくは、60体積%以下である。   When the electrolytic solution 31 contains an ionic liquid, the content ratio of the ionic liquid in the electrolytic solution 31 is, for example, 10% by volume or more, preferably 30% by volume or more, more preferably 40% by volume or more. For example, it is less than 100% by volume, preferably 60% by volume or less.

このリチウム金属電池30によれば、耐熱性および充放電サイクルに優れ、工業的生産に適している。   The lithium metal battery 30 is excellent in heat resistance and charge / discharge cycle and is suitable for industrial production.

3.SEAの製造方法
SEA1は、例えば、正極集電体5に正極活物質層6を積層し、正極2を得る正極形成工程、正極2の正極活物質層6に樹脂層3を積層し、正極樹脂層積層体34を得る積層体形成工程、樹脂層3にセパレータ4を乾式方法により積層するSEA形成工程によって、製造される。
3. SEA Manufacturing Method SEA1 is, for example, a step of forming a positive electrode active material layer 6 on a positive electrode current collector 5 to obtain a positive electrode 2, a layer of resin layer 3 on the positive electrode active material layer 6 of the positive electrode 2, and a positive electrode resin It is manufactured by a laminate forming step for obtaining a layer laminate 34 and a SEA forming step for laminating the separator 4 on the resin layer 3 by a dry method.

まず、正極集電体5に正極活物質層6を積層する(正極形成工程)。   First, the positive electrode active material layer 6 is laminated on the positive electrode current collector 5 (positive electrode forming step).

具体的には、正極組成物を含有する正極スラリーを正極集電体5の上面に塗布する。   Specifically, the positive electrode slurry containing the positive electrode composition is applied to the upper surface of the positive electrode current collector 5.

正極スラリーは、正極組成物および溶媒を混合することにより得られる。   The positive electrode slurry is obtained by mixing the positive electrode composition and a solvent.

正極スラリーに含有される溶媒としては、上記した有機溶媒に加えて、例えば、アセトン、メチルエチルケトンなどケトン類、例えば、N−メチルピロリドンなどが挙げられる。また、溶媒として、例えば、水、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどのアルコールなどの水系溶媒も挙げられる。これらは、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を使用することもできる。   Examples of the solvent contained in the positive electrode slurry include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, for example, N-methylpyrrolidone, in addition to the organic solvent described above. Examples of the solvent also include aqueous solvents such as water, for example, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and isopropanol. These can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types.

塗布方法は、例えば、ドクターブレード、ロールコート、スクリーンコート、グラビアコートなどの公知の方法が挙げられる。   Examples of the coating method include known methods such as doctor blade, roll coating, screen coating, and gravure coating.

塗布量は、正極活物質を基準として、例えば、3.5〜50mg/cmである。 The application amount is, for example, 3.5 to 50 mg / cm 2 based on the positive electrode active material.

次いで、正極スラリーを乾燥し、塗布膜を形成する。   Next, the positive electrode slurry is dried to form a coating film.

必要に応じて、塗布膜を圧縮する。圧縮方法は、公知の方法が挙げられ、例えば、ローラ、平板などで塗膜をプレスする方法が挙げられる。   If necessary, the coating film is compressed. Examples of the compression method include known methods, for example, a method of pressing the coating film with a roller, a flat plate or the like.

これにより、正極集電体5と、その上に設けられ、多孔質体である正極活物質層6とを備える正極2が得られる。   Thereby, the positive electrode 2 provided with the positive electrode electrical power collector 5 and the positive electrode active material layer 6 which is provided on it and is a porous body is obtained.

なお、正極活物質層6は、正極組成物を含有するスラリーを正極集電体5の上面に塗布することにより形成することもできるが、例えば、後述するエアロゾルデポジション法により形成することもできる。   The positive electrode active material layer 6 can be formed by applying a slurry containing the positive electrode composition on the upper surface of the positive electrode current collector 5, but can also be formed by, for example, an aerosol deposition method described later. .

次いで、正極2の正極活物質層6に樹脂層3を積層する。   Next, the resin layer 3 is laminated on the positive electrode active material layer 6 of the positive electrode 2.

樹脂層3の積層方法は、例えば、樹脂含有液を、正極活物質層6の上面に配置し、乾燥させる。   For example, the resin layer 3 is laminated by placing a resin-containing liquid on the upper surface of the positive electrode active material layer 6 and drying it.

樹脂含有液は、樹脂組成物および溶媒を混合することにより得られる。   The resin-containing liquid is obtained by mixing a resin composition and a solvent.

樹脂含有液における樹脂の含有割合は、例えば、0.1質量%以上、好ましくは、1質量%以上であり、また、例えば、20質量%以下、好ましくは、10質量%以下である。   The resin content in the resin-containing liquid is, for example, 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, and for example, 20% by mass or less, preferably 10% by mass or less.

樹脂含有液に含有される溶媒としては、例えば、水、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどのアルコールなどの水系溶媒が挙げられる。環境負荷低減、設備負荷低減などの観点から、好ましくは、水が挙げられる。   Examples of the solvent contained in the resin-containing liquid include water-based solvents such as water and alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and isopropanol. From the viewpoints of reducing environmental load and facility load, water is preferable.

樹脂として水溶性樹脂を用いる場合、好ましくは、樹脂含有液は、樹脂が水に溶解している水溶液である。これにより、薄くて均一な樹脂層3を正極活物質層6の上面に短時間に形成することができる。   When a water-soluble resin is used as the resin, the resin-containing liquid is preferably an aqueous solution in which the resin is dissolved in water. Thereby, the thin and uniform resin layer 3 can be formed on the upper surface of the positive electrode active material layer 6 in a short time.

樹脂水溶液を用意する場合、樹脂が水に溶解にしにくい場合は、必要に応じて、撹拌および加熱により、樹脂を水に溶解させることができる。その溶解後、水をさらに樹脂水溶液に配合して、上記含有割合の希釈水溶液とすることができる。   When preparing an aqueous resin solution, if the resin is difficult to dissolve in water, the resin can be dissolved in water by stirring and heating as necessary. After the dissolution, water can be further added to the resin aqueous solution to obtain a diluted aqueous solution having the above-mentioned content ratio.

樹脂含有液を正極活物質層6の上面に配置する方法は、例えば、噴霧方法、浸漬方法、上記した塗布方法などが挙げられる。好ましくは、噴霧方法が挙げられる。噴霧方法は、具体的には、例えば。スプレーガンなどの噴霧器を用いて実施される。   Examples of the method for arranging the resin-containing liquid on the upper surface of the positive electrode active material layer 6 include a spraying method, a dipping method, and the above-described coating method. Preferably, a spraying method is used. Specifically, the spraying method is, for example. It is carried out using an atomizer such as a spray gun.

乾燥温度は、例えば、100℃以下、好ましくは、80℃以下であり、また、例えば、50℃以上、好ましくは、60℃以上が挙げられる。   A drying temperature is 100 degreeC or less, for example, Preferably, it is 80 degreeC or less, for example, 50 degreeC or more, Preferably, 60 degreeC or more is mentioned.

乾燥時間は、例えば、1分以上、好ましくは、3分以上であり、また、例えば、60分以下、好ましくは、20分以下である。   The drying time is, for example, 1 minute or more, preferably 3 minutes or more, and for example, 60 minutes or less, preferably 20 minutes or less.

これにより、正極2と、その上に設けられる樹脂層3とを備える正極樹脂層積層体34が得られる。   Thereby, the positive electrode resin layer laminated body 34 provided with the positive electrode 2 and the resin layer 3 provided on it is obtained.

次いで、正極樹脂層積層体34の樹脂層3にセパレータ4を乾式方法により積層する(SEA形成工程)。   Next, the separator 4 is laminated on the resin layer 3 of the positive electrode resin layer laminate 34 by a dry method (SEA formation step).

セパレータ4の積層方法は、乾式方法であり、例えば、エアロゾルデポジション法、ドライスプレー法(コールドスプレー法、ホットスプレー法)、プラズマスプレー法などが挙げられる。   The lamination method of the separator 4 is a dry method, and examples thereof include an aerosol deposition method, a dry spray method (cold spray method, hot spray method), a plasma spray method, and the like.

好ましくは、エアロゾルデポジション法(AD法・ガスデポジション法・気体堆積法)、ドライスプレー法が挙げられ、より好ましくは、AD法が挙げられる。これにより、セパレータ4を樹脂層3の表面に密着性良く形成させることができる。   Preferably, an aerosol deposition method (AD method / gas deposition method / gas deposition method) and a dry spray method are used, and more preferably, an AD method is used. Thereby, the separator 4 can be formed on the surface of the resin layer 3 with good adhesion.

以下、エアロゾルデポジション法(以下、AD法とする。)を用いてセパレータ4を形成する方法を説明する。   Hereinafter, a method of forming the separator 4 using the aerosol deposition method (hereinafter referred to as AD method) will be described.

AD法によってセパレータ4を形成するには、例えば、図3に示すエアロゾルデポジション装置10が用いられる。   In order to form the separator 4 by the AD method, for example, an aerosol deposition apparatus 10 shown in FIG. 3 is used.

エアロゾルデポジション装置10は、成膜チャンバー11、エアロゾルチャンバー12およびキャリアガス輸送装置13を備えている。   The aerosol deposition apparatus 10 includes a film forming chamber 11, an aerosol chamber 12, and a carrier gas transport device 13.

成膜チャンバー11は、正極樹脂層積層体34の表面(詳しくは、樹脂層3の表面)に、セパレータ4を形成するための成膜室であって、基板ホルダー14、成膜チャンバー11内の温度を測定するための温度計(図示せず)、および、成膜チャンバー11内の圧力を測定するための圧力計(図示せず)を備えている。   The film forming chamber 11 is a film forming chamber for forming the separator 4 on the surface of the positive electrode resin layer laminate 34 (specifically, the surface of the resin layer 3). A thermometer (not shown) for measuring the temperature and a pressure gauge (not shown) for measuring the pressure in the film forming chamber 11 are provided.

基板ホルダー14は、支柱15、台座16およびステージ17を備えている。   The substrate holder 14 includes a support column 15, a pedestal 16, and a stage 17.

支柱15は、台座16およびステージ17を連結させるために、成膜チャンバー11の天井壁を貫通して下方(鉛直方向下方)に突出するように設けられている。   In order to connect the pedestal 16 and the stage 17, the support column 15 is provided so as to penetrate the ceiling wall of the film formation chamber 11 and protrude downward (vertically in the vertical direction).

台座16は、正極2を成膜チャンバー11内に保持および固定するために、支柱15の長手方向一端部(下端部)に設けられている。   The pedestal 16 is provided at one end (lower end) in the longitudinal direction of the support column 15 in order to hold and fix the positive electrode 2 in the film forming chamber 11.

ステージ17は、セパレータ4の形成時において、正極2を任意の方向(x方向(前後方向)、y方向(左右方向)、z方向(上下方向)およびθ方向(回転方向))に移動可能とするために、成膜チャンバー11の天井壁の上面に設けられ、支柱15の長手方向他端部(上端部)に接続されている。これにより、ステージ17は、支柱15を介して台座16に接続され、ステージ17により、台座16を移動可能としている。   The stage 17 can move the positive electrode 2 in any direction (x direction (front-rear direction), y direction (left-right direction), z direction (up-down direction), and θ direction (rotation direction)) when the separator 4 is formed. In order to do this, it is provided on the upper surface of the ceiling wall of the film forming chamber 11 and is connected to the other longitudinal end (upper end) of the support column 15. Thereby, the stage 17 is connected to the pedestal 16 via the support column 15, and the pedestal 16 can be moved by the stage 17.

また、成膜チャンバー11には、メカニカルブースターポンプ18およびロータリーポンプ19が接続されている。   A mechanical booster pump 18 and a rotary pump 19 are connected to the film forming chamber 11.

メカニカルブースターポンプ18およびロータリーポンプ19は、成膜チャンバー11内を減圧するとともに、成膜チャンバー11に連結管20(後述)を介して連通されるエアロゾルチャンバー12内を減圧するために、成膜チャンバー11に、順次接続されている。   The mechanical booster pump 18 and the rotary pump 19 depressurize the inside of the film forming chamber 11 and reduce the pressure inside the aerosol chamber 12 communicated with the film forming chamber 11 via a connecting pipe 20 (described later). 11 are sequentially connected.

エアロゾルチャンバー12は、セパレータ4の材料(すなわち、無機酸化物の粉末)を貯留する貯留槽であって、振動装置21、および、エアロゾルチャンバー12内の圧力を測定するための圧力計(図示せず)を備えている。   The aerosol chamber 12 is a reservoir for storing the material of the separator 4 (that is, inorganic oxide powder), and includes a vibration device 21 and a pressure gauge (not shown) for measuring the pressure in the aerosol chamber 12. ).

振動装置21は、エアロゾルチャンバー12、および、エアロゾルチャンバー12内のセパレータ4の材料を振動させるための装置であって、公知の振盪器が用いられる。   The vibration device 21 is a device for vibrating the material of the aerosol chamber 12 and the separator 4 in the aerosol chamber 12, and a known shaker is used.

また、エアロゾルチャンバー12には、連結管20が接続されている。   In addition, a connecting tube 20 is connected to the aerosol chamber 12.

連結管20は、エアロゾル化された材料(以下、エアロゾル)を、エアロゾルチャンバー12から成膜チャンバー11に輸送するための配管であって、その一方側端部(上流側端部)がエアロゾルチャンバー12に接続されるとともに、他方側が成膜チャンバー11の底壁を貫通して台座16に向かって延びるように配置されている。また、成膜チャンバー11内において、連結管20の他方側端部(下流側端部)には、成膜ノズル22が接続されている。   The connecting pipe 20 is a pipe for transporting an aerosolized material (hereinafter referred to as aerosol) from the aerosol chamber 12 to the film forming chamber 11, and one end (upstream end) thereof is the aerosol chamber 12. And the other side of the film forming chamber 11 extends through the bottom wall toward the pedestal 16. In the film formation chamber 11, a film formation nozzle 22 is connected to the other end (downstream end) of the connecting pipe 20.

成膜ノズル22は、エアロゾルを樹脂層3の表面に噴き付けるための噴射装置であって、成膜チャンバー11内において、噴射口が鉛直方向上側の台座16に向かうように、配置されている。具体的には、成膜ノズル22は、その噴射口が台座16(特に、台座16に配置される樹脂層3の表面)と所定間隔(例えば、1mm以上、好ましくは、20mm以上であり、また、例えば、100mm以下、好ましくは、80mm以下)を隔てるように上下方向において対向配置されている。これにより、エアロゾルチャンバー12から供給されるエアロゾルを、樹脂層3の表面に噴き付け可能としている。   The film forming nozzle 22 is an injection device for spraying aerosol onto the surface of the resin layer 3, and is arranged in the film forming chamber 11 so that the injection port faces the pedestal 16 on the upper side in the vertical direction. Specifically, the film formation nozzle 22 has an injection port at a predetermined interval (for example, 1 mm or more, preferably 20 mm or more) from the pedestal 16 (in particular, the surface of the resin layer 3 disposed on the pedestal 16). For example, 100 mm or less, preferably 80 mm or less). Thereby, the aerosol supplied from the aerosol chamber 12 can be sprayed onto the surface of the resin layer 3.

なお、成膜ノズル22の噴射口形状としては、特に制限されず、エアロゾルの噴射量、噴射範囲などに応じて、適宜設定される。   The shape of the spray nozzle of the film forming nozzle 22 is not particularly limited, and is appropriately set according to the aerosol spray amount, spray range, and the like.

また、連結管20の流れ方向途中には、連結管開閉弁23が介在されている。連結管開閉弁23としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。   A connecting pipe opening / closing valve 23 is interposed in the middle of the connecting pipe 20 in the flow direction. As the connection pipe on-off valve 23, for example, a known on-off valve such as an electromagnetic valve is used.

キャリアガス輸送装置13は、キャリアガスボンベ25を備えている。   The carrier gas transport device 13 includes a carrier gas cylinder 25.

キャリアガスボンベ25は、例えば、酸素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス、空気ガスなどのキャリアガスを貯留するボンベであって、ガス管26を介して、エアロゾルチャンバー12に接続されている。   The carrier gas cylinder 25 is a cylinder that stores a carrier gas such as oxygen gas, helium gas, argon gas, nitrogen gas, and air gas, and is connected to the aerosol chamber 12 via a gas pipe 26.

ガス管26は、キャリアガスをキャリアガスボンベ25からエアロゾルチャンバー12に輸送するための配管であって、その上流側端部がキャリアガスボンベ25に接続されるとともに、下流側端部がエアロゾルチャンバー12に接続されている。   The gas pipe 26 is a pipe for transporting the carrier gas from the carrier gas cylinder 25 to the aerosol chamber 12, and its upstream end is connected to the carrier gas cylinder 25 and its downstream end is connected to the aerosol chamber 12. Has been.

また、ガス管26の流れ方向途中には、ガス流量計27が介在されている。ガス流量計27は、ガス管26内のガスの流量を調整するとともに、その流量を検知するための装置であって、特に制限されず、公知の流量計が用いられる。   A gas flow meter 27 is interposed in the middle of the gas pipe 26 in the flow direction. The gas flow meter 27 is a device for adjusting the flow rate of the gas in the gas pipe 26 and detecting the flow rate, and is not particularly limited, and a known flow meter is used.

さらに、ガス管26の流れ方向途中には、ガス流量計27よりも下流側において、ガス管開閉弁28が介在されている。ガス管開閉弁28としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。   Further, in the middle of the gas pipe 26 in the flow direction, a gas pipe opening / closing valve 28 is interposed downstream of the gas flow meter 27. As the gas pipe opening / closing valve 28, for example, a known opening / closing valve such as an electromagnetic valve is used.

このようなエアロゾルデポジション装置10によりセパレータ4を形成するためには、まず、成膜ノズル22と、正極樹脂層積層体34の樹脂層3とを間隔を隔てて対向配置する。具体的には、台座16に、樹脂層3の表面が、成膜ノズル22側(下側)に向かうように、正極樹脂層積層体34を配置する。   In order to form the separator 4 by using the aerosol deposition apparatus 10 as described above, first, the film forming nozzle 22 and the resin layer 3 of the positive electrode resin layer laminate 34 are arranged to face each other with an interval therebetween. Specifically, the positive electrode resin layer laminate 34 is arranged on the pedestal 16 so that the surface of the resin layer 3 faces the film forming nozzle 22 side (lower side).

一方、エアロゾルチャンバー12には、上記したセパレータ4の材料(例えば、無機酸化物の粉末)を投入する。   On the other hand, the material of the separator 4 (for example, an inorganic oxide powder) is put into the aerosol chamber 12.

なお、投入の前に、セパレータ4の材料を予め乾燥させることもできる。   In addition, the material of the separator 4 can also be dried in advance before charging.

乾燥温度としては、例えば、50〜150℃であり、乾燥時間としては、例えば、1〜24時間である。   The drying temperature is, for example, 50 to 150 ° C., and the drying time is, for example, 1 to 24 hours.

次いで、この方法では、ガス管開閉弁28を閉とし、また、連結管開閉弁23を開とするとともに、メカニカルブースターポンプ18およびロータリーポンプ19を駆動させることにより、成膜チャンバー11内およびエアロゾルチャンバー12内を減圧する。   Next, in this method, the gas pipe opening / closing valve 28 is closed, the connecting pipe opening / closing valve 23 is opened, and the mechanical booster pump 18 and the rotary pump 19 are driven, whereby the film forming chamber 11 and the aerosol chamber are driven. 12 is depressurized.

成膜チャンバー11内の圧力は、例えば、5〜80Paであり、エアロゾルチャンバー12内の圧力は、例えば、5〜80Paである。   The pressure in the film forming chamber 11 is, for example, 5 to 80 Pa, and the pressure in the aerosol chamber 12 is, for example, 5 to 80 Pa.

次いで、この方法では、セパレータ4の材料を、エアロゾルチャンバー12内において、振動装置21により振動させるとともに、ガス管開閉弁28を開として、キャリアガスボンベ25からキャリアガスをエアロゾルチャンバー12に供給する。これによりセパレータ4の材料をエアロゾル化させるとともに、発生したエアロゾルを、連結管20を介して成膜ノズル22に輸送することができる。このとき、エアロゾルは、成膜ノズル22の内壁に衝突して破砕され、より粒径の小さな粒子となる。   Next, in this method, the material of the separator 4 is vibrated in the aerosol chamber 12 by the vibration device 21 and the gas pipe opening / closing valve 28 is opened to supply the carrier gas from the carrier gas cylinder 25 to the aerosol chamber 12. Thereby, the material of the separator 4 can be made into an aerosol, and the generated aerosol can be transported to the film forming nozzle 22 via the connecting pipe 20. At this time, the aerosol collides with the inner wall of the film forming nozzle 22 and is crushed to become particles having a smaller particle diameter.

また、ガス流量計27により調整されるキャリアガスの流量は、例えば、0.1L/分以上、好ましくは、3L/分以上であり、また、例えば、80L/分以下、好ましくは、50L/分以下である。   The flow rate of the carrier gas adjusted by the gas flow meter 27 is, for example, 0.1 L / min or more, preferably 3 L / min or more, and, for example, 80 L / min or less, preferably 50 L / min. It is as follows.

次いで、この方法では、破砕された材料の粒子を、成膜ノズル22の噴射口から樹脂層3の表面に向けて噴射する(噴射工程)。   Next, in this method, the crushed material particles are ejected from the ejection port of the film forming nozzle 22 toward the surface of the resin layer 3 (injection step).

エアロゾル噴射中のエアロゾルチャンバー12内の圧力は、例えば、50〜80000Paである。また、成膜チャンバー11内の圧力は、例えば、10〜1000Paである。   The pressure in the aerosol chamber 12 during aerosol injection is, for example, 50 to 80,000 Pa. The pressure in the film forming chamber 11 is, for example, 10 to 1000 Pa.

また、エアロゾル噴射中のエアロゾルチャンバー12内の温度は、例えば、0〜50℃である。   Moreover, the temperature in the aerosol chamber 12 during aerosol injection is, for example, 0 to 50 ° C.

また、エアロゾル噴射中、好ましくは、ステージ17を適宜移動させることにより、樹脂層3の表面に均等にエアロゾルを噴き付ける。   In addition, during the aerosol injection, preferably, the stage 17 is appropriately moved to spray the aerosol evenly on the surface of the resin layer 3.

このような場合において、ステージ17の移動速度(すなわち、成膜ノズル22の移動速度)は、例えば、0.1〜50mm/秒である。   In such a case, the moving speed of the stage 17 (that is, the moving speed of the film forming nozzle 22) is, for example, 0.1 to 50 mm / second.

これにより、樹脂層3の表面(鉛直方向下側)に、セパレータ4を形成することができる。その結果、正極2、樹脂層3およびセパレータ4を備えるSEA1が得られる。   Thereby, the separator 4 can be formed on the surface (vertical direction lower side) of the resin layer 3. As a result, SEA1 including the positive electrode 2, the resin layer 3, and the separator 4 is obtained.

そして、このSEA1の製造方法によれば、正極2とセパレータ4との接着性が良好なSEA1を製造することができる。また、セパレータ4を有機溶媒の蒸発を伴わない乾式方法を用いて形成しているため、環境負荷を低減し、乾燥時間を短縮することができる。そのため、工業的生産に適している。   And according to the manufacturing method of this SEA1, SEA1 with the favorable adhesiveness of the positive electrode 2 and the separator 4 can be manufactured. In addition, since the separator 4 is formed using a dry method that does not involve evaporation of the organic solvent, the environmental load can be reduced and the drying time can be shortened. Therefore, it is suitable for industrial production.

なお、移動速度やセパレータ4の厚みに応じて、上記噴射工程を複数回繰り返して実施してもよい。繰返回数は、好ましくは、1〜10回である。   In addition, according to a moving speed and the thickness of the separator 4, you may repeat and implement the said injection process in multiple times. The number of repetitions is preferably 1 to 10 times.

4.リチウム金属電池の製造方法
リチウム金属電池30は、SEA1のセパレータ4に負極7を積層し、電池セル33を得るセル形成工程、電池セル33を封止する封止工程によって製造される。
4). Manufacturing Method of Lithium Metal Battery The lithium metal battery 30 is manufactured by stacking the negative electrode 7 on the SEA 1 separator 4 to obtain a battery cell 33 and a sealing process for sealing the battery cell 33.

まず、SEA1に負極7を積層する(セル形成工程)。   First, the negative electrode 7 is laminated on the SEA 1 (cell formation step).

負極7は、負極集電体9を負極活物質層8の上に公知の方法で配置させることにより準備することができる。   The negative electrode 7 can be prepared by disposing the negative electrode current collector 9 on the negative electrode active material layer 8 by a known method.

続いて、セパレータ4の上面が負極活物質層8の下面に接触するように、負極7をSEA1の上に公知の方法で配置する。   Subsequently, the negative electrode 7 is disposed on the SEA 1 by a known method so that the upper surface of the separator 4 is in contact with the lower surface of the negative electrode active material layer 8.

これにより、正極2/樹脂層3/セパレータ4/負極7の電池セル33が得られる。   Thereby, the battery cell 33 of positive electrode 2 / resin layer 3 / separator 4 / negative electrode 7 is obtained.

次いで、正極リード(図示せず)を正極集電体5に、負極リード(図示せず)を負極集電体9に取り付ける。   Next, the positive electrode lead (not shown) is attached to the positive electrode current collector 5, and the negative electrode lead (not shown) is attached to the negative electrode current collector 9.

次いで、電池セル33を封止する(封止工程)。   Next, the battery cell 33 is sealed (sealing step).

具体的には、電池セル33を外装体32によって包み込むように封止する。   Specifically, the battery cell 33 is sealed so as to be wrapped by the exterior body 32.

また、電池セル33を外装体32で封止する際に、外装体32に電解液31を供給する。具体的には、電解液31がセパレータ4および正極活物質層6のそれぞれの内部に十分に浸透するように、外装体32に電解液31を供給する。好ましくは、セパレータ4および正極活物質層6のそれぞれの内部の空隙を、電解液31で満たす。   Further, when the battery cell 33 is sealed with the exterior body 32, the electrolytic solution 31 is supplied to the exterior body 32. Specifically, the electrolytic solution 31 is supplied to the exterior body 32 so that the electrolytic solution 31 sufficiently penetrates into each of the separator 4 and the positive electrode active material layer 6. Preferably, the internal voids of the separator 4 and the positive electrode active material layer 6 are filled with the electrolytic solution 31.

これにより、リチウム金属電池30が製造される。   Thereby, the lithium metal battery 30 is manufactured.

そして、このリチウム金属電池30の製造方法によれば、正極2およびセパレータ4が強固に密着しており、その後の工程で、セパレータ4が正極2から分離しない。そのため、負極形成工程および封止工程におけるSEA1のハンドリング性(取扱い性)が良好であり、円滑に負極形成工程および封止工程を実施することができ、リチウム金属電池30を用意に製造することができる。   According to the method for manufacturing the lithium metal battery 30, the positive electrode 2 and the separator 4 are firmly adhered, and the separator 4 is not separated from the positive electrode 2 in the subsequent steps. Therefore, the handling property (handling property) of SEA 1 in the negative electrode forming step and the sealing step is good, the negative electrode forming step and the sealing step can be smoothly performed, and the lithium metal battery 30 can be prepared in advance. it can.

そして、このようなリチウム金属電池30では、一次電池(使い捨て電池)および二次電池のいずれとしても使用できる。例えば、正極活物質層6としてLiCoOを用い、二次電池として用いる場合は、次の反応式1〜3で表す電気化学反応が生ずる。 Such a lithium metal battery 30 can be used as either a primary battery (disposable battery) or a secondary battery. For example, when LiCoO 2 is used as the positive electrode active material layer 6 and used as a secondary battery, an electrochemical reaction represented by the following reaction formulas 1 to 3 occurs.

Figure 2016207393
リチウム金属電池30は、例えば、角型電池や円筒型電池などの巻回型電池として形成でき、また、積層型電池として形成することもできる。また、ボタン型電池、ピン型電池などとすることもできる。
Figure 2016207393
The lithium metal battery 30 can be formed as a wound battery such as a prismatic battery or a cylindrical battery, or can be formed as a stacked battery. Moreover, it can also be set as a button type battery, a pin type battery, etc.

5.変形例
図2の実施形態では、負極活物質としてリチウム金属などを用いてリチウム金属電池としているが、負極活物質および正極活物質は特に限定されず、例えば、負極活物質として炭素材料(例えば、黒鉛、非晶質炭素)、金属酸化物(例えば、酸化ケイ素、酸化スズ)などを用いて、リチウムイオン二次電池を製造することもできる。
5. In the embodiment of FIG. 2, a lithium metal battery is formed using lithium metal or the like as the negative electrode active material, but the negative electrode active material and the positive electrode active material are not particularly limited. For example, a carbon material (for example, A lithium ion secondary battery can also be manufactured using graphite, amorphous carbon), metal oxide (for example, silicon oxide, tin oxide), or the like.

また、正極活物質としてナトリウム金属酸化物、負極活物質として炭素材料を用いてナトリウムイオン二次電池とすることができる。さらに、正極活物質としてマグネシウム金属酸化物、負極活物質として炭素材料、マグネシウム金属などを用いてマグネシウムイオン二次電池とすることもできる。   In addition, a sodium ion secondary battery can be formed using a sodium metal oxide as the positive electrode active material and a carbon material as the negative electrode active material. Furthermore, a magnesium ion secondary battery can be obtained using a magnesium metal oxide as the positive electrode active material and a carbon material, magnesium metal, or the like as the negative electrode active material.

図1の実施形態のSEA1では、電極の一例として正極2、電極集電体の一例として正極集電体5、電極活物質層の一例として正極活物質層6を挙げて説明しているが、例えば、図示しないが、電極の一例として負極7、電極集電体の一例として負極集電体9、電極活物質層の一例として負極活物質層8とすることもできる。   In the SEA 1 of the embodiment of FIG. 1, the positive electrode 2 is described as an example of the electrode, the positive electrode current collector 5 as an example of the electrode current collector, and the positive electrode active material layer 6 as an example of the electrode active material layer. For example, although not shown, the negative electrode 7 can be used as an example of the electrode, the negative electrode current collector 9 can be used as an example of the electrode current collector, and the negative electrode active material layer 8 can be used as an example of the electrode active material layer.

この実施形態では、SEA1は、負極集電体9と、負極集電体9の上に設けられる負極活物質層8と、負極活物質層8の上に設けられる樹脂層3と、樹脂層3の上に設けられ、無機酸化物を含有するセパレータ4とを備える。すなわち、負極7の負極活物質層8とセパレータ4との間に、樹脂層3が積層されている。   In this embodiment, the SEA 1 includes a negative electrode current collector 9, a negative electrode active material layer 8 provided on the negative electrode current collector 9, a resin layer 3 provided on the negative electrode active material layer 8, and a resin layer 3. And a separator 4 containing an inorganic oxide. That is, the resin layer 3 is laminated between the negative electrode active material layer 8 of the negative electrode 7 and the separator 4.

この実施形態も、図1の実施形態と同様の作用効果を奏する。   This embodiment also has the same effects as the embodiment of FIG.

次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。以下に示す実施例の数値は、実施形態において記載される数値(すなわち、上限値または下限値)に代替することができる。以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。   Next, although this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example, this invention is not limited by the following Example. The numerical values of the examples shown below can be substituted for the numerical values (that is, the upper limit value or the lower limit value) described in the embodiment. Specific numerical values such as blending ratio (content ratio), physical property values, and parameters used in the following description are described in the above-mentioned “Mode for Carrying Out the Invention”, and the corresponding blending ratio (content ratio) ), Physical property values, parameters, etc. The upper limit value (numerical value defined as “less than” or “less than”) or lower limit value (number defined as “greater than” or “exceeded”) may be substituted. it can.

実施例1
(正極の作製)
正極活物質としてLiCoO(平均粒子径(D50)5μm)90質量部、導電剤としてカーボン粉末5質量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン5質量部、溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP)400質量を混合して、正極組成物スラリーを調製した。
Example 1
(Preparation of positive electrode)
90 parts by mass of LiCoO 2 (average particle diameter (D 50 ) 5 μm) as a positive electrode active material, 5 parts by mass of carbon powder as a conductive agent, 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and 400 parts by mass of N-methylpyrrolidone (NMP) as a solvent. Mixing was performed to prepare a positive electrode composition slurry.

スラリーをドクターブレード法によって、アルミニウム箔(正極集電体、厚みが25μm)の片面に塗布し、乾燥させて、塗布膜を作製した。   The slurry was applied to one side of an aluminum foil (positive electrode current collector, thickness: 25 μm) by a doctor blade method and dried to prepare a coating film.

その後、塗布膜を圧縮ローラで圧縮して、厚みが70μmである正極活物質層を形成した。正極活物質層は、多孔質体であり、多孔度は50%であった。   Thereafter, the coating film was compressed with a compression roller to form a positive electrode active material layer having a thickness of 70 μm. The positive electrode active material layer was a porous body, and the porosity was 50%.

これにより、正極を作製した。   This produced the positive electrode.

(樹脂層の形成)
PVA粉末(ポリビニルアルコール、Mw146000〜186000、99%加水分解、Sigma Aldrich社製)5gを水60mlに混合した。この混合物を撹拌しながら95℃まで徐々に加熱していき、その後、撹拌しながら60℃まで空冷することにより、濃縮PVA水溶液50mlを調製した。
(Formation of resin layer)
5 g of PVA powder (polyvinyl alcohol, Mw 146000-186000, 99% hydrolysis, Sigma Aldrich) was mixed with 60 ml of water. The mixture was gradually heated to 95 ° C. with stirring, and then air-cooled to 60 ° C. with stirring to prepare 50 ml of a concentrated aqueous PVA solution.

次いで、濃縮PVA水溶液に水150mlを添加し、マルチ超音波洗浄機(W−118,本多電子社製)を用いてPVAを均一分散した。これにより、希釈PVA水溶液を調製した。   Next, 150 ml of water was added to the concentrated PVA aqueous solution, and PVA was uniformly dispersed using a multi ultrasonic cleaner (W-118, manufactured by Honda Electronics Co., Ltd.). Thereby, diluted PVA aqueous solution was prepared.

ミニエアスプレーガン(Air Brush E1307N、キソパワーツール社製)を用いて希釈PVA水溶液を正極活物質層の表面に噴霧し、55℃で5分間乾燥して、PVAからなる樹脂層を正極活物質層の表面に形成した。これにより、正極樹脂層積層体を得た。樹脂層の厚みは、100nmであった。   A diluted PVA aqueous solution is sprayed on the surface of the positive electrode active material layer using a mini air spray gun (Air Brush E1307N, manufactured by Kiso Power Tool Co., Ltd.), dried at 55 ° C. for 5 minutes, and the resin layer made of PVA is formed into the positive electrode active material Formed on the surface of the layer. This obtained the positive electrode resin layer laminated body. The thickness of the resin layer was 100 nm.

(セパレータの形成)
エアロゾルデポジション法を用いて、正極樹脂層積層体の樹脂層に、セパレータを直接形成した。
(Formation of separator)
A separator was directly formed on the resin layer of the positive electrode resin layer laminate using the aerosol deposition method.

具体的には、図3に示すエアロゾルデポジション装置(キャリアガス:空気ガス)を用意し、その成膜チャンバー(22℃)内において、基板ホルダーの台座に、正極を設置した。   Specifically, the aerosol deposition apparatus (carrier gas: air gas) shown in FIG. 3 was prepared, and the positive electrode was placed on the base of the substrate holder in the film forming chamber (22 ° C.).

なお、このとき、成膜ノズルの噴射口と樹脂層の表面との間隔が、20mmとなるように調節した。   At this time, the distance between the spray nozzle and the surface of the resin layer was adjusted to 20 mm.

一方、リチウム系無機酸化物(LiSiO・LiPO(50:50wt%)、平均粒子径(D50)0.75μm、イオン伝導度2×10−6S/cm)を用意し、500mLのガラス製エアロゾルチャンバーに投入した。 On the other hand, a lithium-based inorganic oxide (Li 4 SiO 4 .Li 3 PO 4 (50:50 wt%), average particle diameter (D 50 ) 0.75 μm, ion conductivity 2 × 10 −6 S / cm) is prepared. In a 500 mL glass aerosol chamber.

その後、ガス管開閉弁を閉とし、また、連結管開閉弁を開とするとともに、メカニカルブースターポンプおよびロータリーポンプを駆動させることにより、成膜チャンバー内およびエアロゾルチャンバー内を、50Paまで減圧した。   Thereafter, the gas pipe open / close valve was closed, the connecting pipe open / close valve was opened, and the mechanical booster pump and the rotary pump were driven to reduce the pressure in the film forming chamber and the aerosol chamber to 50 Pa.

次いで、空気ガスの流量が50L/分となるようにガス流量計により調整し、また、エアロゾルチャンバーを振盪器により振動させながら、ガス管開閉弁を開とした。これによって、エアロゾルチャンバー内において、粉末混合物をエアロゾル化し、得られたエアロゾルを、成膜ノズルから噴射させた。   Next, the gas flow rate was adjusted to 50 L / min with a gas flow meter, and the gas tube on-off valve was opened while the aerosol chamber was vibrated with a shaker. Thus, the powder mixture was aerosolized in the aerosol chamber, and the obtained aerosol was sprayed from the film forming nozzle.

なお、このときのエアロゾルチャンバー内の圧力は、約1000〜50000Paであり、成膜チャンバー内の圧力は、約300Paであった。   At this time, the pressure in the aerosol chamber was about 1000 to 50000 Pa, and the pressure in the film formation chamber was about 300 Pa.

そして、基板ホルダーのステージによって、正極が固定された台座を移動速度5mm/秒でx−y方向に移動させるとともに、成膜ノズルから噴射されるエアロゾルを、正極活物質層の表面に噴き付けた。   Then, the stage on which the positive electrode is fixed is moved in the xy direction at a moving speed of 5 mm / second by the stage of the substrate holder, and aerosol sprayed from the film forming nozzle is sprayed on the surface of the positive electrode active material layer. .

これにより、セパレータ(イオン伝導性無機酸化物からなる多孔質体)を樹脂層の表面に形成して、セパレータ正極接合体(SEA)を得た。セパレータの厚みは7μm、多孔度は10%、平均孔径は20nmであった。   Thereby, a separator (a porous body made of an ion conductive inorganic oxide) was formed on the surface of the resin layer to obtain a separator positive electrode assembly (SEA). The separator had a thickness of 7 μm, a porosity of 10%, and an average pore size of 20 nm.

実施例2
樹脂層の形成を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にして、SEAを製造した。
Example 2
SEA was produced in the same manner as in Example 1 except that the formation of the resin layer was changed as follows.

(樹脂層の形成)
実施例1と同様にして、濃縮PVA水溶液を調製した。
(Formation of resin layer)
In the same manner as in Example 1, a concentrated PVA aqueous solution was prepared.

次いで、シリカ粉末(SiO2、ヒュームド粉末、平均粒子径7nm、Sigma Aldrich社製)1gを水30mlに混合し、マルチ超音波洗浄機を用いてシリカを均一分散して、シリカ溶液を調製した。 Next, 1 g of silica powder (SiO 2, fumed powder, average particle size 7 nm, manufactured by Sigma Aldrich) was mixed with 30 ml of water, and the silica was uniformly dispersed using a multi ultrasonic cleaner to prepare a silica solution.

次いで、濃縮PVA水溶液とシリカ溶液とを1:3の体積割合で(PVAとシリカとの質量割合が1:1となるように)混合し、マルチ超音波洗浄機を用いて撹拌した。これにより、シリカ含有PVA水溶液を調製した。   Next, the concentrated PVA aqueous solution and the silica solution were mixed at a volume ratio of 1: 3 (so that the mass ratio of PVA and silica was 1: 1), and stirred using a multi ultrasonic cleaner. Thereby, a silica-containing PVA aqueous solution was prepared.

次いで、ミニエアスプレーガンを用いてシリカ含有PVA水溶液を正極活物質層の表面に噴霧し、55℃で5分間乾燥して、シリカおよびPVAからなる樹脂層(厚み100nm)を正極活物質層に形成した。   Next, a silica-containing PVA aqueous solution is sprayed on the surface of the positive electrode active material layer using a mini air spray gun, and dried at 55 ° C. for 5 minutes, and a resin layer (thickness 100 nm) made of silica and PVA is formed on the positive electrode active material layer. Formed.

実施例3
SiO粉末の代わりに、アルミナ粉末(Al、平均粒子径10〜20nm、CIKナノテック社製)を用いて、アルミナおよびPVAからなる樹脂層(厚み100nm)を正極活物質層に形成した以外は、実施例1と同様にして、SEAを製造した。
Example 3
A resin layer (thickness: 100 nm) made of alumina and PVA was formed on the positive electrode active material layer using alumina powder (Al 2 O 3 , average particle diameter of 10 to 20 nm, manufactured by CIK Nanotech) instead of SiO 2 powder. Except for the above, SEA was produced in the same manner as in Example 1.

実施例4
樹脂層の形成を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にして、SEAを製造した。
Example 4
SEA was produced in the same manner as in Example 1 except that the formation of the resin layer was changed as follows.

(樹脂層の形成)
SBR水溶液(スチレンブタジエンゴム水溶液、「TRD2001」、固形分48質量%、JSR社製)に水を1:1の体積割合で混合して、希釈SBR水溶液を調製した。
(Formation of resin layer)
A diluted SBR aqueous solution was prepared by mixing water in an SBR aqueous solution (styrene butadiene rubber aqueous solution, “TRD2001”, solid content 48 mass%, manufactured by JSR) at a volume ratio of 1: 1.

希釈SBR水溶液をミニエアスプレーガンを用いて、正極活物質層の表面に噴霧し、55℃で5分間乾燥して、SBRからなる樹脂層(厚み100nm)を正極活物質層に形成した。   The diluted SBR aqueous solution was sprayed on the surface of the positive electrode active material layer using a mini air spray gun and dried at 55 ° C. for 5 minutes to form a resin layer (thickness: 100 nm) made of SBR on the positive electrode active material layer.

実施例5
樹脂層の形成を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にして、SEAを製造した。
Example 5
SEA was produced in the same manner as in Example 1 except that the formation of the resin layer was changed as follows.

(樹脂層の形成)
シリカ粉末(SiO2、ヒュームド粉末、平均粒子径7nm、Sigma Aldrich社製)1gを水20mlに混合し、マルチ超音波洗浄機を用いてシリカを均一分散して、シリカ溶液を調製した。
(Formation of resin layer)
1 g of silica powder (SiO 2, fumed powder, average particle diameter 7 nm, manufactured by Sigma Aldrich) was mixed with 20 ml of water, and silica was uniformly dispersed using a multi ultrasonic cleaner to prepare a silica solution.

次いで、SBR水溶液(スチレンブタジエンゴム水溶液、TRD2001、固形分48質量%、JSR社製)とシリカ溶液とを、1:1の体積割合で(SBRとシリカとの質量割合が10:1となるように)混合し、マルチ超音波洗浄機を用いて撹拌した。これにより、シリカ含有SBR水溶液を調製した。   Next, an SBR aqueous solution (styrene butadiene rubber aqueous solution, TRD2001, solid content 48 mass%, manufactured by JSR) and a silica solution are mixed at a volume ratio of 1: 1 (the mass ratio of SBR and silica is 10: 1). ) And stirred using a multi-sonic cleaner. Thereby, a silica-containing SBR aqueous solution was prepared.

次いで、ミニエアスプレーガンを用いてシリカ含有SBR水溶液を正極活物質層の表面に噴霧し、55℃で5分間乾燥して、シリカおよびSBRからなる樹脂層(厚み100nm)を正極活物質層に形成した。   Next, a silica-containing SBR aqueous solution is sprayed on the surface of the positive electrode active material layer using a mini air spray gun, and dried at 55 ° C. for 5 minutes, and a resin layer (thickness 100 nm) made of silica and SBR is used as the positive electrode active material layer. Formed.

実施例6
PVA粉末(ポリビニルアルコール、Mw146000〜186000、99%加水分解、Sigma Aldrich社製)の代わりに、PVA粉末(ポリビニルアルコール、Mw13000〜23000、87〜89%加水分解、Sigma Aldrich社製)を用いて、PVAからなる樹脂層(厚み100nm)を正極活物質層に形成した以外は、実施例1と同様にして、SEAを製造した。
Example 6
Instead of PVA powder (polyvinyl alcohol, Mw 14600-186000, 99% hydrolysis, Sigma Aldrich), PVA powder (polyvinyl alcohol, Mw 13,000-23000, 87-89% hydrolysis, Sigma Aldrich) was used, SEA was produced in the same manner as in Example 1 except that a resin layer (thickness: 100 nm) made of PVA was formed on the positive electrode active material layer.

実施例7
樹脂層の厚みを300nmとした以外は、実施例2と同様にして、SEAを製造した。
Example 7
SEA was produced in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the resin layer was 300 nm.

実施例8
樹脂層の厚みを400nmとした以外は、実施例2と同様にして、SEAを製造した。
Example 8
SEA was produced in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the resin layer was 400 nm.

比較例1
樹脂層を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして、SEAを製造した。
Comparative Example 1
SEA was produced in the same manner as in Example 1 except that the resin layer was not formed.

評価
(1)接着性
図4に示すように、各実施例および比較例のSEA1を、セパレータ4が上側となるように、基材40に固定した。次いで、ポリイミド系粘着テープ(カプトンテープ)41を軽く下方に押圧して、粘着テープ41の一端側をセパレータ4および基材40の上面に貼着した後、粘着テープ41の他端側を上方に向けて剥離した。
Evaluation (1) Adhesiveness As shown in FIG. 4, SEA1 of each Example and Comparative Example was fixed to the base material 40 so that the separator 4 was on the upper side. Next, the pressure-sensitive adhesive tape (Kapton tape) 41 is lightly pressed downward, and one end side of the pressure-sensitive adhesive tape 41 is attached to the upper surface of the separator 4 and the base material 40, and then the other end side of the pressure-sensitive adhesive tape 41 is directed upward. It peeled off.

セパレータが正極活物質層と分離せず、かつ、セパレータが剥離後の粘着テープに全く付着していなかった場合を◎と評価した。   A case where the separator was not separated from the positive electrode active material layer and the separator was not attached to the peeled adhesive tape at all was evaluated as ◎.

セパレータが正極活物質層と分離しなかったが、セパレータの端部が剥離後の粘着テープにごくわずかに付着していた場合を○と評価した。   The separator was not separated from the positive electrode active material layer, but the case where the end of the separator was very slightly attached to the peeled adhesive tape was evaluated as ◯.

セパレータが正極活物質層と分離しなかったが、セパレータが剥離後の粘着テープに少し付着していた場合を△と評価した。   Although the separator did not separate from the positive electrode active material layer, the case where the separator was slightly adhered to the peeled adhesive tape was evaluated as Δ.

セパレータが正極の正極活物質層と分離した場合、または、セパレータの大部分が剥離後の粘着テープに付着していた場合を×と評価した。   When the separator separated from the positive electrode active material layer of the positive electrode, or when the majority of the separator was adhered to the peeled adhesive tape, it was evaluated as x.

結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

(2)保管安定性(保管後の接着性)
各実施例および比較例のSEA1を空気中に2時間放置した。その後、上記(1)接着性の評価を実施した。
(2) Storage stability (adhesion after storage)
The SEA1 of each example and comparative example was left in the air for 2 hours. Thereafter, the above (1) evaluation of adhesiveness was performed.

結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

(3)セルの分極
各実施例および比較例で作製したSEAを用いて、リチウム金属電池30(図1参照)を作製した。
(3) Cell Polarization A lithium metal battery 30 (see FIG. 1) was produced using SEA produced in each example and comparative example.

なお、電池セル33の負極7として、Li金属箔(厚み50μm)/Ni箔(厚み30μm)積層体を用いた。また、電解液31は、下記に従い調製した。   As the negative electrode 7 of the battery cell 33, a Li metal foil (thickness 50 μm) / Ni foil (thickness 30 μm) laminate was used. Moreover, the electrolyte solution 31 was prepared according to the following.

エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とを50:50(体積比)で混合した混合溶液に、2.0mol/LとなるようにLiPFを溶解させて、電解質含有有機溶媒を調製した。 LiPF 6 was dissolved in a mixed solution in which ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) were mixed at 50:50 (volume ratio) so as to be 2.0 mol / L to prepare an electrolyte-containing organic solvent. .

N‐メチル‐N‐プロピルピペリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(PP13−TFSI、イオン液体)に、0.4mol/Lとなるようにリチウムビストリフルオロメタンスルホンイミド(Li(CFSON;Li−TFSI)を溶解させて、電解質含有イオン液体を調製した。 Lithium bistrifluoromethanesulfonimide (Li (CF 3 SO 2 ) to N-methyl-N-propylpiperidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (PP13-TFSI, ionic liquid) at 0.4 mol / L 2 N; Li-TFSI) was dissolved to prepare an electrolyte-containing ionic liquid.

電解質含有有機溶媒と電解質含有イオン液体とを60:40の体積比で混合して、電解液を調製した。   An electrolyte solution was prepared by mixing an electrolyte-containing organic solvent and an electrolyte-containing ionic liquid at a volume ratio of 60:40.

作製したリチウム金属電池30に対して、モジュール式電気化学測定システム(ModuLab、Solartoron Analytical社製)を用いて、ガルバノスタットサイクルにて、1〜2秒、0.2Cの条件下で充放電を実施した。そのときの充電終了時のセル電圧、および、その次の放電時のセル電圧を測定した。なお、内部抵抗は、充電終了時の測定値とその次の放電時の測定値との電圧差の半分を充放電時の電流値で割った値から算出される。   Using the modular electrochemical measurement system (ModuLab, manufactured by Solartoron Analytical), charge and discharge were performed on the produced lithium metal battery 30 for 1 to 2 seconds at 0.2 C under a galvanostat cycle. did. The cell voltage at the end of charging at that time and the cell voltage at the next discharge were measured. The internal resistance is calculated from a value obtained by dividing half of the voltage difference between the measured value at the end of charging and the measured value at the next discharge by the current value at the time of charging and discharging.

比較例のリチウム金属電池30に測定される電圧差を100%として、各実施例のリチウム金属電池30の電圧差が110%以内であった場合を○と評価し、電圧差が110%を超過し160%以内であった場合を△と評価し、電圧差が160%を超過した場合を×と評価した。なお、測定される電圧差は、セルの内部分極と対応している。   When the voltage difference measured on the lithium metal battery 30 of the comparative example is 100%, the case where the voltage difference of the lithium metal battery 30 of each example is within 110% is evaluated as ◯, and the voltage difference exceeds 110% When the voltage difference was within 160%, it was evaluated as Δ, and when the voltage difference exceeded 160%, it was evaluated as x. The measured voltage difference corresponds to the internal polarization of the cell.

結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

(4)樹脂層表面に対するセパレータの成膜安定性
各実施例および比較例をそれぞれ複数個製造した。そのとき、樹脂層表面にセパレータをAD法にて形成する際に、AD法の条件を変更せずに、所望厚みのセパレータを形成(再現)できた場合を○と評価した。ADの条件をわずかに変更し条件を最適化することにより、所望厚みのセパレータを形成(再現)できた場合を△と評価した。ADの条件を変更しても、所望厚みのセパレータを形成(再現)することが困難であった場合を×と評価した。
(4) Stability of separator on the surface of the resin layer A plurality of examples and comparative examples were produced. At that time, when the separator was formed on the surface of the resin layer by the AD method, the case where a separator having a desired thickness could be formed (reproduced) without changing the conditions of the AD method was evaluated as ◯. A case where a separator having a desired thickness was formed (reproduced) by slightly changing the AD conditions and optimizing the conditions was evaluated as Δ. Even if the AD conditions were changed, the case where it was difficult to form (reproduce) a separator having a desired thickness was evaluated as x.

結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

Figure 2016207393
Figure 2016207393

1 SEA
2 正極
3 樹脂層
4 セパレータ
5 正極集電体
6 正極活物質層
7 負極
1 SEA
2 Positive electrode 3 Resin layer 4 Separator 5 Positive electrode current collector 6 Positive electrode active material layer 7 Negative electrode

Claims (10)

電極集電体と、
前記電極集電体の上に設けられる電極活物質層と、
前記電極活物質層の上に設けられる樹脂層と、
前記樹脂層の上に設けられ、無機酸化物を含有するセパレータと
を備えることを特徴とする、セパレータ電極接合体。
An electrode current collector;
An electrode active material layer provided on the electrode current collector;
A resin layer provided on the electrode active material layer;
A separator electrode assembly, comprising: a separator provided on the resin layer and containing an inorganic oxide.
前記樹脂層が、親水性樹脂を含有することを特徴とする、請求項1に記載のセパレータ電極接合体。   The separator electrode assembly according to claim 1, wherein the resin layer contains a hydrophilic resin. 前記親水性樹脂が、ポリビニルアルコールであることを特徴とする、請求項2に記載のセパレータ電極接合体。   The separator electrode assembly according to claim 2, wherein the hydrophilic resin is polyvinyl alcohol. 前記樹脂層の厚みが、10nm以上1000nm以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のセパレータ電極接合体。   The separator electrode assembly according to any one of claims 1 to 3, wherein a thickness of the resin layer is 10 nm or more and 1000 nm or less. 前記樹脂層が、無機酸化物粒子を含有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のセパレータ電極接合体。   The separator electrode assembly according to claim 1, wherein the resin layer contains inorganic oxide particles. 前記無機酸化物粒子が、シリカ粒子、ジルコニア粒子、アルミナ粒子およびリチウムアルミネート粒子からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項5に記載のセパレータ電極接合体。   The separator electrode assembly according to claim 5, wherein the inorganic oxide particles are at least one selected from the group consisting of silica particles, zirconia particles, alumina particles, and lithium aluminate particles. 前記セパレータが、エアロゾルデポジション法により形成されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載のセパレータ電極接合体。   The separator electrode assembly according to any one of claims 1 to 6, wherein the separator is formed by an aerosol deposition method. 前記電極集電体が、正極集電体であり、
前記電極活物質層が、正極活物質層であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載のセパレータ電極接合体。
The electrode current collector is a positive electrode current collector;
The separator electrode assembly according to any one of claims 1 to 7, wherein the electrode active material layer is a positive electrode active material layer.
請求項8に記載のセパレータ電極接合体と、
前記セパレータの上に設けられ、リチウムを含有する負極と
を備えることを特徴とする、リチウム電池。
The separator electrode assembly according to claim 8,
A lithium battery provided on the separator and comprising a negative electrode containing lithium.
電極集電体と電極活物質層とを備える電極を準備する工程、
前記電極活物質層の上に樹脂層を設ける工程、および、
前記樹脂層の上に、乾式方法により、無機酸化物を含有するセパレータを設ける工程を備えることを特徴とする、セパレータ電極接合体の製造方法。

Preparing an electrode comprising an electrode current collector and an electrode active material layer;
Providing a resin layer on the electrode active material layer; and
A method for producing a separator electrode assembly, comprising a step of providing a separator containing an inorganic oxide on the resin layer by a dry method.

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