JP2017135055A - Powder for separator, slurry for separator, lithium ion battery, and method of manufacturing lithium ion battery - Google Patents

Powder for separator, slurry for separator, lithium ion battery, and method of manufacturing lithium ion battery Download PDF

Info

Publication number
JP2017135055A
JP2017135055A JP2016015645A JP2016015645A JP2017135055A JP 2017135055 A JP2017135055 A JP 2017135055A JP 2016015645 A JP2016015645 A JP 2016015645A JP 2016015645 A JP2016015645 A JP 2016015645A JP 2017135055 A JP2017135055 A JP 2017135055A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
slurry
particles
inorganic oxide
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016015645A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
高原 洋一
Yoichi Takahara
洋一 高原
正志 西亀
Masashi Nishikame
正志 西亀
恭一 森
Kyoichi Mori
恭一 森
藤井 武
Takeshi Fujii
武 藤井
正興 松岡
Masaoki Matsuoka
正興 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Fine Systems Corp
Original Assignee
Hitachi High Tech Fine Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Tech Fine Systems Corp filed Critical Hitachi High Tech Fine Systems Corp
Priority to JP2016015645A priority Critical patent/JP2017135055A/en
Priority to CN201680077217.XA priority patent/CN108475751A/en
Priority to PCT/JP2016/081949 priority patent/WO2017130493A1/en
Publication of JP2017135055A publication Critical patent/JP2017135055A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/443Particulate material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a separator used for lithium ion batteries.SOLUTION: A slurry 124 for separators is used in forming an insulating separator interposed between a positive electrode layer and a negative electrode layer of a lithium ion battery. The slurry 124 for separators includes: inorganic oxide particles (for example, silicon dioxide particles) 120; dispersant particles (for example, polyvinyl pyrrolidone particles) 127 for dispersing the inorganic oxide particles 120 in the slurry; a binder 128 for binding the inorganic oxide particles 120; and a solvent 129 for dissolving the binder 128.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、リチウムイオン電池のセパレータに用いられるセパレータ用粉体及びセパレータ用スラリ並びにリチウムイオン電池及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a powder for a separator used for a separator of a lithium ion battery, a slurry for the separator, a lithium ion battery, and a method for producing the same.

携帯型電子機器の発達に伴い、これらの携帯型電子機器の電力供給源として、繰り返し充電が可能な小型二次電池が使用されている。中でも、エネルギー密度が高く、サイクルライフが長いとともに、自己放電性が低く、かつ、作動電圧が高いリチウムイオン二次電池が注目されている。リチウムイオン二次電池は、上述した利点を有するため、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機等の携帯型電子機器に多用されている。   With the development of portable electronic devices, small secondary batteries that can be repeatedly charged are used as power supply sources for these portable electronic devices. Among these, lithium ion secondary batteries that have high energy density, long cycle life, low self-discharge property, and high operating voltage are attracting attention. Lithium ion secondary batteries have the advantages described above, and are therefore widely used in portable electronic devices such as digital cameras, notebook personal computers, and mobile phones.

リチウムイオン二次電池の主要部品である電極群は、セパレータと正極および負極で構成されている。セパレータにはポリオレフィン系のフィルムが用いられているため、耐熱性が低い。セパレータの耐熱性向上のために、耐熱性微粒子を分散させたスラリをセパレータまたは電極に塗布する方法があるが、スラリは微粒子であるため凝集しやすい。   An electrode group which is a main part of the lithium ion secondary battery is composed of a separator, a positive electrode, and a negative electrode. Since a polyolefin film is used for the separator, heat resistance is low. In order to improve the heat resistance of the separator, there is a method in which a slurry in which heat-resistant fine particles are dispersed is applied to the separator or the electrode. However, since the slurry is fine particles, it easily aggregates.

特開2011−18590号公報(特許文献1)には、セパレータ用スラリの凝集防止を目的に、金属水酸化物の微粒子と増粘剤および媒体で構成されるスラリをセパレータまたは電極に塗布する方法が開示されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2011-18590 (Patent Document 1) discloses a method of applying a slurry composed of metal hydroxide fine particles, a thickener and a medium to a separator or an electrode for the purpose of preventing aggregation of the slurry for the separator. Is disclosed.

特開2011−18590号公報JP 2011-18590 A

耐熱性微粒子を分散させたスラリをセパレータまたは電極に塗布することでセパレータや電極の耐熱性を向上させることが可能となる。しかし、この場合、現行の工程に耐熱性微粒子を分散させたスラリを塗布する新たな工程が追加されるため、製造コストが増加するという課題がある。   By applying a slurry in which heat-resistant fine particles are dispersed to the separator or the electrode, the heat resistance of the separator or the electrode can be improved. However, in this case, since a new process for applying a slurry in which heat-resistant fine particles are dispersed is added to the current process, there is a problem that the manufacturing cost increases.

また、上記特許文献1では、耐熱性微粒子として金属水酸化物を用いているが、金属水酸化物は水との親和性が良いため、セパレータの表面に水が吸着しやすい。リチウムイオン電池の電解液中に微量な水が混入した場合、水(H2O)とLiPF6とが反応し、フッ化水素酸(HF)が発生する。フッ化水素酸は腐食性が強く、リチウムイオン電池の構成材料である電極箔や容器などの金属部品を腐食する可能性がある。 Moreover, in the said patent document 1, although the metal hydroxide is used as a heat resistant fine particle, since a metal hydroxide has good affinity with water, water tends to adsorb | suck to the surface of a separator. When a very small amount of water is mixed in the electrolyte of the lithium ion battery, water (H 2 O) and LiPF 6 react to generate hydrofluoric acid (HF). Hydrofluoric acid is highly corrosive and may corrode metal parts such as electrode foils and containers that are constituent materials of lithium ion batteries.

本発明の目的は、リチウムイオン電池のセパレータの信頼性を向上させることができる。また、水分吸着が少ないセパレータを形成することが可能な技術を提供することにある。   An object of the present invention can improve the reliability of a separator of a lithium ion battery. Moreover, it is providing the technique which can form a separator with little moisture adsorption | suction.

本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above object and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the embodiments disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

一実施の形態におけるセパレータ用粉体は、無機酸化物粒子と、上記無機酸化物粒子をセパレータ用スラリ中で分散させる分散剤粒子と、を有する。   The separator powder in one embodiment includes inorganic oxide particles and dispersant particles for dispersing the inorganic oxide particles in the separator slurry.

一実施の形態におけるセパレータ用スラリは、無機酸化物粒子と、上記無機酸化物粒子を分散させる分散剤粒子と、上記無機酸化物粒子を結着させる結着剤と、上記結着剤を溶かす溶剤と、を有する。   The slurry for a separator in one embodiment includes inorganic oxide particles, dispersant particles for dispersing the inorganic oxide particles, a binder for binding the inorganic oxide particles, and a solvent for dissolving the binder. And having.

一実施の形態におけるリチウムイオン電池は、正極活物質を含む正極層と、負極活物質を含む負極層と、上記正極層と上記負極層との間に介在する絶縁性のセパレータと、リチウムイオンが移動可能な電解液と、を有し、上記セパレータは、無機酸化物粒子と、上記無機酸化物粒子を分散させる分散剤粒子と、を含む。   In one embodiment, a lithium ion battery includes a positive electrode layer containing a positive electrode active material, a negative electrode layer containing a negative electrode active material, an insulating separator interposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and lithium ions The separator includes inorganic oxide particles and dispersant particles for dispersing the inorganic oxide particles.

一実施の形態におけるリチウムイオン電池の製造方法は、(a)金属箔上に電極用スラリを塗布する工程、(b)上記電極用スラリ上にセパレータ用スラリを塗布する工程、(c)上記電極用スラリと上記セパレータ用スラリを乾燥させて、上記金属箔上に、電極膜と、上記電極膜上にセパレータと、を有する電極シートを形成する工程、を有する。さらに、上記(b)工程で用いる上記セパレータ用スラリは、無機酸化物粒子と、上記無機酸化物粒子を分散させる分散剤粒子と、上記無機酸化物粒子を結着させる結着剤と、上記結着剤を溶かす溶剤と、を含む。   In one embodiment, a method for manufacturing a lithium ion battery includes: (a) a step of applying an electrode slurry on a metal foil; (b) a step of applying a separator slurry on the electrode slurry; and (c) the electrode. And drying the slurry for separator and the slurry for separator to form an electrode sheet having an electrode film on the metal foil and a separator on the electrode film. Further, the separator slurry used in the step (b) includes inorganic oxide particles, dispersant particles for dispersing the inorganic oxide particles, a binder for binding the inorganic oxide particles, and the binder. And a solvent for dissolving the adhesive.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

リチウムイオン電池の製造工程において、セパレータの信頼性を向上させることができる。また、セパレータの水分吸着を低減することができる。   In the manufacturing process of the lithium ion battery, the reliability of the separator can be improved. In addition, moisture adsorption of the separator can be reduced.

本発明の実施の形態のリチウムイオン電池の概略構成と動作原理の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of schematic structure and an operation principle of the lithium ion battery of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態のリチウムイオン電池の製造装置の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the manufacturing apparatus of the lithium ion battery of embodiment of this invention. 図2に示すA部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view illustrating an example of a structure of an A part illustrated in FIG. 2. 図2に示すB部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view illustrating an example of a structure of a B part illustrated in FIG. 2. 本発明の実施の形態における分散剤の濃度とセパレータ用スラリの粘度の関係の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the density | concentration of the dispersing agent in embodiment of this invention, and the relationship of the viscosity of the slurry for separators. 本発明の実施の形態におけるセパレータの電気特性の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the electrical property of the separator in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるセパレータの水分吸着量の関係の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the relationship of the moisture adsorption amount of the separator in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態のリチウムイオン電池の製造手順の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing procedure of the lithium ion battery of embodiment of this invention.

以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。   Further, in the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments, but they are not irrelevant to each other unless otherwise specified. The other part or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related.

また、以下の実施の形態において、要素の数など(個数、数値、量、範囲などを含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではない。さらに、特定の数以上でも以下でも良いものとする。   Also, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), particularly when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to that specific number. Furthermore, it may be a specific number or more.

また、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and clearly considered essential in principle. Needless to say.

また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Aからなる」、「Aよりなる」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲等についても同様である。   Further, in the following embodiments, regarding constituent elements and the like, when “consisting of A”, “consisting of A”, “having A”, and “including A” are specifically indicated that only those elements are included. It goes without saying that other elements are not excluded except in the case of such cases. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. Further, even a plan view may be hatched for easy understanding of the drawing.

<リチウムイオン電池の構造および動作原理>
図1は本発明の実施の形態のリチウムイオン電池の概略構成と動作原理の一例を示す概略図である。
<Structure and operating principle of lithium-ion battery>
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a schematic configuration and an operating principle of a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.

本実施の形態では、蓄電デバイスである二次電池の一例としてリチウムイオン電池を取り上げ、リチウムイオン電池のセパレータを形成する際に用いられるセパレータ用粉体やセパレータ用スラリ、さらにリチウムイオン電池の製造方法およびリチウムイオン電池の製造装置について説明する。   In this embodiment, a lithium ion battery is taken up as an example of a secondary battery that is an electricity storage device, and a separator powder and a separator slurry used when forming a separator of a lithium ion battery, and a method of manufacturing a lithium ion battery An apparatus for manufacturing a lithium ion battery will be described.

まず、図1に示すリチウムイオン電池の構造と動作原理について説明する。リチウムイオン電池の一例として、電気自動車用電池や電力貯蔵用電池等の、高容量、高出力、かつ、高エネルギー密度を実現できる大型のリチウムイオン電池の研究開発が進められている。特に、自動車産業においては、環境問題に対応するため、動力源としてモータを使用する電気自動車や、動力源としてエンジン(内燃機関)とモータとの両方を使用するハイブリッド車の開発が進められている。このような電気自動車やハイブリッド車の電源としてもリチウムイオン電池が注目されている。ただし、リチウムイオン電池は、作動電圧が高く、エネルギー密度が高いがゆえに、内部短絡や外部短絡などによる異常発熱に対する十分な対策が必要とされている。   First, the structure and operating principle of the lithium ion battery shown in FIG. 1 will be described. As an example of a lithium ion battery, research and development of a large-sized lithium ion battery capable of realizing a high capacity, a high output, and a high energy density, such as an electric vehicle battery and a power storage battery, has been promoted. In particular, in the automobile industry, in order to cope with environmental problems, development of an electric vehicle that uses a motor as a power source and a hybrid vehicle that uses both an engine (internal combustion engine) and a motor as a power source are in progress. . Lithium ion batteries have attracted attention as power sources for such electric vehicles and hybrid vehicles. However, since the lithium ion battery has a high operating voltage and high energy density, sufficient countermeasures against abnormal heat generation due to an internal short circuit or an external short circuit are required.

図1に示すリチウムイオン電池10は、非水電解質二次電池の一種で、電解質中のリチウムイオン113が電気伝導を担う二次電池である。正極材料(活物質、電極材料122a)にはリチウム金属酸化物(例えば、Li(MnCoNiOX ))を用い、負極材料(活物質、電極材料122b)にはグラファイト等の炭素材(例えば、炭素(C))を用い、電解質には炭酸エチレン等の有機溶剤とヘキサフルオロリン酸リチウムといったリチウム塩を用いるのが主流となっている。電池内では充電時にリチウムイオン113は正極から出て負極に入り、放電時には逆にリチウムイオン113は負極から出て正極に入る。 A lithium ion battery 10 shown in FIG. 1 is a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery, and is a secondary battery in which lithium ions 113 in the electrolyte are responsible for electrical conduction. Cathode material (active material, the electrode material 122a) to the lithium metal oxide (e.g., Li (MnCoNiO X)) using the negative electrode material (active material, the electrode material 122b) carbon material graphite, etc. (for example, carbon ( C)), and the electrolyte is mainly an organic solvent such as ethylene carbonate and a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate. In the battery, lithium ions 113 exit from the positive electrode and enter the negative electrode during charging, and conversely during discharge, the lithium ions 113 exit from the negative electrode and enter the positive electrode.

リチウムイオン電池10の構造は、例えば、正極材料(電極材料122a)を塗布した正極板(Al箔等の電極箔(金属箔)110を含む電極シート125a)と、負極材料(電極材料122b)を塗布した負極板(Cu箔等の電極箔(金属箔)110を含む電極シート125b)と、正極板と負極板の接触を防止する絶縁性のセパレータ(絶縁膜)124aとを捲回した電極捲回体を備えている。そして、リチウムイオン電池10では、上記電極捲回体が外装缶20に挿入されるとともに、外装缶20内に電解液114(例えば、有機溶媒+リチウム塩)が注入されている。   The structure of the lithium ion battery 10 includes, for example, a positive electrode plate (an electrode sheet 125a including an electrode foil (metal foil) 110 such as an Al foil) 110 coated with a positive electrode material (electrode material 122a) and a negative electrode material (electrode material 122b). An electrode plate obtained by winding a coated negative electrode plate (electrode sheet 125b including an electrode foil (metal foil) 110 such as Cu foil) and an insulating separator (insulating film) 124a that prevents contact between the positive electrode plate and the negative electrode plate. It has a round body. In the lithium ion battery 10, the electrode winding body is inserted into the outer can 20, and an electrolyte solution 114 (for example, organic solvent + lithium salt) is injected into the outer can 20.

つまり、リチウムイオン電池10では、電極箔(金属箔)110aに正極材料を塗布した正極板(電極シート125a)と、電極箔(金属箔)110bに負極材料を塗布した負極板(電極シート125b)とが帯状に形成され、帯状に形成された正極板と負極板が直接接触しないように、セパレータ124aを介して断面渦巻状に捲回されて上記電極捲回体が形成される。   That is, in the lithium ion battery 10, a positive electrode plate (electrode sheet 125a) obtained by applying a positive electrode material to an electrode foil (metal foil) 110a, and a negative electrode plate (electrode sheet 125b) obtained by applying a negative electrode material to the electrode foil (metal foil) 110b. Are formed in a band shape, and are wound in a cross-sectional spiral shape via the separator 124a so that the positive electrode plate and the negative electrode plate formed in a band shape are not in direct contact with each other, thereby forming the electrode winding body.

以下の説明では、正極の電極シート125aおよび負極の電極シート125bを総括して「電極シート125」と呼ぶ。また、正極の電極箔110aおよび負極の電極箔110bを総括して「電極箔110」と呼ぶ。さらに、正極の電極材料である電極用スラリ122aおよび負極の電極材料である電極用スラリ122bを総括して「電極材料122」と呼ぶ。また、セパレータ124aを形成するために基材または電極膜(正極層、負極層)126の上に塗布されるペースト状の材料を「セパレータ用スラリ(絶縁材料)124」と呼ぶ。   In the following description, the positive electrode sheet 125a and the negative electrode sheet 125b are collectively referred to as an “electrode sheet 125”. The positive electrode foil 110a and the negative electrode foil 110b are collectively referred to as “electrode foil 110”. Furthermore, the electrode slurry 122a which is a positive electrode material and the electrode slurry 122b which is a negative electrode material are collectively referred to as an “electrode material 122”. A paste-like material applied on the base material or the electrode film (positive electrode layer, negative electrode layer) 126 for forming the separator 124a is referred to as “separator slurry (insulating material) 124”.

<リチウムイオン電池の製造装置>
本実施の形態のリチウムイオン電池を構成する電極シートの製造装置(以降、リチウムイオン電池の製造装置と呼ぶ)について説明する。図2は本発明の実施の形態のリチウムイオン電池の製造装置の一例を示す概念図、図3は図2に示すA部の構造の一例を示す拡大部分断面図、図4は図2に示すB部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。
<Lithium-ion battery manufacturing equipment>
An electrode sheet manufacturing apparatus (hereinafter referred to as a lithium ion battery manufacturing apparatus) constituting the lithium ion battery of this embodiment will be described. 2 is a conceptual diagram showing an example of a lithium-ion battery manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view showing an example of the structure of part A shown in FIG. 2, and FIG. 4 is shown in FIG. It is an expanded partial sectional view which shows an example of the structure of B part.

図2に示すリチウムイオン電池の製造装置の構成について説明する。図2に示すリチウムイオン電池の製造装置は、図1に示すリチウムイオン電池10を構成する電極シート125の製造装置である。リチウムイオン電池の製造装置は、金属箔である電極箔(集電箔等とも呼ぶ)110を搬送する搬送部と、図3に示す電極箔110の表面111上にスラリ状の電極材料(電極用スラリ)122を塗布する第1塗工部108と、電極箔110の電極材料122上にスラリ状の絶縁材料(セパレータ用スラリ)124を塗布する第2塗工部109と、を有している。なお、第1塗工部108と第2塗工部109は、第1の塗工と第2の塗工とを行う1つの塗工部であることが好ましい。   The configuration of the lithium ion battery manufacturing apparatus shown in FIG. 2 will be described. The lithium ion battery manufacturing apparatus shown in FIG. 2 is an apparatus for manufacturing the electrode sheet 125 constituting the lithium ion battery 10 shown in FIG. An apparatus for manufacturing a lithium ion battery includes a transport unit that transports an electrode foil 110 (also referred to as a current collector foil) 110 that is a metal foil, and a slurry-like electrode material (for electrodes) on a surface 111 of the electrode foil 110 shown in FIG. A first coating part 108 for applying a slurry 122, and a second coating part 109 for applying a slurry-like insulating material 124 (slurry for separator) onto the electrode material 122 of the electrode foil 110. . In addition, it is preferable that the 1st coating part 108 and the 2nd coating part 109 are one coating part which performs 1st coating and 2nd coating.

さらに、リチウムイオン電池の製造装置は、電極材料122および絶縁材料124を乾燥させる乾燥部である乾燥炉130と、電極シート125の膜厚を測定する測定部145と、を有している。なお、電極材料122および絶縁材料124が乾燥炉130で乾燥されることにより、図4に示すように、電極箔110上に、電極材料122によって形成された電極膜126と、電極膜126上に絶縁材料124によって形成されたセパレータ(絶縁膜)124aと、が形成される。   Furthermore, the lithium ion battery manufacturing apparatus includes a drying furnace 130 that is a drying unit that dries the electrode material 122 and the insulating material 124, and a measurement unit 145 that measures the film thickness of the electrode sheet 125. In addition, by drying the electrode material 122 and the insulating material 124 in the drying furnace 130, as shown in FIG. 4, the electrode film 126 formed of the electrode material 122 and the electrode film 126 are formed on the electrode foil 110. And a separator (insulating film) 124a formed of the insulating material 124.

また、リチウムイオン電池の製造装置は、薄い板状で、かつ図3および図4に示す表面111およびその反対側の裏面112を備えた電極箔(金属箔)110を送り出す送り出しロール101と、電極箔110を巻き取る巻き取りロール107とを有している。これにより、電極箔110は、送り出しロール101と巻き取りロール107との間で、複数のローラ102,103,104,105,106に支えられながら搬送方向Sに搬送される。ここでは、電極箔110を一定速度で搬送するため複数のローラを使用しており、これら複数のローラをローラ搬送系、つまり搬送部と呼ぶ。   Moreover, the manufacturing apparatus of a lithium ion battery is a thin plate-like, and the delivery roll 101 which sends out the electrode foil (metal foil) 110 provided with the surface 111 shown in FIG. 3 and FIG. 4 and the back surface 112 of the other side, and an electrode A winding roll 107 for winding the foil 110 is provided. As a result, the electrode foil 110 is transported in the transport direction S while being supported by the plurality of rollers 102, 103, 104, 105, 106 between the feed roll 101 and the take-up roll 107. Here, a plurality of rollers are used to convey the electrode foil 110 at a constant speed, and these plurality of rollers are referred to as a roller conveyance system, that is, a conveyance unit.

電極箔110の搬送経路には、送り出しロール101側から巻き取りロール107側に向かって順に、第1塗工部108、第2塗工部109、乾燥炉130、測定部145が設けられている。   A first coating unit 108, a second coating unit 109, a drying furnace 130, and a measurement unit 145 are provided in order from the delivery roll 101 side to the take-up roll 107 side in the transport path of the electrode foil 110. .

図2に示す第1塗工部108には、スラリ状の電極材料である電極用スラリ122を吐出するコータ121(例えば、スリットダイコータ)と、コータ121に対向するローラ102と、が配置されており、搬送される電極箔110は、コータ121とローラ102との間を通る。そして、第1塗工部108において、所定量の電極用スラリ(電極材料)122がコータ121から電極箔110上に塗布される。   In the first coating unit 108 shown in FIG. 2, a coater 121 (for example, a slit die coater) that discharges an electrode slurry 122 that is a slurry-like electrode material, and a roller 102 that faces the coater 121 are arranged. The electrode foil 110 to be conveyed passes between the coater 121 and the roller 102. In the first coating unit 108, a predetermined amount of electrode slurry (electrode material) 122 is applied from the coater 121 onto the electrode foil 110.

なお、図1に示すリチウムイオン電池10の電極を構成する電極膜126を形成するために用いる電極用スラリ122は、充放電によりリチウムイオン113の放出・吸蔵が可能な活物質と導電助剤の粉末を、これら粉末を結着させるための結着剤(バインダ)および溶剤等と混練・調合した高粘度なスラリ状の液体である。   The electrode slurry 122 used to form the electrode film 126 that constitutes the electrode of the lithium ion battery 10 shown in FIG. 1 is composed of an active material and a conductive aid that can release and occlude lithium ions 113 by charging and discharging. It is a highly viscous slurry liquid in which powder is kneaded and prepared with a binder (binder) and a solvent for binding these powders.

一方、第2塗工部109には、スラリ状の絶縁材料であるセパレータ用スラリ124を吐出するコータ(例えば、スリットダイコータ)123と、コータ123に対向するローラ103と、が配置されており、搬送される電極箔110は、コータ123とローラ103との間を通る。そして、第2塗工部109において、所定量のセパレータ用スラリ124がコータ123から電極箔110上の電極用スラリ122上に塗布される。つまり、電極箔110上において、図3に示すように、電極用スラリ122上にセパレータ用スラリ124が積層される。   On the other hand, the second coating unit 109 is provided with a coater (for example, a slit die coater) 123 that discharges a separator slurry 124 that is a slurry-like insulating material, and a roller 103 that faces the coater 123. The conveyed electrode foil 110 passes between the coater 123 and the roller 103. In the second coating unit 109, a predetermined amount of separator slurry 124 is applied from the coater 123 onto the electrode slurry 122 on the electrode foil 110. That is, the separator slurry 124 is laminated on the electrode slurry 122 on the electrode foil 110 as shown in FIG.

乾燥炉130では、搬送された電極箔110上の電極用スラリ122とセパレータ用スラリ124とが熱風加熱され、固まる。すなわち、電極用スラリ122が熱風加熱されて図4に示す電極膜126になり、セパレータ用スラリ124が加熱されてセパレータ124aになる。これにより、電極箔110上に電極膜126とセパレータ124aとが積層されて電極シート125が形成される。   In the drying furnace 130, the electrode slurry 122 and the separator slurry 124 on the conveyed electrode foil 110 are heated and solidified. That is, the electrode slurry 122 is heated with hot air to form the electrode film 126 shown in FIG. 4, and the separator slurry 124 is heated to become the separator 124a. Thereby, the electrode film 126 and the separator 124a are laminated on the electrode foil 110 to form the electrode sheet 125.

また、測定部145には、マイクロメータ142と、マイクロメータ142に対向するローラ106とが配置されている。これにより、測定部145では、マイクロメータ142によって、搬送された電極シート125における電極膜126とセパレータ124aとを含めた全膜厚を測定する。   In addition, the measurement unit 145 includes a micrometer 142 and a roller 106 that faces the micrometer 142. Thereby, in the measurement part 145, the micrometer 142 measures the total film thickness including the electrode film 126 and the separator 124a in the conveyed electrode sheet 125.

<セパレータ用粉体について>
図5は本発明の実施の形態における分散剤の濃度とセパレータ用スラリの粘度の関係の一例を示すグラフ図である。
<Separator powder>
FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the concentration of the dispersant and the viscosity of the separator slurry in the embodiment of the present invention.

本実施の形態のセパレータ用粉体は、図1に示すリチウムイオン電池10のセパレータ124aを形成するセパレータ用スラリ124(図3参照)に含まれる粉体(粉末)である。   The separator powder of the present embodiment is a powder (powder) included in the separator slurry 124 (see FIG. 3) forming the separator 124a of the lithium ion battery 10 shown in FIG.

本実施の形態では、上記セパレータ用粉体に、図3に示す無機酸化物粒子120と、スラリ中で無機酸化物粒子120を分散させる分散剤粒子127と、が含まれる場合を評価した結果について説明する。ここでは、無機酸化物粒子120として二酸化シリコンの微粒子を、分散剤粒子127としてポリビニルピロリドン(PVP)の微粒子を用いた。分散剤粒子127の添加量は無機酸化物粒子120に対して0.3wt%から3.0wt%とした、比較例として、分散剤粒子127を含まない場合と、分散剤粒子127の濃度を無機酸化物粒子120に対して4.0wt%および10.0wt%とした場合とをそれぞれ用いた。   In the present embodiment, the result of evaluating the case where the separator powder includes the inorganic oxide particles 120 shown in FIG. 3 and the dispersant particles 127 for dispersing the inorganic oxide particles 120 in the slurry. explain. Here, fine particles of silicon dioxide were used as the inorganic oxide particles 120, and fine particles of polyvinyl pyrrolidone (PVP) were used as the dispersant particles 127. The added amount of the dispersant particles 127 is 0.3 wt% to 3.0 wt% with respect to the inorganic oxide particles 120. As a comparative example, when the dispersant particles 127 are not included, the concentration of the dispersant particles 127 is inorganic. The case of 4.0 wt% and 10.0 wt% with respect to the oxide particles 120 was used, respectively.

そして、無機酸化物の微粒子(無機酸化物粒子120)と分散剤の微粒子(分散剤粒子127)とを混合した粉末(セパレータ用粉体)を形成し、さらに、溶媒(図3に示す溶剤129)としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)と、結着剤(バインダ)128としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)を加え、混練することでセパレータ用スラリ124を形成する。形成されたセパレータ用スラリ124をガラス容器に入れ、1時間放置した時の沈殿物の有無を観察する。その結果を表1にまとめた。分散剤粒子127を含まない場合(分散剤濃度が0wt%の場合)は、1%の沈殿物が発生し、分散剤を含むスラリ(セパレータ用スラリ124)には沈殿物が発生しないという結果が得られた。   Then, a powder (separator powder) in which inorganic oxide fine particles (inorganic oxide particles 120) and dispersant fine particles (dispersant particles 127) are mixed is formed, and a solvent (solvent 129 shown in FIG. 3) is formed. ) And N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a binder, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder 128 are added and kneaded to form a separator slurry 124. The formed separator slurry 124 is put in a glass container, and the presence or absence of a precipitate is observed when left for 1 hour. The results are summarized in Table 1. When the dispersant particles 127 are not included (when the dispersant concentration is 0 wt%), 1% precipitate is generated, and no slurry is generated in the slurry containing the dispersant (separator slurry 124). Obtained.

Figure 2017135055
Figure 2017135055

次いで、これらセパレータ用スラリ124をスリットダイコータを用いて、塗布ギャップをスラリ膜厚の2倍以上の大きさで塗布を行い、塗布したスラリ膜に発生する縦筋不良の有無を評価した。上記縦筋不良は、スリットダイコータのノズルの詰まりによって塗布されたスラリの膜厚が不均一になる塗布ムラ不良である。そして、この縦筋不良が、スリットダイコータの塗布ギャップが大きいことによって発生したものか、スリットダイコータ内で微粒子が凝集したことによって発生したものかを判別するために、スリットダイコータの先端部を清掃した直後の縦筋不良の発生の有無を評価した。その結果を表2に示す。   Next, these separator slurries 124 were coated with a slit die coater so that the coating gap was at least twice the slurry film thickness, and the presence or absence of vertical streak defects occurring in the coated slurry film was evaluated. The vertical stripe defect is a coating unevenness defect in which the thickness of the slurry applied due to clogging of the nozzle of the slit die coater becomes non-uniform. Then, in order to determine whether this vertical streak defect was caused by a large coating gap of the slit die coater or caused by aggregation of fine particles in the slit die coater, the tip of the slit die coater was cleaned. The presence or absence of defective vertical muscles was evaluated immediately after. The results are shown in Table 2.

Figure 2017135055
Figure 2017135055

分散剤濃度を0.3wt%と、1.0wt%と、3.0wt%とした場合、縦筋不良の発生が無い安定な塗布ができた。この結果から、分散剤濃度を、0.3wt%〜3.0wt%とすることで、縦筋不良が発生しない安定した塗布を行うことができると推測できる。   When the dispersant concentration was 0.3 wt%, 1.0 wt%, and 3.0 wt%, stable coating without occurrence of vertical stripe defects could be achieved. From this result, it can be inferred that by applying the dispersant concentration to 0.3 wt% to 3.0 wt%, it is possible to perform stable application without causing vertical stripe defects.

また、分散剤を添加しない場合は、スリットダイコータの先端部の清掃を行った後の縦筋不良が発生していないことから、スリットダイコータ内での無機酸化物粒子120の凝集が原因で発生した縦筋不良と考えられる。   Further, when no dispersant was added, no vertical streak defect occurred after cleaning the tip of the slit die coater, which was caused by the aggregation of inorganic oxide particles 120 in the slit die coater. It is thought that the vertical muscle is defective.

これらセパレータ用スラリ124の粘度を測定した結果を図5に示す。図5によれば、分散剤の濃度が0.3wt%〜3.0wt%の範囲においては、スラリの粘度は、0Pa・sより大きく、かつ3Pa・s以下である。すなわち、スリットダイコータの塗布ギャップを大きくした場合には、セパレータ用スラリ124の粘度を0Pa・sより大きく、かつ3Pa・s以下の低粘度にする必要があることがわかる。   The results of measuring the viscosity of the separator slurry 124 are shown in FIG. According to FIG. 5, when the concentration of the dispersant is in the range of 0.3 wt% to 3.0 wt%, the viscosity of the slurry is greater than 0 Pa · s and 3 Pa · s or less. That is, when the coating gap of the slit die coater is increased, it is understood that the viscosity of the separator slurry 124 needs to be lower than 0 Pa · s and lower than 3 Pa · s.

以上の結果より、無機酸化物粒子120と分散剤粒子127とを含むセパレータ用粉体において、分散剤濃度(分散剤粒子127の濃度)は、無機酸化物の濃度(無機酸化物粒子120の濃度)に対して、0.3wt%〜3wt%にすることが好ましい。この時、無機酸化物粒子120としては、二酸化シリコンの粒子を添加し、分散剤粒子127としては、ポリビニルピロリドンの粒子を添加することが好ましい。   From the above results, in the separator powder including the inorganic oxide particles 120 and the dispersant particles 127, the dispersant concentration (the concentration of the dispersant particles 127) is the concentration of the inorganic oxide (the concentration of the inorganic oxide particles 120). ) To 0.3 wt% to 3 wt%. At this time, it is preferable to add silicon dioxide particles as the inorganic oxide particles 120 and polyvinyl pyrrolidone particles as the dispersant particles 127.

また、セパレータ用粉体には、無機酸化物粒子120を結着させる結着剤が含まれていてもよく、その際には、溶け易い結着剤を用いることが好ましい。   Further, the separator powder may contain a binder for binding the inorganic oxide particles 120, and in this case, it is preferable to use a binder that is easily soluble.

<セパレータ用スラリについて>
図6は本発明の実施の形態におけるセパレータの電気特性の一例を示すグラフ図、図7は本発明の実施の形態におけるセパレータの水分吸着量の関係の一例を示すグラフ図である。
<Separator slurry>
FIG. 6 is a graph showing an example of the electrical characteristics of the separator in the embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship of the moisture adsorption amount of the separator in the embodiment of the present invention.

図3に示すセパレータ用スラリ124は、以下の手順で形成する。分散剤(分散剤粒子127)としてポリビニルピロリドン(PVP)の含有量(濃度)を無機酸化物(無機酸化物粒子120)に対して0.3wt%とし、無機酸化物(無機酸化物粒子120)として二酸化シリコンの微粒子と、溶剤129としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)と、結着剤128としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを混練することで形成する。また、比較例として、無機酸化物としての二酸化シリコンの微粒子と、溶剤としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを混練することでセパレータ用スラリを形成する。   The separator slurry 124 shown in FIG. 3 is formed by the following procedure. The content (concentration) of polyvinyl pyrrolidone (PVP) as the dispersant (dispersant particle 127) is 0.3 wt% with respect to the inorganic oxide (inorganic oxide particle 120), and the inorganic oxide (inorganic oxide particle 120) As a solvent, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent 129 and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder 128 are kneaded. As a comparative example, a separator is prepared by kneading silicon dioxide fine particles as an inorganic oxide, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder. Forming a slurry.

まず、電極用スラリ(正極用スラリ)122aを、正極活物質としてのLiMn1/31/3Co1/32の粉末と、導電助剤としてのカーボンブラックと、溶剤としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを混練することで形成する。 First, an electrode slurry (positive electrode slurry) 122a is made of LiMn 1/3 N 1/3 Co 1/3 O 2 powder as a positive electrode active material, carbon black as a conductive additive, and N- It is formed by kneading methyl-2-pyrrolidone (NMP) and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder.

また、電極用スラリ(負極用スラリ)122bを、負極活物質としての球状黒鉛の粉末と、導電助剤としてのカーボンブラックと、溶剤としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを混練することで形成する。   Also, the electrode slurry (negative electrode slurry) 122b was bound with spherical graphite powder as a negative electrode active material, carbon black as a conductive additive, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent. It is formed by kneading polyvinylidene fluoride (PVDF) as an agent.

次に、セパレータ付正極を以下の手順で形成する。電極用スラリ122aをスリットダイコータで塗布し、電極用スラリ122aが未乾燥の(乾燥処理を行っていない)状態の上に、セパレータ用スラリ124をスリットダイコータで塗布する。   Next, a positive electrode with a separator is formed by the following procedure. The electrode slurry 122a is applied by a slit die coater, and the separator slurry 124 is applied by a slit die coater on the state where the electrode slurry 122a is undried (not dried).

一方、セパレータ付負極を以下の手順で形成する。電極用スラリ122bをスリットダイコータで塗布し、電極用スラリ122bが未乾燥の(乾燥処理を行っていない)状態の上に、セパレータ用スラリ124をスリットダイコータで塗布する。   On the other hand, a negative electrode with a separator is formed by the following procedure. The electrode slurry 122b is applied by a slit die coater, and the separator slurry 124 is applied by a slit die coater on the state where the electrode slurry 122b is undried (not dried).

また、比較例として、セパレータ用スラリに分散剤を含まない電極を同様の手順で形成する。   As a comparative example, an electrode that does not contain a dispersant in the separator slurry is formed by the same procedure.

そして、上記セパレータ付電極を用いてラミネート型のセルを形成して、短絡の有無を評価した。その評価結果を表3に示す。   And the laminate type cell was formed using the said electrode with a separator, and the presence or absence of the short circuit was evaluated. The evaluation results are shown in Table 3.

Figure 2017135055
Figure 2017135055

表3の結果から、正極または負極の少なくともどちらか一方のセパレータ用スラリ124に分散剤(分散剤粒子127)が含まれる場合(表3の実施例A,B,C)は、セルの短絡が発生しないことが分かった。これは、分散剤(分散剤粒子127)を添加したことによる効果である。また、正極および負極のセパレータ用スラリの両方に分散剤(分散剤粒子127)が含まれていない場合(比較例)は短絡が発生している。これは、分散剤(分散剤粒子127)を添加しなかったことによる結果である。   From the results of Table 3, when the dispersant (dispersant particles 127) is contained in at least one of the positive electrode and negative electrode separator slurries (Examples A, B, and C in Table 3), the short circuit of the cell is caused. It turns out that it does not occur. This is an effect due to the addition of the dispersant (dispersant particles 127). Further, when both the positive electrode and the negative electrode separator slurry do not contain the dispersant (dispersant particles 127) (comparative example), a short circuit occurs. This is a result of not adding the dispersant (dispersant particles 127).

また、本実施の形態で形成したラミネート型のセルの電池特性を評価した。表3の比較例として、リチウムイオン電池の構成部材であり、かつ予めシート状に形成されたシートセパレータを用いたラミネート型のセルの電池特性も評価した。ここで、高い放電電流(6分で100%放電させる電流)の場合の放電曲線を図6に示す。上述のシートセパレータを用いた場合に比べて本実施の形態のセパレータ124aの場合の方が放電容量が大きく、優れた特性であることが分かった。   In addition, the battery characteristics of the laminate type cell formed in this embodiment were evaluated. As a comparative example in Table 3, the battery characteristics of a laminate type cell using a sheet separator that is a constituent member of a lithium ion battery and formed in advance in a sheet shape were also evaluated. Here, a discharge curve in the case of a high discharge current (current that discharges 100% in 6 minutes) is shown in FIG. It was found that the discharge capacity of the separator 124a of the present embodiment is larger than that of the above-described sheet separator, and the characteristics are excellent.

次に、上述したセパレータ付正極の表面への水分の吸着量の評価について説明する。なお、比較例として、セパレータ層を有していない正極の表面への水分の吸着量も評価した。評価は、それぞれの電極を120℃で真空乾燥を24時間行い、恒温恒湿槽に放置し、一定時間が経過した電極の重量変化を測定する方法で行った。   Next, evaluation of the amount of moisture adsorbed on the surface of the above-described positive electrode with a separator will be described. As a comparative example, the amount of moisture adsorbed on the surface of the positive electrode not having the separator layer was also evaluated. The evaluation was performed by a method in which each electrode was vacuum-dried at 120 ° C. for 24 hours, left in a constant temperature and humidity chamber, and a change in the weight of the electrode after a predetermined time was measured.

その結果を図7に示す。図7より、正極単膜上の方がセパレータ付正極膜上よりも吸着水分量が多く、したがって、本実施の形態のセパレータ付正極の方が水分の吸着を抑制していることが分かる。これは、セパレータ124aの表面に親水性の分子が少ないことを示しており、無機酸化物粒子120を用いた効果である。   The result is shown in FIG. From FIG. 7, it can be seen that the amount of adsorbed water is larger on the positive electrode single film than on the positive electrode film with separator, and therefore the positive electrode with separator of the present embodiment suppresses the adsorption of water. This indicates that there are few hydrophilic molecules on the surface of the separator 124a, which is an effect of using the inorganic oxide particles 120.

以上のように、図3に示すような無機酸化物粒子120と、分散剤粒子127と、結着剤128と、溶剤129と、を含む本実施の形態のセパレータ用スラリ124においては、セパレータ用粉体の項目でも述べたが、セパレータ用スラリ124に含まれる分散剤(分散剤粒子127)の濃度が無機酸化物粒子120の濃度に対して0.3wt%〜3.0wt%であることが好ましい。さらに、その際のセパレータ用スラリ124の粘度は、0Pa・sより大きく、かつ3Pa・s以下の低粘度にすることが好ましい。   As described above, in the separator slurry 124 of the present embodiment including the inorganic oxide particles 120, the dispersant particles 127, the binder 128, and the solvent 129 as shown in FIG. As described in the item of powder, the concentration of the dispersant (dispersant particle 127) contained in the separator slurry 124 is 0.3 wt% to 3.0 wt% with respect to the concentration of the inorganic oxide particles 120. preferable. Furthermore, it is preferable that the viscosity of the separator slurry 124 at that time is a low viscosity greater than 0 Pa · s and 3 Pa · s or less.

また、無機酸化物粒子120としては、二酸化シリコンの粒子を添加し、分散剤粒子127としては、ポリビニルピロリドンの粒子を添加することが好ましい。   Further, it is preferable to add silicon dioxide particles as the inorganic oxide particles 120 and polyvinyl pyrrolidone particles as the dispersant particles 127.

<リチウムイオン電池の製造方法>
図8は本発明の実施の形態のリチウムイオン電池の製造手順の一例を示すフロー図である。
<Method for producing lithium ion battery>
FIG. 8 is a flowchart showing an example of the manufacturing procedure of the lithium ion battery according to the embodiment of the present invention.

以下、リチウムイオン電池の製造方法について、図8に示すフローに沿って具体的に説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of a lithium ion battery is concretely demonstrated along the flow shown in FIG.

図1に示すリチウムイオン電池10を構成する正極および負極のそれぞれは、電極箔110の材料および電極箔110に塗工する膜の材料等に違いはあるが、基本的に同様の工程により製造される。以下では、正極および負極のそれぞれの製造工程を分けずに説明する。例えば、後述の塗工材料である電極用スラリ(電極材料)122は、正極用の材料である場合と、負極用の材料である場合とを含んでおり、それぞれの場合において、異なる材料により構成される。ここで、正極の製造工程において、正極用の材料からなる電極箔110および塗工材料を用い、負極の製造工程のみに用いられる材料を使用しないことは言うまでもない。また、負極の製造工程においても同様に、負極用の材料からなる電極箔110および塗工材料を用い、正極の製造工程のみに用いられる材料を使用しないことは言うまでもない。   Each of the positive electrode and the negative electrode constituting the lithium ion battery 10 shown in FIG. 1 is manufactured by basically the same process, although there are differences in the material of the electrode foil 110 and the material of the film applied to the electrode foil 110. The Below, it demonstrates without dividing each manufacturing process of a positive electrode and a negative electrode. For example, an electrode slurry (electrode material) 122, which will be described later, includes a case where it is a positive electrode material and a case where it is a negative electrode material. Is done. Here, it goes without saying that in the positive electrode manufacturing process, the electrode foil 110 and the coating material made of the positive electrode material are used, and the material used only in the negative electrode manufacturing process is not used. Similarly, in the negative electrode manufacturing process, it is needless to say that the electrode foil 110 and the coating material made of the negative electrode material are used, and the material used only for the positive electrode manufacturing process is not used.

1.電極板(正極板および負極板)製造
<混錬・調合工程>
本実施の形態によるリチウムイオン電池10の製造工程では、まず、リチウムイオン電池10の正極または負極をそれぞれ形成するための電極材料である電極用スラリ122を混錬・調合する。
1. Production of electrode plates (positive and negative plates) <Kneading / mixing process>
In the manufacturing process of the lithium ion battery 10 according to the present embodiment, first, the electrode slurry 122 that is an electrode material for forming the positive electrode or the negative electrode of the lithium ion battery 10 is kneaded and mixed.

<第1の塗工工程(電極材料)>
次に、図3に示す調整されたスラリ状の電極材料である電極用スラリ122を、図2に示すローラ102に対向するように配置された第1塗工部に備わるコータ121を用いて、送り出しロール101から供給されるフィルム状の電極箔(金属箔)110の表面上に薄く、均一に塗工する。なお、第1塗工部108において、コータ121として、例えばスリットダイコータを用いることができるが、電極用スラリ122を塗工する装置として、他の装置を用いてもよい。
<First coating process (electrode material)>
Next, the electrode slurry 122, which is the adjusted slurry-like electrode material shown in FIG. 3, is used by using the coater 121 provided in the first coating portion disposed so as to face the roller 102 shown in FIG. A thin and uniform coating is performed on the surface of the film-like electrode foil (metal foil) 110 supplied from the delivery roll 101. In the first coating unit 108, for example, a slit die coater can be used as the coater 121, but another apparatus may be used as an apparatus for applying the electrode slurry 122.

<第2の塗工工程(絶縁材料)>
次に、図3に示すスラリ状の絶縁材料であるセパレータ用スラリ124を、図2に示すローラ103に対向するように配置された第2塗工部に備わるコータ123を用いて、電極用スラリ122の表面上に薄く、均一に塗工する。ここで、第2塗工部には、例えばスリットダイコータを用いることができるが、セパレータ用スラリ124を塗工する装置として、他の装置を用いてもよい。
<Second coating process (insulating material)>
Next, the separator slurry 124, which is the slurry-like insulating material shown in FIG. 3, is applied to the electrode slurry using the coater 123 provided in the second coating portion disposed so as to face the roller 103 shown in FIG. Apply thinly and evenly on the surface of 122. Here, for example, a slit die coater can be used for the second coating unit, but another device may be used as a device for coating the separator slurry 124.

ここで、セパレータ用スラリ124は、上述のように、図3に示すような無機酸化物粒子120と、無機酸化物粒子120を分散させる分散剤粒子127と、無機酸化物粒子120を結着させる結着剤128と、結着剤128を溶かす溶剤129と、を含む絶縁材料である。そして、上記分散剤(分散剤粒子127)の濃度が無機酸化物粒子120の濃度に対して0.3wt%〜3.0wt%であることが好ましい。さらに、その際のセパレータ用スラリ124の粘度は、0Pa・sより大きく、かつ3Pa・s以下の低粘度にすることが好ましい。また、無機酸化物粒子120として、二酸化シリコンの粒子を添加し、分散剤粒子127として、ポリビニルピロリドンの粒子を添加することが好ましい。   Here, the separator slurry 124 binds the inorganic oxide particles 120 as shown in FIG. 3, the dispersant particles 127 for dispersing the inorganic oxide particles 120, and the inorganic oxide particles 120 as described above. The insulating material includes a binder 128 and a solvent 129 that dissolves the binder 128. The concentration of the dispersant (dispersant particles 127) is preferably 0.3 wt% to 3.0 wt% with respect to the concentration of the inorganic oxide particles 120. Furthermore, it is preferable that the viscosity of the separator slurry 124 at that time is a low viscosity greater than 0 Pa · s and 3 Pa · s or less. Further, it is preferable to add silicon dioxide particles as the inorganic oxide particles 120 and polyvinyl pyrrolidone particles as the dispersant particles 127.

なお、第1の塗工工程と第2の塗工工程とは、1つの塗工部で行われることが好ましい。さらに、電極用スラリ122上にセパレータ用スラリ124を塗布する上記第2の塗工工程では、乾燥処理が行われていない(未乾燥の)電極用スラリ122上にセパレータ用スラリ124を塗布する。   In addition, it is preferable that a 1st coating process and a 2nd coating process are performed by one coating part. Further, in the second coating step in which the separator slurry 124 is applied on the electrode slurry 122, the separator slurry 124 is applied on the electrode slurry 122 that has not been dried (undried).

<乾燥工程>
次に、図2および図3に示すように、第1の塗工工程により電極用スラリ122を塗工し、さらに、第2の塗工工程によりセパレータ用スラリ124を塗工した電極箔110を、熱風乾燥炉である乾燥炉130内に搬送する。乾燥炉130内では、電極用スラリ122中およびセパレータ用スラリ124中の溶剤成分を加熱して蒸発させることで、電極用スラリ122およびセパレータ用スラリ124を乾燥させ、図4に示す電極膜126および絶縁膜であるセパレータ124aを一括で形成する。すなわち、塗工された図3に示す電極用スラリ122は乾燥工程により電極膜126となり、塗工されたセパレータ用スラリ124は乾燥工程によりセパレータ124aとなる。これにより、電極箔(金属箔)110上に、電極用スラリ122によって形成された電極膜126と、電極膜126上にセパレータ用スラリ124によって形成されたセパレータ124aと、を有する図4に示す電極シート125が形成される。つまり、正極板または負極板がそれぞれ形成される。
<Drying process>
Next, as shown in FIGS. 2 and 3, an electrode foil 110 coated with the electrode slurry 122 in the first coating process and further coated with the separator slurry 124 in the second coating process is prepared. Then, it is conveyed into a drying furnace 130 which is a hot air drying furnace. In the drying furnace 130, the solvent component in the electrode slurry 122 and the separator slurry 124 is heated and evaporated to dry the electrode slurry 122 and the separator slurry 124, and the electrode film 126 shown in FIG. A separator 124a, which is an insulating film, is formed at a time. That is, the coated electrode slurry 122 shown in FIG. 3 becomes the electrode film 126 by the drying process, and the coated separator slurry 124 becomes the separator 124a by the drying process. Accordingly, the electrode shown in FIG. 4 has the electrode film 126 formed by the electrode slurry 122 on the electrode foil (metal foil) 110 and the separator 124a formed by the separator slurry 124 on the electrode film 126. A sheet 125 is formed. That is, a positive electrode plate or a negative electrode plate is formed.

<膜厚測定工程>
図2に示す測定部145において、マイクロメータ142を用い、搬送された図4に示す電極シート125における電極膜126とセパレータ124aとを含めた全膜厚の測定を行う。
<Film thickness measurement process>
In the measurement unit 145 shown in FIG. 2, the micrometer 142 is used to measure the total film thickness including the electrode film 126 and the separator 124a in the conveyed electrode sheet 125 shown in FIG.

その後、電極シート125は巻き取りロール107に巻き取られる。   Thereafter, the electrode sheet 125 is taken up by the take-up roll 107.

<加工工程>
次に、電極箔110に対し、圧縮および切断等の加工を行う。なお、ここでは、電極箔110の片面(表面111)に電極膜(正極層または負極層)126およびセパレータ124aを形成した電極シート(正極板または負極板)125を製造する例を説明した。電極箔110の両面(表面111と裏面112)に電極膜126およびセパレータ124aを形成した電極シート125を製造する場合には、まず、電極箔110の表面111に対して、<混錬・調合工程>、<第1の塗工工程(電極材料)>、<第2の塗工工程(絶縁材料)>、<乾燥工程>および<膜厚測定工程>を行う。その後、<加工工程>を行う前に、巻き取りロール107に巻き取られた電極シート125を反転させて、再度同一の工程を経て、電極箔110の裏面112を塗工する。
<Processing process>
Next, processing such as compression and cutting is performed on the electrode foil 110. Here, an example in which the electrode sheet (positive electrode plate or negative electrode plate) 125 in which the electrode film (positive electrode layer or negative electrode layer) 126 and the separator 124a are formed on one surface (surface 111) of the electrode foil 110 has been described. When manufacturing the electrode sheet 125 in which the electrode film 126 and the separator 124a are formed on both surfaces (the front surface 111 and the back surface 112) of the electrode foil 110, first, <kneading / mixing step is performed on the surface 111 of the electrode foil 110. >, <First coating step (electrode material)>, <second coating step (insulating material)>, <drying step>, and <film thickness measurement step>. Then, before performing <processing process>, the electrode sheet 125 wound up by the winding roll 107 is reversed, and the back surface 112 of the electrode foil 110 is applied again through the same process.

2.電池セル組立
<捲回工程>
次に、正極板(電極シート125)から電池セルに必要な大きさの、図4に示す正極(電極箔110と電極膜126)およびセパレータ124aを切り出す。同様に、負極板(電極シート125)から電池セルに必要な大きさの負極(電極箔110と電極膜126)およびセパレータ124aを切り出す。続いて、その表面111にセパレータ124aが形成された正極と、その表面111にセパレータ124aが形成された負極とを重ねた後、この積層体を捲き合わせる。
2. Battery cell assembly <winding process>
Next, the positive electrode (the electrode foil 110 and the electrode film 126) and the separator 124a shown in FIG. Similarly, a negative electrode (electrode foil 110 and electrode film 126) and a separator 124a having a size necessary for the battery cell are cut out from the negative electrode plate (electrode sheet 125). Subsequently, the positive electrode having the separator 124a formed on the surface 111 and the negative electrode having the separator 124a formed on the surface 111 are stacked, and then the laminate is combined.

<溶接・組立工程>
次に、セパレータ124aを挟んで捲き合わせた正極および負極の電極対の群を組み立てて溶接する。この溶接・組立工程では、例えば正極集電タブにアルミニウムリボンを捲きつけ、このアルミニウムリボンに正極集電タブを超音波溶接で接続する。
<Welding and assembly process>
Next, a group of positive and negative electrode pairs that are joined together with the separator 124a interposed therebetween is assembled and welded. In this welding / assembly process, for example, an aluminum ribbon is wound around the positive electrode current collecting tab, and the positive electrode current collecting tab is connected to the aluminum ribbon by ultrasonic welding.

<抽液工程>
次に、溶接したこれらの電極対の群を図1に示す外装缶(電池缶)20に配置した後、電解液114を注入する。
<Liquid extraction process>
Next, the welded electrode pair group is placed in the outer can (battery can) 20 shown in FIG.

電解液114は、非水電解液が使用される。リチウムイオン電池10は、活物質へのリチウムイオン113の挿入および活物質からのリチウムイオン113の脱離を利用して充放電を行う電池であり、リチウムイオン113が電解液中を移動する。リチウムは、強い還元剤であり、水と激しく反応して水素ガスを発生する。従って、リチウムイオン113が電解液114中を移動するリチウムイオン電池10では、水溶液を電解液114に使用することができない。このことから、リチウムイオン電池10では、電解液114として非水電解液が使用される。   As the electrolytic solution 114, a nonaqueous electrolytic solution is used. The lithium ion battery 10 is a battery that performs charging / discharging using insertion of lithium ions 113 into and desorption of lithium ions 113 from the active material, and the lithium ions 113 move through the electrolytic solution. Lithium is a strong reducing agent and reacts violently with water to generate hydrogen gas. Therefore, in the lithium ion battery 10 in which the lithium ions 113 move in the electrolytic solution 114, the aqueous solution cannot be used as the electrolytic solution 114. For this reason, in the lithium ion battery 10, a nonaqueous electrolytic solution is used as the electrolytic solution 114.

<封口工程>
次に、外装缶20を完全に密閉することで、電池セルを作製する。
<Sealing process>
Next, the battery cell is produced by completely sealing the outer can 20.

<充放電工程>
次に、形成された電池セルを繰り返し充放電する。
<Charging / discharging process>
Next, the formed battery cell is repeatedly charged and discharged.

<電池セル検査工程>
次に、この電池セルの性能および信頼性に関する検査(例えば電池セルの容量および電圧、充電または放電時の電流および電圧の検査等)を行う。これにより、リチウムイオン電池10の電池セルが完成する。
<Battery cell inspection process>
Next, the battery cell performance and reliability are inspected (for example, the capacity and voltage of the battery cell, and the current and voltage during charging or discharging). Thereby, the battery cell of the lithium ion battery 10 is completed.

3.モジュール組立
次に、モジュール組立工程では、電池セルを複数個直列に組み合わせて電池モジュールを構成し、さらに、充/放電制御用コントローラを接続して電池モジュール(電池システム)を構成する(モジュール組立)。その後、モジュール検査工程において、モジュール組立て工程で組立てられた電池モジュールの性能および信頼性に関する検査(例えば、電池モジュールの容量や電圧、充電または放電時の電流や電圧等の検査)を行う(モジュール検査)。
3. Module Assembly Next, in the module assembly process, a battery module is configured by combining a plurality of battery cells in series, and a battery module (battery system) is configured by connecting a controller for charge / discharge control (module assembly). . Thereafter, in the module inspection process, the battery module assembled in the module assembly process is inspected for performance and reliability (for example, inspection of the capacity and voltage of the battery module, current and voltage during charging or discharging) (module inspection). ).

なお、上記電極シート125の組立てでは、正極の電極シート125と負極の電極シート125の両方に絶縁材料であるセパレータ用スラリ124を塗布してセパレータ124aを形成する場合を説明したが、正極か負極のいずれか一方のみにセパレータ用スラリ124を塗布してセパレータ124aを形成し、これらの電極シート125を捲回するようにしてもよい。   In the assembly of the electrode sheet 125, the case where the separator 124a is formed by applying the separator slurry 124, which is an insulating material, to both the positive electrode sheet 125 and the negative electrode sheet 125 has been described. Alternatively, the separator slurry 124 may be applied to only one of them to form the separator 124a, and these electrode sheets 125 may be wound.

以上により、図1に示すようなリチウムイオン電池10の組立てを完了する。本実施の形態のリチウムイオン電池10は、正極活物質を含む正極層(正極の電極膜126)と、負極活物質を含む負極層(負極の電極膜126)と、上記正極層と上記負極層との間に介在する絶縁性のセパレータ124aと、リチウムイオン113が移動可能な電解液114と、を有する構成である。   Thus, the assembly of the lithium ion battery 10 as shown in FIG. 1 is completed. The lithium ion battery 10 of the present embodiment includes a positive electrode layer (positive electrode film 126) including a positive electrode active material, a negative electrode layer (negative electrode film 126) including a negative electrode active material, the positive electrode layer, and the negative electrode layer. Insulating separator 124a interposed between and electrolyte solution 114 to which lithium ions 113 can move.

そして、セパレータ124aは、無機酸化物粒子120と、無機酸化物粒子120を分散させる分散剤粒子127と、を含んでいる。また、分散剤粒子127の濃度は、無機酸化物粒子120の濃度に対して、0.3wt%〜3wt%であることが好ましい。   The separator 124a includes inorganic oxide particles 120 and dispersant particles 127 for dispersing the inorganic oxide particles 120. The concentration of the dispersant particles 127 is preferably 0.3 wt% to 3 wt% with respect to the concentration of the inorganic oxide particles 120.

また、無機酸化物粒子120として、二酸化シリコンの粒子が添加され、分散剤粒子127として、ポリビニルピロリドンの粒子が添加されていることが好ましい。   Further, it is preferable that silicon dioxide particles are added as the inorganic oxide particles 120 and polyvinylpyrrolidone particles are added as the dispersant particles 127.

本実施の形態のリチウムイオン電池10の組立てでは、塗布された未乾燥の(乾燥処理を行っていない)状態の電極用スラリ122上にセパレータ124aとなるセパレータ用スラリ124をスリットダイコータで塗布する。つまり、塗布装置(リチウムイオン電池の製造装置)の塗工部で電極用スラリ122とセパレータ用スラリ124を塗布するため、同一の塗工工程内でスラリの塗布を行うことができる。   In the assembly of the lithium ion battery 10 of the present embodiment, the separator slurry 124 to be the separator 124a is applied to the applied electrode slurry 122 in an undried state (the drying process is not performed) with a slit die coater. That is, since the electrode slurry 122 and the separator slurry 124 are applied by the coating unit of the coating apparatus (lithium ion battery manufacturing apparatus), the slurry can be applied in the same coating process.

その結果、セパレータ用スラリを塗布するための新たな工程を追加する必要が無い。   As a result, it is not necessary to add a new process for applying the separator slurry.

したがって、リチウムイオン電池10の組立てにおいて、製造コストの増加を抑制することができる。   Therefore, an increase in manufacturing cost can be suppressed in assembling the lithium ion battery 10.

なお、セパレータ用スラリ124を未乾燥の電極用スラリ122上に塗布した場合、電極用スラリ122とセパレータ用スラリ124とが混在した混合層が発生する。上記混合層の厚さが増加すると短絡が発生し易くなるため、混合層の厚さは薄くする必要がある。混合層の厚さを薄くするためにはスリットダイコータの塗布ギャップをスラリの塗布膜厚さの2倍以上に大きくし、低圧での塗布が必要となる。   When the separator slurry 124 is applied onto the undried electrode slurry 122, a mixed layer in which the electrode slurry 122 and the separator slurry 124 are mixed is generated. When the thickness of the mixed layer is increased, a short circuit is likely to occur. Therefore, it is necessary to reduce the thickness of the mixed layer. In order to reduce the thickness of the mixed layer, it is necessary to increase the coating gap of the slit die coater to more than twice the coating thickness of the slurry and to apply at a low pressure.

一方で、塗布ギャップを大きくした場合、塗布膜の安定性(膜厚の均一性)を維持するために、スラリの粘度を下げる必要があるが、スラリの粘度を下げた場合、スラリ中の微粒子の凝集が発生し易くなる。   On the other hand, when the coating gap is increased, it is necessary to reduce the viscosity of the slurry in order to maintain the stability of the coating film (thickness uniformity). However, if the viscosity of the slurry is reduced, the fine particles in the slurry Aggregation tends to occur.

そこで、本実施の形態のセパレータ用粉体やセパレータ用スラリ124では、スラリの粘度を下げた範囲で分散剤(分散剤粒子127)を添加することにより、塗布膜の膜厚の均一化を図ることができる安定な塗布を実現できる。   Therefore, in the separator powder and the separator slurry 124 according to the present embodiment, by adding a dispersant (dispersant particles 127) in a range where the viscosity of the slurry is lowered, the coating film thickness is made uniform. A stable coating can be realized.

具体的には、セパレータ用スラリ124の粘度は、0Pa・sより大きく、かつ3Pa・s以下の低粘度にする。そして、分散剤粒子127として、ポリビニルピロリドンの粒子を添加することが好ましい。   Specifically, the viscosity of the separator slurry 124 is set to a low viscosity greater than 0 Pa · s and 3 Pa · s or less. And it is preferable to add polyvinylpyrrolidone particles as the dispersant particles 127.

これにより、スラリの塗布ムラを低減して塗布膜の安定性(膜厚の均一性)を向上させることができる。その結果、セパレータ124aの信頼性を向上させることができる。   As a result, the uneven coating of the slurry can be reduced and the stability of the coating film (thickness uniformity) can be improved. As a result, the reliability of the separator 124a can be improved.

また、セパレータ用粉体やセパレータ用スラリ124に分散剤粒子127として、ポリビニルピロリドンの粒子を添加することにより、電極用スラリ122とセパレータ用スラリ124による混合層の厚さを薄くすることができ、短絡の発生を抑制することができる。   Further, by adding polyvinyl pyrrolidone particles as the dispersant particles 127 to the separator powder or the separator slurry 124, the thickness of the mixed layer of the electrode slurry 122 and the separator slurry 124 can be reduced. Generation | occurrence | production of a short circuit can be suppressed.

また、本実施の形態のセパレータ用粉体やセパレータ用スラリ124では、耐熱性微粒子として、無機酸化物粒子120を添加する。例えば、無機酸化物粒子120として二酸化シリコンの粒子を添加する。これにより、セパレータ124aの耐熱性を向上させてセパレータ124aの信頼性を向上させることができる。   Further, in the separator powder and separator slurry 124 of the present embodiment, the inorganic oxide particles 120 are added as heat-resistant fine particles. For example, silicon dioxide particles are added as the inorganic oxide particles 120. Thereby, the heat resistance of the separator 124a can be improved and the reliability of the separator 124a can be improved.

また、無機酸化物粒子120は、分子内に水を含んでいないため、乾燥処理後のセパレータ124aの表面での水分吸着を低減することができる。これにより、セパレータ124aの信頼性を向上させることができる。   Moreover, since the inorganic oxide particle 120 does not contain water in the molecule, moisture adsorption on the surface of the separator 124a after the drying treatment can be reduced. Thereby, the reliability of the separator 124a can be improved.

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   Although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

例えば、上記実施の形態では、リチウムイオン電池10の製造工程において、第1塗工部108で電極用スラリ(電極材料)122を塗布し(第1の塗工)、かつ連続して第2塗工部109でセパレータ用スラリ(絶縁材料)124を塗布する(第2の塗工)場合を説明したが、電極用スラリ122の塗布とセパレータ用スラリ124の塗布とを一緒に行っても良い。例えば、2つのノズルが一体に形成されたスリットダイコータを用いて、このスリットダイコータから電極用スラリ122とセパレータ用スラリ124とを同時に滴下して電極用スラリ122とセパレータ用スラリ124の塗布を行ってもよい。   For example, in the above embodiment, in the manufacturing process of the lithium ion battery 10, the electrode slurry (electrode material) 122 is applied (first coating) in the first coating unit 108, and the second coating is continuously performed. Although the case where the separator slurry (insulating material) 124 is applied (second coating) in the processing section 109 has been described, the application of the electrode slurry 122 and the application of the separator slurry 124 may be performed together. For example, using a slit die coater in which two nozzles are integrally formed, the electrode slurry 122 and the separator slurry 124 are simultaneously dropped from the slit die coater to apply the electrode slurry 122 and the separator slurry 124. Also good.

また、上記実施の形態では、リチウムイオン電池を例に挙げて、本願発明の技術的思想について説明したが、本願発明の技術的思想は、リチウムイオン電池に限定されるものではなく、正極、負極、および、正極と負極とを電気的に分離するセパレータを備える蓄電デバイス(例えば、電池やキャパシタ等)に幅広く適用することができる。   In the above embodiment, the technical idea of the present invention has been described by taking a lithium ion battery as an example. However, the technical idea of the present invention is not limited to a lithium ion battery. And it can apply widely to an electrical storage device (for example, a battery, a capacitor, etc.) provided with the separator which isolate | separates a positive electrode and a negative electrode electrically.

10 リチウムイオン電池
110,110a,110b 電極箔(金属箔)
120 無機酸化物粒子
122,122a,122b 電極用スラリ(電極材料)
124 セパレータ用スラリ(絶縁材料)
124a セパレータ
125,125a,125b 電極シート
126 電極膜(正極層、負極層)
127 分散剤粒子
128 結着剤
129 溶剤
10 Lithium ion batteries 110, 110a, 110b Electrode foil (metal foil)
120 Inorganic oxide particles 122, 122a, 122b Slurries for electrodes (electrode materials)
124 Slurry for separator (insulating material)
124a Separator 125, 125a, 125b Electrode sheet 126 Electrode film (positive electrode layer, negative electrode layer)
127 Dispersant particles 128 Binder 129 Solvent

Claims (15)

リチウムイオン電池のセパレータを形成するセパレータ用スラリに含まれるセパレータ用粉体であって、
無機酸化物粒子と、
前記無機酸化物粒子を前記セパレータ用スラリ中で分散させる分散剤粒子と、
を有する、セパレータ用粉体。
A separator powder included in a separator slurry forming a separator of a lithium ion battery,
Inorganic oxide particles;
Dispersing agent particles for dispersing the inorganic oxide particles in the separator slurry;
A separator powder.
請求項1に記載のセパレータ用粉体において、
前記分散剤粒子の濃度は、前記無機酸化物粒子の濃度に対して、0.3wt%〜3wt%である、セパレータ用粉体。
In the separator powder according to claim 1,
The density | concentration of the said dispersing agent particle is a powder for separators which is 0.3 wt%-3 wt% with respect to the density | concentration of the said inorganic oxide particle.
請求項1に記載のセパレータ用粉体において、
前記無機酸化物粒子は、二酸化シリコンの粒子である、セパレータ用粉体。
In the separator powder according to claim 1,
The said inorganic oxide particle is a powder for separators which is a particle | grain of silicon dioxide.
請求項1に記載のセパレータ用粉体において、
前記分散剤粒子は、ポリビニルピロリドンの粒子である、セパレータ用粉体。
In the separator powder according to claim 1,
The dispersing agent particles are particles of polyvinyl pyrrolidone, and are separator powders.
請求項1に記載のセパレータ用粉体において、
前記無機酸化物粒子を結着させる結着剤を含む、セパレータ用粉体。
In the separator powder according to claim 1,
A separator powder comprising a binder that binds the inorganic oxide particles.
リチウムイオン電池のセパレータを形成するセパレータ用スラリであって、
無機酸化物粒子と、
前記無機酸化物粒子を分散させる分散剤粒子と、
前記無機酸化物粒子を結着させる結着剤と、
前記結着剤を溶かす溶剤と、
を有する、セパレータ用スラリ。
A separator slurry for forming a lithium ion battery separator,
Inorganic oxide particles;
Dispersant particles for dispersing the inorganic oxide particles;
A binder for binding the inorganic oxide particles;
A solvent for dissolving the binder,
A separator slurry.
請求項6に記載のセパレータ用スラリにおいて、
前記分散剤粒子の濃度は、前記無機酸化物粒子の濃度に対して、0.3wt%〜3wt%であり、前記分散剤粒子の粘度は、0より大きくかつ3Pa・s以下である、セパレータ用スラリ。
The separator slurry according to claim 6,
The concentration of the dispersant particles is 0.3 wt% to 3 wt% with respect to the concentration of the inorganic oxide particles, and the viscosity of the dispersant particles is greater than 0 and 3 Pa · s or less. Slurry.
請求項6に記載のセパレータ用スラリにおいて、
前記無機酸化物粒子は、二酸化シリコンの粒子である、セパレータ用スラリ。
The separator slurry according to claim 6,
The separator slurry, wherein the inorganic oxide particles are silicon dioxide particles.
リチウムイオンを吸蔵および放出する正極活物質を含む正極層と、
前記リチウムイオンを吸蔵および放出する負極活物質を含む負極層と、
前記正極層と前記負極層との間に介在する絶縁性のセパレータと、
前記リチウムイオンが移動可能な電解液と、
を有し、
前記セパレータは、無機酸化物粒子と、前記無機酸化物粒子を分散させる分散剤粒子と、を含む、リチウムイオン電池。
A positive electrode layer containing a positive electrode active material that occludes and releases lithium ions;
A negative electrode layer containing a negative electrode active material that occludes and releases lithium ions;
An insulating separator interposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer;
An electrolyte in which the lithium ions can move;
Have
The separator is a lithium ion battery including inorganic oxide particles and dispersant particles for dispersing the inorganic oxide particles.
請求項9に記載のリチウムイオン電池において、
前記分散剤粒子の濃度は、前記無機酸化物粒子の濃度に対して、0.3wt%〜3wt%である、リチウムイオン電池。
The lithium ion battery according to claim 9,
The lithium ion battery has a concentration of the dispersant particles of 0.3 wt% to 3 wt% with respect to the concentration of the inorganic oxide particles.
(a)金属箔の表面上に電極用スラリを塗布する工程、
(b)前記電極用スラリ上に絶縁性のセパレータ用スラリを塗布する工程、
(c)前記電極用スラリおよび前記セパレータ用スラリを乾燥させて、前記金属箔上に、前記電極用スラリによって形成された電極膜と、前記電極膜上に前記セパレータ用スラリによって形成されたセパレータと、を有する電極シートを形成する工程、
を有し、
前記(b)工程で用いる前記セパレータ用スラリは、
無機酸化物粒子と、
前記無機酸化物粒子を分散させる分散剤粒子と、
前記無機酸化物粒子を結着させる結着剤と、
前記結着剤を溶かす溶剤と、
を含む、リチウムイオン電池の製造方法。
(A) applying a slurry for electrodes on the surface of the metal foil;
(B) applying an insulating separator slurry on the electrode slurry;
(C) drying the electrode slurry and the separator slurry, an electrode film formed by the electrode slurry on the metal foil, and a separator formed by the separator slurry on the electrode film; Forming an electrode sheet having
Have
The separator slurry used in the step (b) is:
Inorganic oxide particles;
Dispersant particles for dispersing the inorganic oxide particles;
A binder for binding the inorganic oxide particles;
A solvent for dissolving the binder,
A method for producing a lithium ion battery, comprising:
請求項11に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記(b)工程では、乾燥処理が行われていない前記電極用スラリ上に前記セパレータ用スラリを塗布する、リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the lithium ion battery according to claim 11,
In the step (b), the separator slurry is applied onto the electrode slurry that has not been dried.
請求項11に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記分散剤粒子の濃度は、前記無機酸化物粒子の濃度に対して、0.3wt%〜3wt%であり、前記分散剤粒子の粘度は、0より大きくかつ3Pa・s以下である、リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the lithium ion battery according to claim 11,
The concentration of the dispersant particles is 0.3 wt% to 3 wt% with respect to the concentration of the inorganic oxide particles, and the viscosity of the dispersant particles is greater than 0 and 3 Pa · s or less. Battery manufacturing method.
請求項11に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記分散剤粒子は、ポリビニルピロリドンの粒子である、リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the lithium ion battery according to claim 11,
The method for producing a lithium ion battery, wherein the dispersant particles are polyvinylpyrrolidone particles.
請求項11に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記無機酸化物粒子は、二酸化シリコンの粒子である、リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the lithium ion battery according to claim 11,
The method for producing a lithium ion battery, wherein the inorganic oxide particles are silicon dioxide particles.
JP2016015645A 2016-01-29 2016-01-29 Powder for separator, slurry for separator, lithium ion battery, and method of manufacturing lithium ion battery Pending JP2017135055A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016015645A JP2017135055A (en) 2016-01-29 2016-01-29 Powder for separator, slurry for separator, lithium ion battery, and method of manufacturing lithium ion battery
CN201680077217.XA CN108475751A (en) 2016-01-29 2016-10-27 Separator powder and separator slurry and lithium ion battery and its manufacturing method
PCT/JP2016/081949 WO2017130493A1 (en) 2016-01-29 2016-10-27 Powder for separators, slurry for separators, lithium ion battery and method for manufacturing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016015645A JP2017135055A (en) 2016-01-29 2016-01-29 Powder for separator, slurry for separator, lithium ion battery, and method of manufacturing lithium ion battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017135055A true JP2017135055A (en) 2017-08-03

Family

ID=59398783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016015645A Pending JP2017135055A (en) 2016-01-29 2016-01-29 Powder for separator, slurry for separator, lithium ion battery, and method of manufacturing lithium ion battery

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2017135055A (en)
CN (1) CN108475751A (en)
WO (1) WO2017130493A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11482758B2 (en) 2018-01-08 2022-10-25 Lg Energy Solution, Ltd. Separator including porous polymer substrate, porous coating layer, and resin layer and electrochemical device having the same applied thereto

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114204110A (en) * 2021-12-13 2022-03-18 惠州亿纬锂能股份有限公司 Composite solid electrolyte, preparation method thereof and lithium ion battery

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004273437A (en) * 2003-02-21 2004-09-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lithium ion secondary battery
JP2006182925A (en) * 2004-12-28 2006-07-13 Hitachi Maxell Ltd Core/shell type fine particle and lithium secondary battery including the fine particle
JP2010027549A (en) * 2008-07-24 2010-02-04 Hitachi Chem Co Ltd Separator for electrochemical element and lithium-ion battery using the same
JP2014056843A (en) * 2008-01-29 2014-03-27 Hitachi Maxell Ltd Separator for electrochemical element and electrochemical element
WO2014145849A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Amtek Research International Llc Freestanding, dimensionally stable microporous webs
JP2015528991A (en) * 2012-11-12 2015-10-01 エルジー・ケム・リミテッド Separator manufacturing method, separator manufactured thereby, and electrochemical device including the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7115339B2 (en) * 2003-02-21 2006-10-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Lithium ion secondary battery
JP2012033313A (en) * 2010-07-29 2012-02-16 Konica Minolta Holdings Inc Secondary battery laminate
EP2717350B1 (en) * 2010-09-16 2020-05-13 ZPower, LLC Electrode separator
JP2012069457A (en) * 2010-09-27 2012-04-05 Konica Minolta Holdings Inc Porous layer and lithium ion secondary battery
JP6425484B2 (en) * 2014-09-30 2018-11-21 旭化成株式会社 Battery separator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004273437A (en) * 2003-02-21 2004-09-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lithium ion secondary battery
JP2006182925A (en) * 2004-12-28 2006-07-13 Hitachi Maxell Ltd Core/shell type fine particle and lithium secondary battery including the fine particle
JP2014056843A (en) * 2008-01-29 2014-03-27 Hitachi Maxell Ltd Separator for electrochemical element and electrochemical element
JP2010027549A (en) * 2008-07-24 2010-02-04 Hitachi Chem Co Ltd Separator for electrochemical element and lithium-ion battery using the same
JP2015528991A (en) * 2012-11-12 2015-10-01 エルジー・ケム・リミテッド Separator manufacturing method, separator manufactured thereby, and electrochemical device including the same
WO2014145849A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Amtek Research International Llc Freestanding, dimensionally stable microporous webs

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11482758B2 (en) 2018-01-08 2022-10-25 Lg Energy Solution, Ltd. Separator including porous polymer substrate, porous coating layer, and resin layer and electrochemical device having the same applied thereto

Also Published As

Publication number Publication date
CN108475751A (en) 2018-08-31
WO2017130493A1 (en) 2017-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11108078B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method therefor
KR101660189B1 (en) Method and device for manufacturing lithium-ion secondary battery
JP5652682B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof
JP6779052B2 (en) Separator powder, separator slurry, lithium-ion battery and its manufacturing method
EP3312908B1 (en) Method for producing negative electrode
EP2980885A1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6300619B2 (en) Method and apparatus for manufacturing electrode plate of lithium ion secondary battery
JP2017021888A (en) Manufacturing method of negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2014155808A1 (en) Method for manufacturing and device for manufacturing lithium ion battery
JP6307594B2 (en) Lithium ion secondary battery and method and apparatus for manufacturing the same
JP5375959B2 (en) Positive electrode plate, battery, and method for manufacturing positive electrode plate
WO2017130493A1 (en) Powder for separators, slurry for separators, lithium ion battery and method for manufacturing same
JP6989265B2 (en) Battery manufacturing method
JP6510304B2 (en) Method of manufacturing lithium ion secondary battery
JP6083289B2 (en) Lithium ion secondary battery
CN115050919A (en) Method for manufacturing electrode for secondary battery and method for manufacturing secondary battery
US20150357618A1 (en) Lithium-ion cell
JP2019212909A (en) Power storage device
JP2015015084A (en) Method for manufacturing secondary battery
JP2020031020A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
CN114975876B (en) Method for manufacturing electrode for secondary battery
JP6439369B6 (en) Lithium ion secondary battery
JP2018107086A (en) Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2023127228A1 (en) Secondary battery electrode, method for manufacturing secondary battery electrode, and secondary battery
JP2019216055A (en) Production method of positive electrode for nonaqueous secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180703

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190716

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190906

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200204

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200901