JP2017059378A - Electrode, power storage element, and method for manufacturing electrode - Google Patents

Electrode, power storage element, and method for manufacturing electrode Download PDF

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和輝 川口
明彦 宮▲崎▼
Akihiko Miyazaki
明彦 宮▲崎▼
澄男 森
Sumio Mori
森  澄男
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode in which conductive particles are dramatically improved in fixing strength and uniformity relative to a conductor layer, a manufacturing method thereof, and a power storage element in which the electrode is used.SOLUTION: An electrode of the present invention includes: a conductor layer for a current collector; an intermediate layer covering at least a part of a surface of the conductor layer; and an active material layer laminated on an intermediate layer side of the laminate that includes the conductor layer and the intermediate layer. The intermediate layer contains a conductive particle and a non-conductive inorganic particle, the outer surface of the conductive particle being covered with the non-conductive inorganic particle.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電極、これを用いた蓄電素子及びこの電極の製造方法に関する。   The present invention relates to an electrode, a power storage device using the electrode, and a method for manufacturing the electrode.

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車などに多用されている。   Nonaqueous electrolyte batteries represented by lithium ion secondary batteries are frequently used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles and the like because of their high energy density.

上記非水電解質電池は、一般的には金属箔等の導体層に活物質層を積層した一対の電極を有し、これらをセパレータで電気的に隔離し、負極及び正極間でイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。   The nonaqueous electrolyte battery generally has a pair of electrodes in which an active material layer is laminated on a conductor layer such as a metal foil, and these are electrically separated by a separator, and ions are transferred between the negative electrode and the positive electrode. It is configured to charge and discharge by performing.

上記導体層として金属箔を用いる場合、アルミニウム箔のように金属箔によっては表面に酸化被膜が形成されるものがある。このような酸化被膜は、活物質層と金属箔との界面における接触抵抗を増大させる場合がある。   When a metal foil is used as the conductor layer, some metal foils, such as aluminum foil, have an oxide film formed on the surface. Such an oxide film may increase the contact resistance at the interface between the active material layer and the metal foil.

これに対し、樹脂製バインダーを用いて炭素粒子等の導電性粒子を金属箔の表面に塗工することで中間層を形成し、金属箔と活物質層との接触抵抗を低減する方法が従来から提案されている。しかし、この方法では塗工後に樹脂製バインダーが電解液により膨潤し、金属箔と活物質層との抵抗増大が生じ得る。   On the other hand, a method of reducing the contact resistance between the metal foil and the active material layer by forming an intermediate layer by coating conductive particles such as carbon particles on the surface of the metal foil using a resin binder Proposed by However, in this method, the resin binder is swollen by the electrolytic solution after coating, and an increase in resistance between the metal foil and the active material layer can occur.

そこで、樹脂製バインダーを用いずに炭素粒子を導体層表面に圧着させる方法が提案されている(例えば特開2011−98472号公報参照)。しかし、この方法では炭素粒子の固定強度の確保や炭素粒子による導体層表面の均一な被覆が困難である。   Thus, a method has been proposed in which carbon particles are pressure-bonded to the surface of the conductor layer without using a resin binder (see, for example, JP 2011-98472 A). However, with this method, it is difficult to ensure the fixing strength of the carbon particles and to uniformly coat the surface of the conductor layer with the carbon particles.

特開2011−98472号公報JP 2011-98472 A

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、導電性粒子の導体層への固定強度及び均一性が格段に向上する電極及びその製造方法、並びにこの電極を用いた蓄電素子の提供を目的とする。   The present invention has been made based on the above-described circumstances, and an electrode in which the strength and uniformity of fixing conductive particles to a conductor layer are remarkably improved, a method for manufacturing the same, and a storage element using the electrode The purpose is to provide.

上記課題を解決するためになされた発明は、導体層と、活物質層と、前記導体層と前記活物質層との間に形成され、前記導体層の表面の少なくとも一部を被覆する中間層とを備え、前記中間層は導電性粒子と非導電性無機粒子とを含有し、前記導電性粒子の外面が前記非導電性無機粒子で被覆されている電極である。   The invention made in order to solve the above problems includes a conductor layer, an active material layer, and an intermediate layer formed between the conductor layer and the active material layer and covering at least a part of the surface of the conductor layer. And the intermediate layer includes conductive particles and non-conductive inorganic particles, and an outer surface of the conductive particles is coated with the non-conductive inorganic particles.

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、導体層と、活物質層と、前記導体層と前記活物質層との間に形成され、前記導体層の表面の少なくとも一部を被覆する中間層を備える電極の製造方法であって、前記導体層の表面の少なくとも一部に導電性粒子及び非導電性無機粒子を擦り付ける工程を備え、前記導電性粒子の外面が前記非導電性無機粒子で被覆されていることを特徴とする。   Still another invention made in order to solve the above-mentioned problems is a conductor layer, an active material layer, and formed between the conductor layer and the active material layer, covering at least a part of the surface of the conductor layer. A method for producing an electrode comprising an intermediate layer, comprising a step of rubbing conductive particles and non-conductive inorganic particles on at least a part of the surface of the conductor layer, wherein an outer surface of the conductive particles is the non-conductive inorganic layer It is characterized by being coated with particles.

ここで、「導電性」とは、JIS−H−0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が107Ω・cm以下であることを意味し、「非導電性」とは、上記体積抵抗率が107Ω・cm超であることを意味する。「算術平均粗さRa」とは、JIS−B−0601(2001年)に準拠し、カットオフ値(λc)0.25mm、評価長さ(l)150μmで測定される算術平均粗さを意味する。   Here, “conductive” means that the volume resistivity measured in accordance with JIS-H-0505 (1975) is 107 Ω · cm or less, and “nonconductive” It means that the volume resistivity is over 107 Ω · cm. “Arithmetic mean roughness Ra” means arithmetic mean roughness measured in accordance with JIS-B-0601 (2001) with a cutoff value (λc) of 0.25 mm and an evaluation length (l) of 150 μm. To do.

本発明の電極は、導電性粒子の導体層への固定強度及び均一性が格段に向上する。また、本発明の電極の製造方法は、導電性粒子の導体層への固定強度及び均一性が格段に向上した電極が得られる。さらに、本発明の蓄電素子は、導体層と活物質層との界面における接触抵抗を低減できる。   In the electrode of the present invention, the fixing strength and uniformity of the conductive particles to the conductor layer are remarkably improved. In addition, the electrode manufacturing method of the present invention can provide an electrode in which the fixing strength and uniformity of the conductive particles to the conductor layer are remarkably improved. Furthermore, the electricity storage device of the present invention can reduce the contact resistance at the interface between the conductor layer and the active material layer.

図1は、本発明の一実施形態における電極を示す模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an electrode in one embodiment of the present invention. 図2は、図1の模式的部分拡大図である。FIG. 2 is a schematic partial enlarged view of FIG. 図3は、導電性粒子の接触角を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic view for explaining the contact angle of the conductive particles. 図4は、本発明の一実施形態における電極の製造方法の一工程を示す模式的斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing one step of the electrode manufacturing method according to one embodiment of the present invention. 図5は、本発明の一実施形態における蓄電素子を示す模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a power storage element according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明に係る電極、この電極の製造方法及びこの電極を用いた蓄電素子の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。   Hereinafter, embodiments of an electrode according to the present invention, a method for manufacturing the electrode, and a storage element using the electrode will be described in detail with reference to the drawings.

[電極]
図1は、電極の最低構造単位を示すものである。図1に示す電極1は、集電用の導体層2と、この導体層2の表面の少なくとも一部を被覆する中間層3と、上記導体層2及び中間層3を含む積層体の中間層3側に積層される活物質層4とを備える。なお、これらの導体層2及び中間層3は、いわゆる集電体を構成する。
[electrode]
FIG. 1 shows the lowest structural unit of an electrode. An electrode 1 shown in FIG. 1 includes a current collecting conductor layer 2, an intermediate layer 3 covering at least a part of the surface of the conductor layer 2, and an intermediate layer of a laminate including the conductor layer 2 and the intermediate layer 3. And an active material layer 4 laminated on the 3 side. The conductor layer 2 and the intermediate layer 3 constitute a so-called current collector.

<導体層>
導体層2は、導電性を有する層である。導体層2の材質としては、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、導電性の高さとコストとのバランスからアルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金が好ましい。また、導体層2の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、導体層2としてはアルミニウム箔又は銅箔が好ましい。
<Conductor layer>
The conductor layer 2 is a conductive layer. As a material of the conductor layer 2, a metal such as aluminum, copper, iron, nickel, or an alloy thereof is used. Among these, aluminum, an aluminum alloy, copper, and a copper alloy are preferable from the balance between high conductivity and cost. Moreover, as a formation form of the conductor layer 2, foil, a vapor deposition film, etc. are mentioned, A foil is preferable from the surface of cost. That is, the conductor layer 2 is preferably an aluminum foil or a copper foil.

なお、アルミニウム又はアルミニウム合金は、当該電極1を蓄電素子の正極又は負極、或いはキャパシタ電極に用いる場合に好適に使用でき、銅又は銅合金は、当該電極1を蓄電素子の負極に用いる場合に好適に使用できる。アルミニウム又はアルミニウム合金としては、JIS−H−4000(2014年)に規定されるA1085P、A3003P等が例示できる。また、銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。   Aluminum or an aluminum alloy can be suitably used when the electrode 1 is used as a positive electrode or a negative electrode of a power storage element or a capacitor electrode, and copper or a copper alloy is suitable when the electrode 1 is used as a negative electrode of a power storage element. Can be used for Examples of aluminum or aluminum alloy include A1085P and A3003P defined in JIS-H-4000 (2014). Examples of the copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil.

導体層2の平均厚さの下限としては、5μmが好ましく、10μmがより好ましい。一方、導体層2の平均厚さの上限としては、50μmが好ましく、40μmがより好ましい。導体層2の平均厚さが上記下限より小さい場合、導体層2の強度が不足し、当該電極1の形成が困難になるおそれがある。逆に、導体層2の平均厚さが上記上限を超える場合、蓄電素子の厚さを一定に収めるために他の構成要素の厚さが不足するおそれがある。   The lower limit of the average thickness of the conductor layer 2 is preferably 5 μm and more preferably 10 μm. On the other hand, the upper limit of the average thickness of the conductor layer 2 is preferably 50 μm, and more preferably 40 μm. When the average thickness of the conductor layer 2 is smaller than the above lower limit, the strength of the conductor layer 2 is insufficient, and it may be difficult to form the electrode 1. On the other hand, when the average thickness of the conductor layer 2 exceeds the above upper limit, the thickness of the other constituent elements may be insufficient to keep the thickness of the power storage element constant.

なお、「平均厚さ」とは、任意の十点において測定した厚さの平均値をいう。なお、以下において他の部材等に対して「平均厚さ」という場合にも同様に定義される。   The “average thickness” means an average value of thicknesses measured at arbitrary ten points. In the following description, the term “average thickness” is defined similarly for other members.

導体層2は、図2に示すように表面が粗面化されていることが好ましい。具体的には、導体層2表面のうち中間層3が被覆する面における算術平均粗さRaの下限としては、0.05μmが好ましく、0.1μmがより好ましく、0.8μmがさらに好ましい。一方、上記算術平均粗さRaの上限としては、4μmが好ましく、2μmがより好ましい。導体層2の算術平均粗さRaを上記範囲とすることで、擦り付け等により導体層2の付着、ひいては中間層3の均一な形成が容易になる。上記算術平均粗さRaが上記下限より小さい場合、導電性粒子6が導体層2の表面に担持され難くなり、導体層2表面の導電性粒子6の固定強度が低下するおそれがある。逆に、上記算術平均粗さRaが上記上限を超える場合、導電性粒子6が導体層2の表面の凹凸を均一に埋められず、均質な中間層3を形成できないおそれがある。なお、圧延箔の場合、別途粗面化処理を行わなくとも圧延条件により算術平均粗さRaを上記範囲に調整できる。   The conductor layer 2 preferably has a roughened surface as shown in FIG. Specifically, the lower limit of the arithmetic average roughness Ra on the surface of the conductor layer 2 covered by the intermediate layer 3 is preferably 0.05 μm, more preferably 0.1 μm, and even more preferably 0.8 μm. On the other hand, the upper limit of the arithmetic average roughness Ra is preferably 4 μm, and more preferably 2 μm. By setting the arithmetic average roughness Ra of the conductor layer 2 within the above range, the conductor layer 2 can be easily attached by rubbing or the like, and thus the intermediate layer 3 can be uniformly formed. When the arithmetic average roughness Ra is smaller than the lower limit, the conductive particles 6 are hardly supported on the surface of the conductor layer 2, and the fixing strength of the conductive particles 6 on the surface of the conductor layer 2 may be reduced. On the other hand, when the arithmetic average roughness Ra exceeds the upper limit, the conductive particles 6 may not be able to uniformly fill the unevenness of the surface of the conductor layer 2, and the homogeneous intermediate layer 3 may not be formed. In the case of a rolled foil, the arithmetic average roughness Ra can be adjusted to the above range depending on the rolling conditions without performing a separate roughening treatment.

また、導体層2表面における深さ1μm以上の窪み8の平均径の下限としては、3μmが好ましく、5μmがより好ましい。一方、上記窪み8の平均径の上限としては、18μmが好ましく、15μmがより好ましい。上記窪み8の平均径が上記下限より小さい場合、導電性粒子6が導体層2の表面に担持され難くなるおそれがある。逆に、上記窪み8の平均径が上記上限を超える場合、均質な中間層3を形成できないおそれがある。ここで、「導体層の表面の深さ1μm以上の窪み8の平均径」とは、深さ1μm以上の窪みを5個抽出し、これらの窪みの電子顕微鏡で観察した真円換算径(等面積円の直径)を平均した値を意味する。   Moreover, as a minimum of the average diameter of the hollow 8 of the depth of 1 micrometer or more in the conductor layer 2 surface, 3 micrometers is preferable and 5 micrometers is more preferable. On the other hand, the upper limit of the average diameter of the recess 8 is preferably 18 μm, and more preferably 15 μm. When the average diameter of the recess 8 is smaller than the lower limit, the conductive particles 6 may be difficult to be supported on the surface of the conductor layer 2. On the other hand, when the average diameter of the recess 8 exceeds the upper limit, the homogeneous intermediate layer 3 may not be formed. Here, the “average diameter of the recesses 8 having a depth of 1 μm or more on the surface of the conductor layer” means that five recesses having a depth of 1 μm or more are extracted and the diameters of round circles (such as etc.) observed by an electron microscope of these recesses are extracted. It means the average value of the diameter of the area circle.

また、中間層3及び活物質層4との密着性を向上させるために、導体層2の表面にカップリング剤の塗布等の表面処理を行ってもよい。   In order to improve the adhesion between the intermediate layer 3 and the active material layer 4, a surface treatment such as application of a coupling agent may be performed on the surface of the conductor layer 2.

<中間層>
中間層3は、導体層2の表面の被覆層であり、導電性粒子6と非導電性無機粒子7とを含有する。樹脂製バインダーの膨潤による抵抗増大を抑制する観点から、中間層3は樹脂製バインダーを実質的に含まないことが好ましい。なお、「樹脂製バインダー」とは、樹脂を主成分とするバインダーを意味する。ここで、「主成分」とは、50質量%以上含まれる成分を意味し、より好ましくは90質量%以上含まれる成分である。
<Intermediate layer>
The intermediate layer 3 is a coating layer on the surface of the conductor layer 2 and contains conductive particles 6 and nonconductive inorganic particles 7. From the viewpoint of suppressing an increase in resistance due to swelling of the resin binder, it is preferable that the intermediate layer 3 does not substantially contain a resin binder. The “resin binder” means a binder mainly composed of a resin. Here, the “main component” means a component contained in an amount of 50% by mass or more, more preferably a component contained in an amount of 90% by mass or more.

(導電性粒子)
導電性粒子6は、図2に示すように導体層2の表面の窪み8を埋めるように導体層2を被覆している。この導電性粒子6としては、導電性の高い粒子が好ましい。導電性粒子6の体積抵抗率は107Ω・cm以下であり、10−1Ω・cm以下が好ましい。この導電性粒子6としては、ニッケル、銀、金等の金属を主成分とする粒子や、炭素を主成分とする粒子などを用いることができる。導電性粒子6としては、これらの中でも炭素を主成分とする炭素粒子が好ましい。炭素粒子の具体例としては、天然又は人造の黒鉛や、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラックなどが挙げられる。導電性粒子6は、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Conductive particles)
As shown in FIG. 2, the conductive particles 6 cover the conductor layer 2 so as to fill the depressions 8 on the surface of the conductor layer 2. The conductive particles 6 are preferably highly conductive particles. The volume resistivity of the conductive particles 6 is 107 Ω · cm or less, preferably 10 −1 Ω · cm or less. As the conductive particles 6, particles mainly composed of a metal such as nickel, silver, and gold, particles mainly composed of carbon, and the like can be used. Among these, the conductive particles 6 are preferably carbon particles mainly composed of carbon. Specific examples of the carbon particles include natural or artificial graphite, carbon black such as furnace black, acetylene black, and ketjen black. The conductive particles 6 may be used in combination of two or more.

また、導電性粒子6は薄片状であることが好ましい。ここで、「薄片状」とは、板状、シート状、フレーク状、又は鱗片状と呼ばれる形状を包含する概念であり、厚みに対する幅及び長さの比が比較的大きな形状を意味する。   Moreover, it is preferable that the electroconductive particle 6 is flaky. Here, the “flaky shape” is a concept including a shape called a plate shape, a sheet shape, a flake shape, or a scale shape, and means a shape having a relatively large ratio of width and length to thickness.

導電性粒子6の平均長径の下限としては、2.5μmが好ましく、5μmがより好ましい。一方、導電性粒子6の平均長径の上限としては、15μmが好ましく、10μmがより好ましい。導電性粒子6の平均長径が上記下限より小さい場合、導体層2を被覆し難くなるおそれがある。逆に、導電性粒子6の平均長径が上記上限を超える場合、均質な中間層3の形成が困難になるおそれがある。ここで、「導電性粒子の平均長径」とは、以下の手順で得られる値を意味する。まず、例えば倍率が2000倍以上10000倍以下のSEM画像を用いて中間層の断面を観察し、導体層と接点を持つ導電性粒子を5個選択する。次に、選択した導電性粒子について、最大幅に近い部分の長さを5回測定し、これらの測定値の偏差(5回の測定値の平均値と各測定値との差)が平均値の10%以内となるまで測定を繰り返す。この作業を5個の導電性粒子毎に行い、最終的に得られる5個の導電性粒子の計測値の平均値を平均したものを導電性粒子の平均長径とする。   The lower limit of the average major axis of the conductive particles 6 is preferably 2.5 μm and more preferably 5 μm. On the other hand, the upper limit of the average major axis of the conductive particles 6 is preferably 15 μm and more preferably 10 μm. When the average major axis of the conductive particles 6 is smaller than the lower limit, it may be difficult to cover the conductor layer 2. On the other hand, when the average major axis of the conductive particles 6 exceeds the upper limit, it may be difficult to form the homogeneous intermediate layer 3. Here, the “average major axis of the conductive particles” means a value obtained by the following procedure. First, for example, a cross section of the intermediate layer is observed using an SEM image having a magnification of 2000 to 10,000, and five conductive particles having a conductor layer and a contact point are selected. Next, for the selected conductive particles, the length of the portion near the maximum width is measured five times, and the deviation of these measured values (the difference between the average value of the five measured values and each measured value) is the average value. Repeat the measurement until it is within 10%. This operation is performed for every five conductive particles, and the average of the measured values of the five finally obtained conductive particles is taken as the average major axis of the conductive particles.

導電性粒子6の導体層2との平均接触角度の下限は、通常0°である。一方、導電性粒子6の導体層2との平均接触角度の上限としては、50°が好ましく、30°がより好ましい。導電性粒子6の導体層2との平均接触角度が上記上限を超える場合、導体層2を均質に被覆できないおそれがある。ここで、「導電性粒子の導体層との平均接触角度」とは、以下の手順で得られる値を意味する。まず、例えば倍率が2000倍以上10000倍以下のSEM画像を用いて中間層の断面を観察し、導体層と接点を持つ導電性粒子を5個選択する。次に、選択した各導電性粒子について、図3に示すように導電性粒子6と導体層2との任意の接点Pの近傍を拡大し、接点P近傍での導体層2の表面の接線Lと導電性粒子6の長径方向の中心線Mとの成す角度(鋭角)を5回測定し、これらの測定値の偏差(5回の測定値の平均値と各測定値との差)が平均値の10%以内となるまで測定を繰り返す。この作業を5個の導電性粒子毎に行い、最終的に得られる5個の導電性粒子の計測値の平均値を平均したものを導電性粒子の導体層との平均接触角度とする。   The lower limit of the average contact angle of the conductive particles 6 with the conductor layer 2 is usually 0 °. On the other hand, the upper limit of the average contact angle of the conductive particles 6 with the conductor layer 2 is preferably 50 ° and more preferably 30 °. When the average contact angle of the conductive particles 6 with the conductor layer 2 exceeds the upper limit, the conductor layer 2 may not be uniformly coated. Here, “the average contact angle of the conductive particles with the conductor layer” means a value obtained by the following procedure. First, for example, a cross section of the intermediate layer is observed using an SEM image having a magnification of 2000 to 10,000, and five conductive particles having a conductor layer and a contact point are selected. Next, for each selected conductive particle, the vicinity of an arbitrary contact P between the conductive particle 6 and the conductor layer 2 is enlarged as shown in FIG. 3, and the tangent L of the surface of the conductor layer 2 in the vicinity of the contact P is obtained. And the angle (acute angle) formed by the center line M in the major axis direction of the conductive particles 6 is measured five times, and the deviation of these measured values (the difference between the average value of the five measured values and each measured value) is the average. Repeat the measurement until it is within 10% of the value. This operation is performed for every five conductive particles, and the average of the measured values of the finally obtained five conductive particles is defined as the average contact angle with the conductive layer of the conductive particles.

導電性粒子6が薄片状の場合、その長側面が導体層2の表面に沿うよう配設されることが好ましい。これにより、接触抵抗の低減効果を促進することができる。なお、「長側面」とは、導電性粒子6の厚み方向に延在する面のうち、厚み方向と直交する方向の長さが他の面よりも大きい面を意味する。   In the case where the conductive particles 6 are in the form of flakes, it is preferable that the long side surface is disposed along the surface of the conductor layer 2. Thereby, the reduction effect of contact resistance can be promoted. The “long side surface” means a surface having a length in a direction orthogonal to the thickness direction that is longer than the other surfaces among the surfaces extending in the thickness direction of the conductive particles 6.

導電性粒子6のアスペクト比の下限としては、1が好ましく、2がより好ましい。一方、導電性粒子6のアスペクト比の上限としては、100が好ましく、80がより好ましい。導電性粒子6のアスペクト比が上記下限より小さい場合、導体層2を均一に被覆し難くなるおそれがある。逆に、導電性粒子6のアスペクト比が上記上限を超える場合、導電性粒子6が脆くなることで中間層3の形成中に分断され、導体層2を均一に被覆し難くなるおそれがある。ここで、「導電性粒子のアスペクト比」とは、導体層と接点を持つ5個の導電性粒子の長径を短径で除した値の平均値を意味し、「短径」とは、導電性粒子の長径方向と直交する方向の長さについて長径と同様の手順で算出される値を意味する。   As a minimum of the aspect-ratio of the electroconductive particle 6, 1 is preferable and 2 is more preferable. On the other hand, the upper limit of the aspect ratio of the conductive particles 6 is preferably 100 and more preferably 80. When the aspect ratio of the conductive particles 6 is smaller than the lower limit, it may be difficult to uniformly coat the conductor layer 2. On the other hand, when the aspect ratio of the conductive particles 6 exceeds the above upper limit, the conductive particles 6 become fragile, so that they are divided during the formation of the intermediate layer 3 and it is difficult to uniformly coat the conductor layer 2. Here, the “aspect ratio of conductive particles” means an average value of values obtained by dividing the major axis of five conductive particles having a conductor layer and a contact point by the minor axis, and “minor axis” means the conductive axis. It means a value calculated in the same procedure as the major axis for the length in the direction perpendicular to the major axis direction of the particles.

中間層3における導電性粒子6の含有量の下限としては、55質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、65質量%がさらに好ましい。一方、導電性粒子6の含有量の上限としては、98質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、80質量%がさらに好ましい。中間層3の導電性粒子6の含有量を上記範囲とすることで、導体層2と活物質層4との界面の接触抵抗の低減作用、及び導電性粒子6の固着強度の向上作用を容易かつ確実に発揮できる。導電性粒子6の含有量が上記下限より小さい場合、導体層2と活物質層4との接触抵抗の低減効果が不十分となるおそれがある。逆に、導電性粒子6の含有量が上記上限を超える場合、非導電性無機粒子7の含有量が低下するため導電性粒子6の固定強度が不十分となるおそれがある。   As a minimum of content of electroconductive particle 6 in middle class 3, 55 mass% is preferred, 60 mass% is more preferred, and 65 mass% is still more preferred. On the other hand, as an upper limit of content of the electroconductive particle 6, 98 mass% is preferable, 90 mass% is more preferable, and 80 mass% is further more preferable. By making the content of the conductive particles 6 in the intermediate layer 3 in the above range, the effect of reducing the contact resistance at the interface between the conductor layer 2 and the active material layer 4 and the effect of improving the fixing strength of the conductive particles 6 are facilitated. And can be demonstrated reliably. When content of the electroconductive particle 6 is smaller than the said minimum, there exists a possibility that the reduction effect of the contact resistance of the conductor layer 2 and the active material layer 4 may become inadequate. On the other hand, when the content of the conductive particles 6 exceeds the above upper limit, the content of the nonconductive inorganic particles 7 is decreased, so that the fixing strength of the conductive particles 6 may be insufficient.

(非導電性無機粒子)
中間層3が含有する非導電性無機粒子7は、導電性粒子6を導体層2に固定する役割を果たす。この非導電性無機粒子7としては、導電性ができるだけ小さい無機粒子が好ましい。非導電性無機粒子7の体積抵抗率は107Ω・cm超であり、1010Ω・cm超が好ましい。また、非導電性無機粒子7としては、室温(20℃)以上150℃以下の範囲で分解しないものが好ましい。
(Non-conductive inorganic particles)
The nonconductive inorganic particles 7 contained in the intermediate layer 3 serve to fix the conductive particles 6 to the conductor layer 2. The non-conductive inorganic particles 7 are preferably inorganic particles that have as little conductivity as possible. The volume resistivity of the non-conductive inorganic particles 7 is over 107 Ω · cm, preferably over 1010 Ω · cm. Moreover, as the nonelectroconductive inorganic particle 7, what does not decompose | disassemble in the range of room temperature (20 degreeC) or more and 150 degrees C or less is preferable.

非導電性無機粒子7としては、金属の酸化物、窒化物、ハロゲン化物、無機酸塩、有機酸塩や、鉱物等が挙げられる。具体的には、ジルコニア、マグネシア、アルミナ、セリア、イットリア、シリカ、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化ランタン、酸化マンガン等の金属酸化物;オキシ塩化ジルコニウム、ヒドロキシ塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウムアンモニウム、プロピオン酸ジルコニウム等のジルコニウム化合物;窒化チタン、チタン酸カリウム等のチタン化合物;硫酸アルミニウム等のアルミニウム化合物;シリコンカーバイド、窒化ケイ素、アルコキシシラン、アルコキシシランの鉱酸による部分加水分解生成物、珪藻土、珪砂、ガラス等のケイ素化合物;ケイ酸塩鉱物などが挙げられる。これらの中でもケイ酸塩鉱物が好ましい。   Examples of the non-conductive inorganic particles 7 include metal oxides, nitrides, halides, inorganic acid salts, organic acid salts, and minerals. Specifically, metal oxides such as zirconia, magnesia, alumina, ceria, yttria, silica, zinc oxide, iron oxide, titanium oxide, calcium oxide, lanthanum oxide, and manganese oxide; zirconium oxychloride, hydroxyzirconium chloride, zirconium nitrate Zirconium compounds such as zirconium sulfate, zirconium acetate, ammonium zirconium carbonate and zirconium propionate; titanium compounds such as titanium nitride and potassium titanate; aluminum compounds such as aluminum sulfate; ores of silicon carbide, silicon nitride, alkoxysilane and alkoxysilane Examples thereof include partial hydrolysis products with acids, silicon compounds such as diatomaceous earth, silica sand, and glass; silicate minerals and the like. Of these, silicate minerals are preferred.

また、導電性粒子6の固着強度を高める観点から、非導電性無機粒子7は層状であることが好ましい。層状ケイ酸塩鉱物としては、例えばカオリナイト、ハロイサイト、ベントナイト、モンモリナイト等が挙げられる。このように非導電性無機粒子7として層状ケイ酸塩鉱物を用いることで、容易かつ確実に導電性粒子6の固着強度の向上作用を促進することができる。   Further, from the viewpoint of increasing the fixing strength of the conductive particles 6, the nonconductive inorganic particles 7 are preferably layered. Examples of the layered silicate mineral include kaolinite, halloysite, bentonite, and montmorillonite. Thus, by using a layered silicate mineral as the non-conductive inorganic particles 7, the effect of improving the fixing strength of the conductive particles 6 can be easily and reliably promoted.

非導電性無機粒子7の平均粒径の下限としては、0.001μmが好ましく、0.01μmがより好ましく、0.1μmがさらに好ましい。一方、非導電性無機粒子7の平均粒径の上限としては、10μmが好ましく、5μmがより好ましく、2μmがさらに好ましい。非導電性無機粒子7の平均粒径が上記下限より小さい場合、導電性粒子6同士の接点が少なくなり導体層2と活物質層4との接触抵抗の低減効果が不十分となるおそれがある。逆に、非導電性無機粒子7の平均粒径が上記上限を超える場合、非導電性無機粒子7の被覆による導電性粒子6の固着強度の向上が不十分となるおそれがある。ここで、「平均粒径」とは、JIS−Z−8815(2013年)に準拠し、粒子を溶媒で希釈した希釈液に対しレーザ回折・散乱法により測定した粒径分布に基づき、JIS−Z−8819−2(2001年)に準拠し計算される体積基準積算分布が50%となる値を意味する。   The lower limit of the average particle diameter of the non-conductive inorganic particles 7 is preferably 0.001 μm, more preferably 0.01 μm, and further preferably 0.1 μm. On the other hand, the upper limit of the average particle size of the non-conductive inorganic particles 7 is preferably 10 μm, more preferably 5 μm, and even more preferably 2 μm. When the average particle size of the non-conductive inorganic particles 7 is smaller than the lower limit, the contact between the conductive particles 6 is reduced, and the effect of reducing the contact resistance between the conductor layer 2 and the active material layer 4 may be insufficient. . On the other hand, when the average particle diameter of the nonconductive inorganic particles 7 exceeds the above upper limit, there is a possibility that improvement of the fixing strength of the conductive particles 6 by the coating of the nonconductive inorganic particles 7 may be insufficient. Here, the “average particle diameter” is based on JIS-Z-8815 (2013), based on the particle size distribution measured by a laser diffraction / scattering method with respect to a diluted solution obtained by diluting particles with a solvent. It means a value at which the volume-based cumulative distribution calculated according to Z-8819-2 (2001) is 50%.

導電性粒子6の外面が非導電性無機粒子7で被覆されている。このように非導電性無機粒子7により導電性粒子6を被覆することで、導電性粒子6の導体層2の表面への固定強度及び均一性が格段に向上できる。また、非導導電性無機粒子7を用いて導電性粒子6どうしの密着性を確保することで、樹脂バインダーを含有しない、もしくは、樹脂バインダーの量を極力低減することができるので、中間層3の抵抗を低減することができる。なお、上記の被覆されている形態は、非導電性無機粒子7の一部が導電性粒子6の表面に埋没している形態も含む。また、非導電性無機粒子7が層を形成し、その層の内部に導電性粒子6が分散している形態も、導電性粒子6の外面が非導電性無機粒子7で被覆されている形態に含まれる。   The outer surface of the conductive particles 6 is covered with non-conductive inorganic particles 7. By covering the conductive particles 6 with the non-conductive inorganic particles 7 in this way, the fixing strength and uniformity of the conductive particles 6 on the surface of the conductor layer 2 can be significantly improved. Moreover, since the non-conductive inorganic particles 7 are used to secure the adhesion between the conductive particles 6, the resin binder is not contained or the amount of the resin binder can be reduced as much as possible. The resistance can be reduced. Note that the coated form includes a form in which a part of the non-conductive inorganic particles 7 is buried in the surface of the conductive particles 6. Moreover, the form in which the nonconductive inorganic particles 7 form a layer and the conductive particles 6 are dispersed inside the layer is the form in which the outer surface of the conductive particles 6 is covered with the nonconductive inorganic particles 7. include.

非導電性無機粒子7が導電性粒子6の表面を被覆する面積割合(被覆率)は、30%以上が好ましく、さらには、70%以上が好ましい。上記被覆率が70%以上とすることで、導電性粒子6どうしの密着性および導電性粒子6と導電層2との密着性を確実にすることができる。
一方、接触抵抗低減の観点から、導電性粒子6の表面は非導電性無機粒子7により完全に被覆されずに他の導電性粒子6との接点を有することが好ましく、上記被覆率は90%以下が好ましい。
The area ratio (coverage) that the non-conductive inorganic particles 7 cover the surfaces of the conductive particles 6 is preferably 30% or more, and more preferably 70% or more. When the coverage is 70% or more, the adhesion between the conductive particles 6 and the adhesion between the conductive particles 6 and the conductive layer 2 can be ensured.
On the other hand, from the viewpoint of reducing the contact resistance, the surface of the conductive particles 6 is preferably not completely covered with the non-conductive inorganic particles 7 but has a contact point with other conductive particles 6, and the coverage is 90%. The following is preferred.

中間層3における非導電性無機粒子7の含有量の下限としては、1質量%が好ましく、3質量%がより好ましく、5質量%がさらに好ましい。一方、非導電性無機粒子7の含有量の上限としては、40質量%が好ましく、35質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましい。中間層3の非導電性無機粒子7の含有量を上記範囲とすることで、導体層2と活物質層4との界面の接触抵抗の低減作用、及び導電性粒子6の固着強度の向上作用を容易かつ確実に発揮できる。非導電性無機粒子7の含有量が上記下限より小さい場合、導電性粒子6の固定強度が不十分となるおそれがある。逆に、非導電性無機粒子7の含有量が上記上限を超える場合、導電性粒子6の含有量が低下するため導体層2と活物質層4との接触抵抗の低減効果が不十分となるおそれがある。   The lower limit of the content of the nonconductive inorganic particles 7 in the intermediate layer 3 is preferably 1% by mass, more preferably 3% by mass, and still more preferably 5% by mass. On the other hand, as an upper limit of content of the nonelectroconductive inorganic particle 7, 40 mass% is preferable, 35 mass% is more preferable, and 30 mass% is further more preferable. By making the content of the non-conductive inorganic particles 7 in the intermediate layer 3 within the above range, the contact resistance at the interface between the conductor layer 2 and the active material layer 4 is reduced, and the fixing strength of the conductive particles 6 is improved. Can be demonstrated easily and reliably. When content of the nonelectroconductive inorganic particle 7 is smaller than the said minimum, there exists a possibility that the fixed strength of the electroconductive particle 6 may become inadequate. On the other hand, when the content of the non-conductive inorganic particles 7 exceeds the above upper limit, the content of the conductive particles 6 decreases, so that the effect of reducing the contact resistance between the conductor layer 2 and the active material layer 4 becomes insufficient. There is a fear.

(中間層の構成)
中間層3における導電性粒子6及び非導電性無機粒子7の合計含有量の下限としては、60質量%が好ましく、70質量%がより好ましく、80質量%がさらに好ましく、90質量%が特に好ましい。
(Middle layer structure)
The lower limit of the total content of the conductive particles 6 and the nonconductive inorganic particles 7 in the intermediate layer 3 is preferably 60% by mass, more preferably 70% by mass, further preferably 80% by mass, and particularly preferably 90% by mass. .

中間層3における導電性粒子6の含有量に対する非導電性無機粒子7の含有量の質量比の下限としては、1%が好ましく、3%がより好ましく、5%がさらに好ましい。一方、上記質量比の上限としては、70%が好ましく、60%がより好ましく、50%がさらに好ましい。上記質量比が上記下限よりも小さい場合、導電性粒子6の固定強度が不十分となるおそれがある。逆に、上記質量比が上記上限を超える場合、導体層2と活物質層4との接触抵抗の低減効果が不十分となるおそれがある。   The lower limit of the mass ratio of the content of the nonconductive inorganic particles 7 to the content of the conductive particles 6 in the intermediate layer 3 is preferably 1%, more preferably 3%, and even more preferably 5%. On the other hand, the upper limit of the mass ratio is preferably 70%, more preferably 60%, and even more preferably 50%. When the said mass ratio is smaller than the said minimum, there exists a possibility that the fixed strength of the electroconductive particle 6 may become inadequate. Conversely, when the mass ratio exceeds the upper limit, the effect of reducing the contact resistance between the conductor layer 2 and the active material layer 4 may be insufficient.

導電性粒子6が炭素粒子であり、非導電性無機粒子7がケイ酸塩鉱物である場合、中間層3の導電性粒子6の存在領域において、EPMA(電子線マイクロアナライザ)分析によるCの元素強度が最大となる位置にSiが検出されることが好ましい。つまり、導電性粒子6が存在する位置に非導電性無機粒子7が検出されることが好ましい。これにより、導電性粒子6が非導電性無機粒子7により被覆され、導体層2に固定されていることが担保される。なお、EPMA分析とは、当該電極1の断面に対する電子線の照射により各元素強度を測定することを意味する。   In the case where the conductive particles 6 are carbon particles and the non-conductive inorganic particles 7 are silicate minerals, the element C in the presence region of the conductive particles 6 in the intermediate layer 3 is analyzed by EPMA (electron beam microanalyzer). It is preferable that Si is detected at a position where the intensity is maximum. That is, it is preferable that the non-conductive inorganic particles 7 are detected at positions where the conductive particles 6 exist. Thereby, it is ensured that the conductive particles 6 are covered with the non-conductive inorganic particles 7 and fixed to the conductor layer 2. Note that EPMA analysis means measuring the intensity of each element by irradiating the cross section of the electrode 1 with an electron beam.

また、Cの元素強度が最大となる位置におけるSiに対するCの元素強度比の下限としては、10が好ましく、40がより好ましい。一方、上記元素強度比の上限としては、800が好ましく、500がより好ましい。上記元素強度比が上記下限より小さい場合、導電性粒子6の存在割合が非導電性無機粒子7に対して小さくなり、導体層2と活物質層4との接触抵抗の低減効果が不十分となるおそれがある。逆に、上記元素強度比が上記上限を超える場合、非導電性無機粒子7の存在割合が導電性粒子6に対して小さくなり、導電性粒子6の固定強度が不十分となるおそれがある。   Further, the lower limit of the C element strength ratio with respect to Si at the position where the C element strength is maximum is preferably 10, and more preferably 40. On the other hand, the upper limit of the element strength ratio is preferably 800, and more preferably 500. When the element strength ratio is smaller than the lower limit, the existence ratio of the conductive particles 6 is smaller than the non-conductive inorganic particles 7, and the effect of reducing the contact resistance between the conductor layer 2 and the active material layer 4 is insufficient. There is a risk. On the contrary, when the element strength ratio exceeds the upper limit, the abundance ratio of the non-conductive inorganic particles 7 is small with respect to the conductive particles 6 and the fixing strength of the conductive particles 6 may be insufficient.

さらに、Cの元素強度が最大となる位置におけるSiに対するOの元素強度比の下限としては、0.04が好ましく、1がより好ましい。一方、上記元素強度比の上限としては、100が好ましく、10がより好ましい。上記元素強度比が上記下限より小さい場合又は上記上限を超える場合、導電性粒子6及び非導電性無機粒子7以外の不純物の割合が増加し、導電性粒子6の固定強度が不十分となるおそれや、導体層2と活物質層4との接触抵抗の低減効果が不十分となるおそれがある。   Further, the lower limit of the elemental strength ratio of O to Si at the position where the elemental strength of C is maximum is preferably 0.04 and more preferably 1. On the other hand, the upper limit of the element strength ratio is preferably 100 and more preferably 10. When the element strength ratio is smaller than the lower limit or exceeds the upper limit, the ratio of impurities other than the conductive particles 6 and the non-conductive inorganic particles 7 may increase, and the fixing strength of the conductive particles 6 may be insufficient. In addition, the effect of reducing the contact resistance between the conductor layer 2 and the active material layer 4 may be insufficient.

導体層2に対する中間層3の被覆率の下限としては、1%が好ましく、30%がより好ましく、50%がさらに好ましい。一方、上記被覆率の上限としては、95%が好ましく、90%がより好ましく、80%がさらに好ましい。上記被覆率が上記下限より小さい場合、導体層2と活物質層4との接触抵抗の低減効果が不十分となるおそれがある。逆に、上記被覆率が上記上限を超える場合、製造効率の低下や当該電極1の厚み増加を招来するおそれがある。ここで、「導体層に対する中間層の被覆率」とは、導体層の表面のうち中間層に被覆されている領域の導体層の表面全体に対する面積割合を意味し、中間層が導体層の両面に被覆される場合は一方の表面での値を意味する。   As a minimum of the coverage of intermediate layer 3 to conductor layer 2, 1% is preferred, 30% is more preferred, and 50% is still more preferred. On the other hand, the upper limit of the coverage is preferably 95%, more preferably 90%, and even more preferably 80%. When the said coverage is smaller than the said minimum, there exists a possibility that the reduction effect of the contact resistance of the conductor layer 2 and the active material layer 4 may become inadequate. On the contrary, when the said coverage exceeds the said upper limit, there exists a possibility of causing the fall of manufacturing efficiency and the thickness increase of the said electrode 1. Here, the “coverage ratio of the intermediate layer to the conductor layer” means the area ratio of the surface of the conductor layer covered by the intermediate layer to the entire surface of the conductor layer. When it is coated, it means the value on one surface.

中間層3の目付量(塗工量)の下限としては、0.1g/m2が好ましく、0.5g/m2がより好ましい。一方、中間層3の目付量の上限としては、2g/m2が好ましく、1.2g/m2がより好ましい。中間層3の目付量が上記下限より小さい場合、中間層3による接触抵抗の低減効果が不十分となるおそれがある。逆に、中間層3の目付量が上記上限を超える場合、製造効率の低下や当該電極1の厚み増加を招来するおそれがある。   The lower limit of the weight per unit area (coating amount) of the intermediate layer 3 is preferably 0.1 g / m2, and more preferably 0.5 g / m2. On the other hand, the upper limit of the basis weight of the intermediate layer 3 is preferably 2 g / m2, and more preferably 1.2 g / m2. When the basis weight of the intermediate layer 3 is smaller than the lower limit, the contact resistance reducing effect of the intermediate layer 3 may be insufficient. On the other hand, when the weight per unit area of the intermediate layer 3 exceeds the upper limit, there is a risk that the manufacturing efficiency is lowered and the thickness of the electrode 1 is increased.

中間層3の平均厚さの下限としては、0.1μmが好ましく、0.5μmがより好ましく、0.8μmがさらに好ましい。一方、中間層3の平均厚さの上限としては、10μmが好ましく、5μmがより好ましい。中間層3の平均厚さが上記下限より小さい場合、中間層3による接触抵抗の低減効果が不十分となるおそれがある。逆に、中間層3の平均厚さが上記上限を超える場合、製造効率の低下を招来するおそれがある。   The lower limit of the average thickness of the intermediate layer 3 is preferably 0.1 μm, more preferably 0.5 μm, and even more preferably 0.8 μm. On the other hand, the upper limit of the average thickness of the intermediate layer 3 is preferably 10 μm and more preferably 5 μm. When the average thickness of the intermediate layer 3 is smaller than the lower limit, the effect of reducing the contact resistance by the intermediate layer 3 may be insufficient. On the other hand, when the average thickness of the intermediate layer 3 exceeds the above upper limit, the production efficiency may be reduced.

<活物質層>
活物質層4は、活物質粒子を含むいわゆる合材から形成される。また、活物質層4を形成する合材は、必要に応じて導電剤、バインダー、増粘剤等の任意成分を含む。
<Active material layer>
The active material layer 4 is formed of a so-called composite material containing active material particles. Moreover, the composite material which forms the active material layer 4 contains arbitrary components, such as a electrically conductive agent, a binder, and a thickener, as needed.

(活物質粒子)
活物質層4に含まれる活物質粒子としては、蓄電素子に通常用いられる公知のものが使用できる。当該電極1をリチウムイオン二次電池の正極に用いる場合、活物質粒子としては、リチウムイオンを吸蔵及び離脱することができる活物質の紛体が用いられる。具体的な活物質としては、一般式Li1−aM1O2(0≦a≦1、M1はNi、Mn、Ti、Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Al、Ge、Sn、Mg、Mo又はZr)で表される化合物、一般式Li1−aNixM2yM3zO2(0≦a≦1、M2、M3はMn、Ti、Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Al、Ge、Sn、Mg、Mo又はZrで、かつM2≠M3、x+y+z=1、0<x≦1、0≦y<1、0≦z<1)、一般式LiM4PO4(M4はMn、Fe又はCo)で表される化合物、一般式LibM52O4(M5は遷移金属、0≦b≦2)で表される化合物等が挙げられる。また、上記一般式Li1−aNixM2yM3zO2で表される化合物のうち、LiNixMnyCozO2(x+y+z=1、0<x<1、0<y<1、0<z<1)で表される化合物がさらに好ましい。
(Active material particles)
As the active material particles contained in the active material layer 4, known particles that are usually used for power storage elements can be used. When the electrode 1 is used for a positive electrode of a lithium ion secondary battery, an active material powder capable of inserting and extracting lithium ions is used as the active material particles. As a specific active material, general formula Li1-aM1O2 (0 ≦ a ≦ 1, M1 is Ni, Mn, Ti, Cr, Fe, Co, Cu, Zn, Al, Ge, Sn, Mg, Mo, or Zr) A compound represented by the general formula Li1-aNixM2yM3zO2 (0 ≦ a ≦ 1, M2, M3 are Mn, Ti, Cr, Fe, Co, Cu, Zn, Al, Ge, Sn, Mg, Mo or Zr, and M2 ≠ M3, x + y + z = 1, 0 <x ≦ 1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ z <1), a compound represented by the general formula LiM4PO4 (M4 is Mn, Fe or Co), a general formula LibM52O4 (M5) Are transition metals, compounds represented by 0 ≦ b ≦ 2), and the like. Of the compounds represented by the general formula Li1-aNixM2yM3zO2, compounds represented by LiNixMnyCozO2 (x + y + z = 1, 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <1) are more preferable.

上記一般式で表される化合物の具体例としては、例えばコバルト酸リチウム(LiCoO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、Co−Mn−Niの3元系リチウム化合物(LiNixMnyCozO2)、オリビン系リチウム化合物(LiFePO4)等を挙げることができる。   Specific examples of the compound represented by the above general formula include, for example, lithium cobaltate (LiCoO2), lithium manganate (LiMn2O4), lithium nickelate (LiNiO2), and Co—Mn—Ni ternary lithium compound (LiNixMnyCozO2). And olivine-based lithium compound (LiFePO4).

また、蓄電素子の正極に用いる場合の活物質としては、MnO2、FeO2、TiO2等のほか、上記一般式で表される化合物以外のV2O5、V6O13、TiS2等の金属カルコゲン化物や、上述した化合物の複合酸化物等も用いることができる。   Moreover, as an active material in the case of using for the positive electrode of an electrical storage element, in addition to MnO2, FeO2, TiO2, etc., metal chalcogenides such as V2O5, V6O13, TiS2, etc. other than the compounds represented by the above general formula, A composite oxide or the like can also be used.

蓄電素子の正極に用いる場合の活物質粒子は、中空構造や層状構造を有することが好ましい。   The active material particles used for the positive electrode of the energy storage device preferably have a hollow structure or a layered structure.

一方、当該電極1をリチウムイオン二次電池の負極に用いる場合、活物質粒子としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる活物質の紛体が用いられる。具体的な活物質としては、例えばリチウム、リチウム合金(リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム等)等の金属、金属酸化物、ポリリン酸化合物、グラファイト、非晶質カーボン等の炭素材料などが挙げられる。   On the other hand, when the electrode 1 is used for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, an active material powder capable of inserting and extracting lithium ions is used as the active material particles. Specific examples of the active material include metals such as lithium and lithium alloys (lithium-aluminum, lithium-lead, lithium-tin, lithium-aluminum-tin, lithium-gallium, etc.), metal oxides, polyphosphate compounds, and graphite. And carbon materials such as amorphous carbon.

さらに、当該電極1をキャパシタ電極に用いる場合、活物質粒子を構成する活物質としては、金属酸化物、グラファイト、非晶質カーボン等の炭素材料などが挙げられる。   Furthermore, when the electrode 1 is used for a capacitor electrode, examples of the active material constituting the active material particles include carbon materials such as metal oxide, graphite, and amorphous carbon.

なお、蓄電素子の正極又は負極に用いる活物質粒子は上述した二種以上を混合して用いてもよい。   Note that the active material particles used for the positive electrode or the negative electrode of the power storage element may be used in a mixture of two or more kinds described above.

活物質粒子の平均粒径の下限としては、0.1μmが好ましく、1μmがより好ましい。一方、活物質粒子の平均粒径の上限としては、10μmが好ましく、5μmがより好ましい。活物質粒子の平均粒径が上記下限より小さい場合、活物質粒子の製造や取り扱いが困難になるおそれがある。逆に、活物質粒子の平均粒径が上記上限を超える場合、活物質層4の電子伝導性が低下するおそれがある。   The lower limit of the average particle diameter of the active material particles is preferably 0.1 μm, and more preferably 1 μm. On the other hand, the upper limit of the average particle diameter of the active material particles is preferably 10 μm, and more preferably 5 μm. When the average particle diameter of the active material particles is smaller than the above lower limit, the production and handling of the active material particles may be difficult. Conversely, when the average particle diameter of the active material particles exceeds the upper limit, the electronic conductivity of the active material layer 4 may be reduced.

活物質粒子の平均粒径は、導電性粒子6の平均長径よりも小さいことが好ましい。具体的には、導電性粒子6の平均長径に対する活物質粒子の平均粒径の比の下限としては、0.01が好ましく、0.1がより好ましい。一方、上記比の上限としては、2.0が好ましく、1.6がより好ましい。上記比が上記下限より小さい場合、活物質粒子の製造や取り扱いが困難になるおそれや、導電性粒子6が粗大化するおそれがある。逆に、上記比が上記上限を超える場合、導電性粒子6と活物質粒子との接点が減少し、導体層2と活物質層4との接触抵抗の低減効果が不十分となるおそれがある。   The average particle diameter of the active material particles is preferably smaller than the average major axis of the conductive particles 6. Specifically, the lower limit of the ratio of the average particle diameter of the active material particles to the average major axis of the conductive particles 6 is preferably 0.01, and more preferably 0.1. On the other hand, the upper limit of the ratio is preferably 2.0 and more preferably 1.6. When the ratio is smaller than the lower limit, it may be difficult to produce and handle the active material particles, or the conductive particles 6 may be coarsened. On the contrary, when the ratio exceeds the upper limit, the contact between the conductive particles 6 and the active material particles decreases, and the effect of reducing the contact resistance between the conductor layer 2 and the active material layer 4 may be insufficient. .

活物質層4における活物質粒子の含有量の下限としては、50質量%が好ましく、80質量%がより好ましい。一方、活物質粒子の含有量の上限としては、99質量%が好ましい。活物質粒子の含有量を上記範囲とすることで、当該電極1を用いた電池の電気容量を高めることができる。   As a minimum of content of active material particles in active material layer 4, 50 mass% is preferred and 80 mass% is more preferred. On the other hand, the upper limit of the content of the active material particles is preferably 99% by mass. By setting the content of the active material particles in the above range, the electric capacity of the battery using the electrode 1 can be increased.

(任意成分)
上記導電剤としては、電池性能に悪影響を与えない導電性材料であれば特に限定されない。このような導電材としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、金属、導電性セラミックスなどが挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。
(Optional component)
The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material that does not adversely affect battery performance. Examples of such a conductive material include natural or artificial graphite, carbon black such as furnace black, acetylene black, and ketjen black, metals, and conductive ceramics. Examples of the shape of the conductive agent include powder and fiber.

上記バインダーとしては、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂;エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子などが挙げられる。   As the binder, thermoplastic resins such as fluororesin (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), polyethylene, polypropylene; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), elastomers such as fluororubber; polysaccharide polymers and the like.

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、当該電極1をリチウムイオン二次電池に用いる場合、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。   Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethylcellulose and methylcellulose. When the electrode 1 is used for a lithium ion secondary battery, when the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to deactivate the functional group in advance by methylation or the like.

なお、活物質層4を中間層3の表面に形成する際に、活物質層4に含有されるバインダーが中間層3内に存在する空隙に流入することがある。この場合、活物質層4から中間層3に流入したバインダーは活物質層4の成分であって、中間層3の成分とはみなさない。   Note that when the active material layer 4 is formed on the surface of the intermediate layer 3, the binder contained in the active material layer 4 may flow into the voids present in the intermediate layer 3. In this case, the binder flowing into the intermediate layer 3 from the active material layer 4 is a component of the active material layer 4, and is not regarded as a component of the intermediate layer 3.

<利点>
当該電極1は、中間層3が導電性粒子6と共にこの導電性粒子6の外面を被覆する非導電性無機粒子7を含むため、この非導電性無機粒子7に覆われた状態の導電性粒子6が導体層2に担持される。そのため、当該電極1は、比較的高い固定強度で導電性粒子6が導体層2表面に均一的に被覆され、容易かつ確実に導体層2と活物質層4との界面における接触抵抗を低減できる。さらに、当該電極1は、樹脂製バインダーを用いずとも中間層を形成できるため、従来の中間層3を樹脂製バインダーのコーティングで形成する電極よりも樹脂製バインダーの材料費を低減できるほか、固体塗料の擦り付け等により中間層3を形成できるので、製造コストも低減することができる。
<Advantages>
Since the electrode 1 includes non-conductive inorganic particles 7 that cover the outer surface of the conductive particles 6 together with the conductive particles 6, the electrode 1 is covered with the non-conductive inorganic particles 7. 6 is carried on the conductor layer 2. Therefore, the electrode 1 has a relatively high fixed strength and the conductive particles 6 are uniformly coated on the surface of the conductor layer 2 and can easily and reliably reduce the contact resistance at the interface between the conductor layer 2 and the active material layer 4. . Furthermore, since the electrode 1 can form an intermediate layer without using a resinous binder, the material cost of the resinous binder can be reduced as compared with the conventional electrode in which the intermediate layer 3 is formed by coating the resinous binder. Since the intermediate layer 3 can be formed by rubbing the paint or the like, the manufacturing cost can also be reduced.

[電極の製造方法]
当該電極の製造方法は、導体層の表面の少なくとも一部に導電性粒子と非導電性無機粒子とを含むスラリーの焼成物を擦り付けることで中間層を形成する工程と、中間層を乾燥する工程と、導体層及び中間層を含む積層体の中間層側に活物質層を形成する工程とを主に備える。
[Electrode manufacturing method]
The method for producing the electrode includes a step of forming an intermediate layer by rubbing a fired product of slurry containing conductive particles and non-conductive inorganic particles on at least a part of the surface of the conductor layer, and a step of drying the intermediate layer And a step of forming an active material layer on the intermediate layer side of the laminate including the conductor layer and the intermediate layer.

<擦り付け工程>
本工程では、まず導電性粒子と非導電性無機粒子とを含むスラリーの焼成物を得る。このスラリーは導電性粒子及び非導電性無機粒子に溶剤を加えて混練することで得られるものである。この溶剤としては導電性粒子及び非導電性無機粒子と反応しないものであれば特に限定されず、例えば有機溶剤や水を用いることができる。また、スラリーには、導電性粒子及び非導電性無機粒子以外の添加剤が含まれてもよい。なお、混練は加熱しながら行うことが好ましい。
<Rubbing process>
In this step, first, a fired product of slurry containing conductive particles and non-conductive inorganic particles is obtained. This slurry is obtained by adding a solvent to conductive particles and non-conductive inorganic particles and kneading them. The solvent is not particularly limited as long as it does not react with conductive particles and non-conductive inorganic particles, and for example, an organic solvent or water can be used. Moreover, additives other than electroconductive particle and nonelectroconductive inorganic particle may be contained in a slurry. The kneading is preferably performed while heating.

なお、上記焼成物は市販のものを用意してもよいし、市販の混練物(スラリー)を用意し、これを焼成して得てもよい。また、上記焼成物は、例えば後述する擦り付けを容易化するための油脂等を含んでもよい。   The fired product may be a commercially available product, or a commercially available kneaded product (slurry) may be prepared and fired. In addition, the fired product may include, for example, fats and oils for facilitating rubbing described later.

スラリーを焼成する具体的手順は以下の通りである。まず、スラリーを空気中で例えば100℃以上150℃以下、10時間以上30時間以下の条件で乾燥し、溶剤を蒸発させる。次に、乾燥したスラリーを窒素雰囲気下で加熱し焼成する。その後、必要に応じて焼成物をラード等の油脂に浸漬することで、油脂を添加する。   The specific procedure for firing the slurry is as follows. First, the slurry is dried in air at, for example, 100 ° C. or more and 150 ° C. or less for 10 hours or more and 30 hours or less, and the solvent is evaporated. Next, the dried slurry is heated and fired in a nitrogen atmosphere. Then, fats and oils are added by immersing a baked product in fats and oils, such as lard, as needed.

上記焼成工程における焼成温度の下限としては、1000℃が好ましく、1100℃がより好ましい。一方、焼成温度の上限としては、1400℃が好ましく、1300℃がより好ましい。焼成温度が上記下限より小さい場合、焼成が不十分となり、焼成物の強度が低下するおそれがある。逆に、焼成温度が上記上限を超える場合、導電性粒子等が劣化又は損傷するおそれがある。   As a minimum of the calcination temperature in the above-mentioned calcination process, 1000 ° C is preferred and 1100 ° C is more preferred. On the other hand, as an upper limit of a calcination temperature, 1400 degreeC is preferable and 1300 degreeC is more preferable. When the firing temperature is lower than the lower limit, firing is insufficient and the strength of the fired product may be reduced. Conversely, when the firing temperature exceeds the above upper limit, the conductive particles and the like may be deteriorated or damaged.

上記焼成温度における焼成時間は、30分以上2時間以下が好ましい。また、上記焼成温度までの昇温速度は、100℃/時間以上200℃/時間以下が好ましい。   The firing time at the firing temperature is preferably from 30 minutes to 2 hours. Further, the rate of temperature rise up to the firing temperature is preferably 100 ° C./hour or more and 200 ° C./hour or less.

焼成物の形状としては、図4に示すように円柱状とすることが好ましい。具体的には、スラリーを円柱状に押出し、これを焼成することで円柱状の焼成物が得られる。この焼成物において、非導電性無機粒子が導電性粒子の外面を被覆するよう配設されている。   The shape of the fired product is preferably a columnar shape as shown in FIG. Specifically, a cylindrical fired product is obtained by extruding the slurry into a cylindrical shape and firing the slurry. In this fired product, non-conductive inorganic particles are disposed so as to cover the outer surfaces of the conductive particles.

本工程では、次に上記スラリーの焼成物を固体塗料として導体層の表面の少なくとも一部に擦り付けることで中間層を形成する。具体的には、図4に示すように、導体層2をローラRで送りつつその表面に焼成物Bを押し付けて摺動させる。このとき、導体層2として圧延箔を用いる場合、金属箔の圧延方向を導体層2の送り方向とし、軸方向がこの送り方向に垂直となるように焼成物Bを配置し、一定圧を加えつつ焼成物Bを軸方向に往復運動させることが好ましい。このように焼成物Bを動かすことで、圧延痕に導電性粒子が引っ掛かり、長側面が導体層2の表面に沿うよう導電性粒子を配設することができる。これにより、中間層の導電性を高めることができる。なお、導体層として金属箔を用いる場合、擦り付け前に乾燥させることが好ましい。また、導体層の両面に中間層を備える電極を得る場合は、導体層の両面に焼成物Bを擦り付ける。   In this step, the intermediate layer is then formed by rubbing the fired product of the slurry as a solid paint onto at least a part of the surface of the conductor layer. Specifically, as shown in FIG. 4, while the conductor layer 2 is fed by a roller R, the fired product B is pressed against the surface and slid. At this time, when using a rolled foil as the conductor layer 2, the fired product B is arranged so that the rolling direction of the metal foil is the feeding direction of the conductor layer 2, and the axial direction is perpendicular to the feeding direction, and a constant pressure is applied. However, it is preferable to reciprocate the fired product B in the axial direction. By moving the fired product B in this way, the conductive particles can be disposed so that the conductive particles are caught by the rolling marks and the long side faces the surface of the conductor layer 2. Thereby, the electroconductivity of an intermediate | middle layer can be improved. In addition, when using metal foil as a conductor layer, it is preferable to dry before rubbing. Moreover, when obtaining the electrode provided with an intermediate | middle layer on both surfaces of a conductor layer, the baking products B are rubbed on both surfaces of a conductor layer.

擦り付け圧力の下限としては、0.1N/cm2が好ましく、0.2N/cm2がより好ましい。一方、擦り付け圧力の上限としては、1N/cm2が好ましく、0.5N/cm2がより好ましい。擦り付け圧力が上記下限より小さい場合、導電性粒子等の導体層表面への付着が不十分となるおそれがある。逆に、擦り付け圧力が上記上限を超える場合、導体層や導電性粒子等の変形が発生するおそれがある。   The lower limit of the rubbing pressure is preferably 0.1 N / cm2, more preferably 0.2 N / cm2. On the other hand, the upper limit of the rubbing pressure is preferably 1 N / cm 2 and more preferably 0.5 N / cm 2. When the rubbing pressure is smaller than the above lower limit, the adhesion of conductive particles or the like to the surface of the conductor layer may be insufficient. Conversely, when the rubbing pressure exceeds the above upper limit, the conductor layer, conductive particles, etc. may be deformed.

擦り付けの回数としては特に限定されないが、例えば1回以上10回以下とできる。擦り付けの回数により、中間層3の目付量を調整できる。   Although it does not specifically limit as the frequency | count of rubbing, For example, it can be 1 time or more and 10 times or less. The basis weight of the intermediate layer 3 can be adjusted by the number of times of rubbing.

<乾燥工程>
本工程では、上記擦り付け工程で得た中間層を乾燥する。これにより、中間層内に残留している溶剤や油分が除去され、中間層と導体層との密着性が向上する。
<Drying process>
In this step, the intermediate layer obtained in the rubbing step is dried. As a result, the solvent and oil remaining in the intermediate layer are removed, and the adhesion between the intermediate layer and the conductor layer is improved.

乾燥温度の下限としては、60℃が好ましく、70℃がより好ましい。一方、乾燥温度の上限としては、200℃が好ましく、180℃がより好ましい。乾燥温度が上記下限より小さい場合、乾燥が不十分となり、溶剤等が残留するおそれがある。逆に、乾燥温度が上記上限を超える場合、導電性粒子等が劣化又は損傷するおそれがある。   As a minimum of drying temperature, 60 ° C is preferred and 70 ° C is more preferred. On the other hand, as an upper limit of drying temperature, 200 degreeC is preferable and 180 degreeC is more preferable. When the drying temperature is lower than the above lower limit, the drying becomes insufficient and the solvent or the like may remain. Conversely, when the drying temperature exceeds the upper limit, the conductive particles and the like may be deteriorated or damaged.

乾燥時間の下限としては、30分が好ましく、40分がより好ましい。一方、乾燥時間の上限としては、60分が好ましく、50分がより好ましい。乾燥時間が上記下限より小さい場合、乾燥が不十分となり、溶剤等が残留するおそれがある。逆に、乾燥時間が上記上限を超える場合、導電性粒子等が劣化又は損傷するおそれがある。   As a minimum of drying time, 30 minutes are preferred and 40 minutes are more preferred. On the other hand, the upper limit of the drying time is preferably 60 minutes, and more preferably 50 minutes. When the drying time is smaller than the above lower limit, the drying becomes insufficient and the solvent or the like may remain. Conversely, when the drying time exceeds the above upper limit, the conductive particles and the like may be deteriorated or damaged.

<活物質層形成工程>
本工程では、導体層及び上記擦り付け工程で得た中間層を含む積層体の中間層側に活物質層を形成する。具体的には、上記積層体の中間層側への活物質層の形成材料の塗工及び熱処理により、活物質層を形成する。
<Active material layer forming step>
In this step, an active material layer is formed on the intermediate layer side of the laminate including the conductor layer and the intermediate layer obtained in the rubbing step. Specifically, the active material layer is formed by coating the active material layer forming material on the intermediate layer side of the laminate and heat treatment.

活物質層形成材料は、上述した活物質粒子及び任意成分を溶剤と混合した混合液である。この溶剤としては、例えばN−メチルピロリドン、トルエン等の有機溶剤を用いることができる。   The active material layer forming material is a mixed solution in which the above-described active material particles and optional components are mixed with a solvent. As this solvent, for example, an organic solvent such as N-methylpyrrolidone or toluene can be used.

熱処理の温度としては、例えば50℃以上150℃以下とすることができる。また、熱処理の時間としては、例えば10分以上3時間以下とすることができる。   The heat treatment temperature can be, for example, 50 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. Moreover, as heat processing time, it can be 10 minutes or more and 3 hours or less, for example.

なお、上記熱処理後、ロール等により活物質層を積層した積層体をプレスすることが好ましい。また、上記乾燥工程は省略することが可能である。   In addition, it is preferable to press the laminated body which laminated | stacked the active material layer with the roll etc. after the said heat processing. Further, the drying step can be omitted.

<利点>
当該電極の製造方法は、導電性粒子と、この導電性粒子の外面を被覆する非導電性無機粒子とを含む焼成物を導体層の表面の少なくとも一部に擦り付けることで中間層を形成し、上述の当該電極が得られる。当該電極の製造方法は、樹脂製バインダーの材料費を低減できるほか、焼成物を擦り付ける工程により乾燥、焼付等の工程が省略できるため塗工コストが低減できる。
<Advantages>
In the method for producing the electrode, an intermediate layer is formed by rubbing at least a part of the surface of the conductor layer with a fired product containing conductive particles and non-conductive inorganic particles covering the outer surface of the conductive particles, The electrode described above is obtained. The manufacturing method of the electrode can reduce the material cost of the resin binder, and can reduce the coating cost because steps such as drying and baking can be omitted by the step of rubbing the fired product.

[蓄電素子]
図5に示す蓄電素子は、一対の正電極1a,負電極1bとこれらの電極の間に配設されるセパレータ5とを主に備える。図5は、蓄電素子の最低構造単位を示す。当該蓄電素子は、正電極1aと負電極1bとがセパレータ5を介して交互に重ね合わされている。また、当該蓄電素子は、ケース内に、リチウムヘキサフルオロホスフェート(LiPF6)等を溶解したエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート等を含有する非水電解質(電解液)が充填される。
[Storage element]
The power storage element shown in FIG. 5 mainly includes a pair of positive electrodes 1a and negative electrodes 1b and a separator 5 disposed between these electrodes. FIG. 5 shows the lowest structural unit of the electricity storage element. In the electric storage element, positive electrodes 1 a and negative electrodes 1 b are alternately stacked via separators 5. Further, the power storage element is filled with a nonaqueous electrolyte (electrolytic solution) containing ethylene carbonate, diethyl carbonate, or the like in which lithium hexafluorophosphate (LiPF6) or the like is dissolved in a case.

<電極>
正電極1aおよび負電極1bは上述の電極1と同じ構成のものである。正電極1aと負電極1bとは、活物質層4a,4bに含まれる活物質粒子が上述したようにそれぞれの正負に合わせて選択される点を除き、同じ構成とすることができる。また、導体層2、中間層3及び活物質層4a,4bは、図1の実施形態の電極で説明した通りであるので説明を省略する。
<Electrode>
The positive electrode 1a and the negative electrode 1b have the same configuration as the electrode 1 described above. The positive electrode 1a and the negative electrode 1b can have the same configuration except that the active material particles contained in the active material layers 4a and 4b are selected according to the positive and negative as described above. The conductor layer 2, the intermediate layer 3, and the active material layers 4a and 4b are as described in the electrode of the embodiment of FIG.

<セパレータ>
セパレータ5の材質としては、例えば織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が用いられる。これらの中でも多孔質樹脂フィルムが好ましい。多孔質樹脂フィルムの主成分としては、強度の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましい。また、これらの樹脂とアラミドやポリイミド等の樹脂とを複合した多孔質樹脂フィルムを用いてもよい。
<Separator>
As a material of the separator 5, for example, a woven fabric, a nonwoven fabric, a porous resin film, or the like is used. Among these, a porous resin film is preferable. The main component of the porous resin film is preferably a polyolefin such as polyethylene or polypropylene from the viewpoint of strength. Moreover, you may use the porous resin film which compounded these resins and resin, such as an aramid and a polyimide.

[その他の実施形態]
本発明の本発明の電極及びその製造方法、並びに蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば当該蓄電素子は、一対のみの正電極及び負電極を備える構成とすることができる。この場合、各電極において中間層が導体層の一方の面のみに積層され、活物質層が導体層及び中間層を含む積層体の中間層側のみに積層される。また、当該蓄電素子は、正電極もしくは負電極のどちらか一方に中間層を備える構成であってもよい。
[Other Embodiments]
The electrode of the present invention, the method for producing the same, and the electricity storage device of the present invention are not limited to the above embodiment. For example, the power storage element can include a pair of positive and negative electrodes. In this case, in each electrode, the intermediate layer is laminated only on one surface of the conductor layer, and the active material layer is laminated only on the intermediate layer side of the laminate including the conductor layer and the intermediate layer. In addition, the power storage element may be configured to include an intermediate layer on either the positive electrode or the negative electrode.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
まず、導電性粒子としての鱗片状の天然黒鉛(平均長径:8μm)70質量部、非導電性無機粒子としてのカオリナイト5質量部及びハロイサイト5質量部、並びに水30質量部とをヘンシェルミキサーで混練しスラリーを得た。なお、このスラリーには樹脂製バインダーを加えていない。次に、このスラリーを水が20質量部程度になるまで加熱混練した。その後、この混合物を押出ダイスを用いて線状体に押出成形した。さらに、この成形物を空気中において120℃で20時間加熱処理することで水分を除去した後、窒素雰囲気中で1200℃まで10時間で昇温し、その後1200℃で1時間焼成した。焼成後、この焼成物をラードに浸漬した。
なお、ラードに浸漬した後の焼成物の質量比は、天然黒鉛70質量部、非導電性無機粒子(カオリナイト及びハロイサイト)10質量部、油分(ラード)20質量部であった。
[Example 1]
First, 70 parts by mass of scale-like natural graphite (average major axis: 8 μm) as conductive particles, 5 parts by mass of kaolinite and 5 parts by mass of halloysite as non-conductive inorganic particles, and 30 parts by mass of water were used with a Henschel mixer. A slurry was obtained by kneading. In addition, the resin binder is not added to this slurry. Next, this slurry was heated and kneaded until water became about 20 parts by mass. Thereafter, this mixture was extruded into a linear body using an extrusion die. Further, the molded product was heat treated in air at 120 ° C. for 20 hours to remove moisture, then heated to 1200 ° C. in 10 hours in a nitrogen atmosphere, and then fired at 1200 ° C. for 1 hour. After firing, the fired product was immersed in lard.
The mass ratio of the fired product after being immersed in lard was 70 parts by mass of natural graphite, 10 parts by mass of non-conductive inorganic particles (kaolinite and halloysite), and 20 parts by mass of oil (lard).

上記焼成物を導体層としてのアルミニウム箔(A1085P、算術平均粗さRa:0.07μm、平均厚み:15μm)の表面に1.0g/m2の目付量で擦り付け、150℃で乾燥することで中間層を形成した。さらに、この中間層の表面にLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2:アセチレンブラック:ポリフッ化ビニリデンの質量比が90:5:5の活物質層を積層し、実施例1の電極を得た。なお、活物質層の積層後にプレスは行っていない。なお、算術平均粗さRaは、キーエンス社のレーザ顕微鏡「VK−8500」及び解析ソフト「VK−H1W」を用い、倍率2000倍、測定範囲150μm×110μm相当面積(正確には16683μm2)、高さ方向の測定範囲8μm、計測ピッチ0.1μmの条件で高さデータを測定し、最小二乗法により高さデータの基準面を求め、その基準面と各ポイントの高さデータの差から算出した。なお、この算出条件は、JIS−B−0601(2001年)に準拠し、カットオフ値(λc)0.25mm、評価長さ(l)150μmで測定した算術平均粗さRaと同等とみなせる。   The fired product is rubbed at a basis weight of 1.0 g / m2 onto the surface of an aluminum foil (A1085P, arithmetic average roughness Ra: 0.07 μm, average thickness: 15 μm) as a conductor layer, and dried at 150 ° C. A layer was formed. Further, an active material layer in which the mass ratio of LiNi1 / 3Mn1 / 3Co1 / 3O2: acetylene black: polyvinylidene fluoride was 90: 5: 5 was laminated on the surface of the intermediate layer, whereby the electrode of Example 1 was obtained. Note that pressing is not performed after the lamination of the active material layers. Arithmetic mean roughness Ra is 2,000 times magnification, measuring range 150 μm × 110 μm equivalent (exactly 16683 μm2), height using Keyence laser microscope “VK-8500” and analysis software “VK-H1W” Height data was measured under conditions of a direction measurement range of 8 μm and a measurement pitch of 0.1 μm, a height data reference plane was obtained by the least square method, and the height data was calculated from the difference between the reference plane and the height data of each point. This calculation condition is based on JIS-B-0601 (2001), and can be regarded as equivalent to the arithmetic average roughness Ra measured with a cutoff value (λc) of 0.25 mm and an evaluation length (l) of 150 μm.

[実施例2〜6]
用いたアルミニウム箔の算術平均粗さRa、又は中間層の目付量を表1に示す値とした以外は、実施例1と同様にして実施例2〜6の電極を得た。
[Examples 2 to 6]
The electrodes of Examples 2 to 6 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the arithmetic average roughness Ra of the used aluminum foil or the basis weight of the intermediate layer was changed to the values shown in Table 1.

[比較例1]
実施例1で用いたアルミニウム箔の表面に中間層を形成せずに実施例1と同じ活物質層を直接積層し、比較例1の電極を得た。
[Comparative Example 1]
The same active material layer as in Example 1 was directly laminated without forming an intermediate layer on the surface of the aluminum foil used in Example 1, and the electrode of Comparative Example 1 was obtained.

[比較例2]
上記スラリーとして、アセチレンブラック30質量部と樹脂製バインダー(ポリフッ化ビニリデン)70質量部とを混ぜた塗工液を塗付して中間層を形成した以外は、実施例1と同様にして比較例2の電極を得た。
[Comparative Example 2]
Comparative Example as in Example 1 except that as the slurry, an intermediate layer was formed by applying a coating liquid in which 30 parts by mass of acetylene black and 70 parts by mass of a resin binder (polyvinylidene fluoride) were applied. 2 electrodes were obtained.

[評価]
実施例1〜6及び比較例1、2の電極について、以下の方法で評価を行った。まず、各電極を2cm四方に打抜き、この打抜いた試料について、抵抗率計(株式会社三菱化学アナリテックの「ロレスターEP MCP−T360」)を用い、2端子を試料の活物質層表面に押し当てて試料の抵抗値を測定した。測定は10回行い、その平均値を抵抗値aとした。これを3つの試料について行い、各資料の抵抗値aの平均値である平均抵抗値Aを算出した。
[Evaluation]
The electrodes of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated by the following method. First, each electrode was punched into a 2 cm square, and a resistivity meter (“Lorester EP MCP-T360” manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.) was used to push the two terminals against the surface of the active material layer of the sample The resistance value of the sample was measured. The measurement was performed 10 times, and the average value was defined as the resistance value a. This was performed for three samples, and an average resistance value A, which is an average value of the resistance values a of each material, was calculated.

次に、これらの試料を65℃のエチレンカーボネート:ジエチルカーボネートの体積比が3:7の電解液に浸漬し、50時間放置した。浸漬後、試料を取り出してジメチルカーボネートで洗浄及び真空乾燥した後に、上述した抵抗値の測定を再度行い、3つの試料の平均抵抗値Bを算出した。   Next, these samples were immersed in an electrolytic solution having a volume ratio of ethylene carbonate: diethyl carbonate of 3: 7 at 65 ° C. and left for 50 hours. After immersion, the sample was taken out, washed with dimethyl carbonate and vacuum-dried, and then the above-described resistance value was measured again to calculate the average resistance value B of the three samples.

上記平均抵抗値A及び平均抵抗値Bを用いて、(B/A)×100−100で抵抗増加率を計算した。その結果を表1に示す。   Using the average resistance value A and the average resistance value B, the resistance increase rate was calculated by (B / A) × 100-100. The results are shown in Table 1.

また、実施例1〜6の電極の断面の顕微鏡写真を観察したところ、外面を非導電性無機粒子に被覆された導電性粒子が、アルミニウム箔の窪み内にその長側面が表面に沿うよう配設されていた。   Moreover, when the micrographs of the cross sections of the electrodes of Examples 1 to 6 were observed, the conductive particles whose outer surfaces were coated with the nonconductive inorganic particles were arranged so that the long side faces the surface in the recesses of the aluminum foil. It was set up.

Figure 2017059378
Figure 2017059378

表1に示されるように、実施例1〜6の電極は、比較例1、2の電極に比べ、電解液に浸漬後の抵抗値Bが小さく、抵抗増加率が低く抑えられていることがわかる。これは比較的高い固定強度及び均一性で導電性粒子が導体層表面に被覆されているためであると考えられる。また、抵抗増加率の低減は、樹脂製バインダーによる膨潤が発生していないことにもよると考えられる。   As shown in Table 1, the electrodes of Examples 1 to 6 have a smaller resistance value B after being immersed in the electrolytic solution than the electrodes of Comparative Examples 1 and 2, and the resistance increase rate is kept low. Recognize. This is considered to be because the conductive particles are coated on the surface of the conductor layer with relatively high fixing strength and uniformity. Moreover, it is thought that the decrease in the resistance increase rate is due to the fact that swelling due to the resin binder does not occur.

以上のように、本発明の電極は、導電性粒子の導体層への固定強度及び均一性が格段に向上する。また、本発明の電極の製造方法は、導電性粒子の導体層への固定強度及び均一性が格段に向上した電極が得られる。さらに、本発明の蓄電素子は、容易かつ確実に導体層と活物質層との界面における接触抵抗を低減できるため、例えばリチウムイオン二次電池として好適に用いられる。   As described above, in the electrode of the present invention, the fixing strength and uniformity of the conductive particles to the conductor layer are remarkably improved. In addition, the electrode manufacturing method of the present invention can provide an electrode in which the fixing strength and uniformity of the conductive particles to the conductor layer are remarkably improved. Furthermore, since the electrical storage element of this invention can reduce the contact resistance in the interface of a conductor layer and an active material layer easily and reliably, it is used suitably, for example as a lithium ion secondary battery.

1,1a,1b 電極
2 導体層
3 中間層
4,4a,4b 活物質層
5 セパレータ
6 導電性粒子
7 非導電性無機粒子
8 窪み
B 焼成物
R ローラ
1, 1a, 1b Electrode 2 Conductor layer 3 Intermediate layer 4, 4a, 4b Active material layer 5 Separator 6 Conductive particle 7 Non-conductive inorganic particle 8 Dimple B Firing product R Roller

Claims (6)

導体層と、活物質層と、前記導体層と前記活物質層との間に形成され、前記導体層の表面の少なくとも一部を被覆する中間層と、を備え、
前記中間層は導電性粒子と非導電性無機粒子とを含有し、前記導電性粒子の外面が前記非導電性無機粒子で被覆されている電極。
A conductor layer, an active material layer, an intermediate layer formed between the conductor layer and the active material layer and covering at least a part of the surface of the conductor layer;
The intermediate layer includes conductive particles and non-conductive inorganic particles, and an outer surface of the conductive particles is covered with the non-conductive inorganic particles.
前記非導電性無機粒子が層状ケイ酸塩鉱物である請求項1に記載の電極。   The electrode according to claim 1, wherein the non-conductive inorganic particles are layered silicate minerals. 前記中間層の前記導電性粒子の含有量が55質量%以上98質量%以下、前記非導電性無機粒子の含有量が1質量%以上40質量%以下である請求項1又は請求項2に記載の電極。   The content of the conductive particles in the intermediate layer is 55% by mass or more and 98% by mass or less, and the content of the non-conductive inorganic particles is 1% by mass or more and 40% by mass or less. Electrodes. 前記導体層の算術平均粗さRaが0.05μm以上4μm以下である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電極。   The electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein an arithmetic average roughness Ra of the conductor layer is 0.05 µm or more and 4 µm or less. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電極を用いたことを特徴とする蓄電素子。   A power storage element using the electrode according to any one of claims 1 to 4. 導体層と、活物質層と、前記導体層と前記活物質層との間に形成され、前記導体層の表面の少なくとも一部を被覆する中間層を備える電極の製造方法であって、
前記導体層の表面の少なくとも一部に導電性粒子及び非導電性無機粒子を擦り付ける工程を備え、前記導電性粒子の外面が前記非導電性無機粒子で被覆されていることを特徴とする電極の製造方法。
A method for producing an electrode comprising a conductor layer, an active material layer, and an intermediate layer formed between the conductor layer and the active material layer and covering at least part of the surface of the conductor layer,
An electrode comprising: a step of rubbing conductive particles and non-conductive inorganic particles on at least a part of a surface of the conductor layer, wherein an outer surface of the conductive particles is coated with the non-conductive inorganic particles. Production method.
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