JP2018098012A - Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode mixture layer with a trilithium phosphate powder added thereto, which allows such a nonaqueous electrolyte secondary battery to appropriately exhibit the effect of addition of the trilithium phosphate powder and which can suitably decrease various problems that will be caused in the state of being overcharged.SOLUTION: A method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed therein comprises: a positive electrode; a negative electrode; a nonaqueous electrolyte solution; and a battery case. The manufacturing method comprises the steps of: putting a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, trilithium phosphate powder and a solvent on a positive electrode current collector, thereby forming a positive electrode mixture layer; and encasing the positive and negative electrodes in the battery case to construct a cell assembly and then, heating the constructed cell assembly to a temperature region of 110°C or above and 140°C or below to perform a dry process in a stage before supplying the nonaqueous electrolyte solution into the battery case.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、非水電解液二次電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery.

リチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池は、既存の電池に比べて軽量且つエネルギー密度が高いことから、近年、パソコンや携帯端末等のいわゆるポータブル電源や車両駆動用電源として用いられている。かかるリチウムイオン二次電池は、発電要素である電極体を電池ケース内に収容し、該ケース内に非水電解液を供給(注液)した後にケースを密閉することによって作製される。特許文献1には、かかる製造工程において所定の温度(最高温度:100℃)で乾燥処理を行う技術が開示されている。   Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are lighter and have higher energy density than existing batteries, and have recently been used as so-called portable power sources for vehicles and personal computers and power sources for driving vehicles. ing. Such a lithium ion secondary battery is manufactured by housing an electrode body, which is a power generation element, in a battery case, and supplying (injecting) a nonaqueous electrolytic solution into the case and then sealing the case. Patent Document 1 discloses a technique for performing a drying process at a predetermined temperature (maximum temperature: 100 ° C.) in such a manufacturing process.

ところで、近年のリチウムイオン二次電池では、正極の正極合材層にリン酸三リチウム(LiPO)などの無機リン酸化合物を添加する技術が提案されている。かかる無機リン酸化合物は、電池が過充電状態(高電圧状態)になった際に、非水電解液の分解によって生じた酸(例えばフッ化水素(HF))を吸着し、発熱や金属元素の溶出等の過充電による種々の問題を抑制することができる(例えば特許文献2、3)。 By the way, in recent lithium ion secondary batteries, a technique of adding an inorganic phosphate compound such as trilithium phosphate (Li 3 PO 4 ) to the positive electrode mixture layer of the positive electrode has been proposed. Such an inorganic phosphate compound adsorbs an acid (for example, hydrogen fluoride (HF)) generated by the decomposition of the non-aqueous electrolyte when the battery is overcharged (high voltage state), and generates heat or a metal element. Various problems due to overcharging such as elution of selenium can be suppressed (for example, Patent Documents 2 and 3).

特開2013−187086号公報JP 2013-1887086 A 特開2015−103332号公報JP-A-2015-103332 特許第3358478号Japanese Patent No. 3358478

上記した特許文献2、3に記載の技術では、リン酸三リチウムなどの無機リン酸化合物の効果を適切に発揮させるために、正極合材層に対する無機リン酸化合物の含有量を規定している。しかしながら、実際にリン酸三リチウムを正極合材層に含有させると、上記した従来の技術のようにリン酸三リチウムの含有量を規定しているにも関わらず、リン酸三リチウムの機能にばらつきが生じて好適な効果が得られないことがあった。   In the techniques described in Patent Documents 2 and 3 described above, the content of the inorganic phosphate compound with respect to the positive electrode mixture layer is specified in order to appropriately exert the effect of the inorganic phosphate compound such as trilithium phosphate. . However, when trilithium phosphate is actually included in the positive electrode mixture layer, the function of trilithium phosphate is limited despite the fact that the content of trilithium phosphate is regulated as in the prior art described above. In some cases, variation may occur and a suitable effect may not be obtained.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、正極合材層にリン酸三リチウムが添加された非水電解液二次電池において、当該リン酸三リチウムの添加による効果を適切に発揮させて、過充電状態により生じる種々の問題を好適に抑制できる非水電解液二次電池を提供することである。   The present invention has been made in view of the above points, and its main object is to add the trilithium phosphate in a non-aqueous electrolyte secondary battery in which trilithium phosphate is added to the positive electrode mixture layer. It is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery in which various effects caused by an overcharged state can be suitably suppressed by appropriately exhibiting the effect of the above.

上記目的を実現するべく、本発明によって以下の構成の非水電解液二次電池の製造方法(以下、単に「製造方法」ともいう)が提供される。   In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery having the following configuration (hereinafter also simply referred to as “manufacturing method”).

ここで開示される非水電解液二次電池の製造方法は、正極集電体上に正極活物質を含む正極合材層が形成された正極と、負極集電体上に負極活物質を含む負極合材層が形成された負極と、非水電解液と、該正負極および非水電解液を収容する電池ケースとを備える非水電解液二次電池を製造する方法である。
かかる製造方法は、正極活物質とともにリン酸三リチウムの粉末および溶媒を含む正極合材を正極集電体上に付与することによって正極合材層を形成すること、および、正極および負極を電池ケースに収容してセル組付け体を構築した後、非水電解液を該電池ケースに供給する前の段階において、該構築したセル組付け体を110℃以上140℃以下の温度域まで加熱して乾燥処理を行うことを特徴とする。
The non-aqueous electrolyte secondary battery manufacturing method disclosed herein includes a positive electrode in which a positive electrode mixture layer including a positive electrode active material is formed on a positive electrode current collector, and a negative electrode active material on the negative electrode current collector. This is a method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode on which a negative electrode mixture layer is formed, a non-aqueous electrolyte, and a battery case containing the positive and negative electrodes and the non-aqueous electrolyte.
Such a production method includes forming a positive electrode mixture layer by applying a positive electrode mixture containing a trilithium phosphate powder and a solvent together with a positive electrode active material onto a positive electrode current collector, and forming the positive electrode and the negative electrode into a battery case. After constructing the cell assembly by housing the cell assembly, the constructed cell assembly is heated to a temperature range of 110 ° C. or more and 140 ° C. or less before supplying the non-aqueous electrolyte to the battery case. A drying process is performed.

本発明者は、リン酸三リチウムの含有量が同じであるにも関わらず、リン酸三リチウムの機能にばらつきが生じる原因について実験と検討を重ねた結果、正極合材に添加されているリン酸三リチウムの粉末に水分が含まれていることがあり、かかる水分がリン酸三リチウムの機能にばらつきを生じさせる原因であることを見出した。
具体的には、正極合材に添加されるリン酸三リチウムの粉末を解析した結果、かかるリン酸三リチウムの粉末に水分が含まれていることがあり、当該水分がリン酸三リチウムの粒子表面に付着すると、フッ化水素(HF)等の酸を吸着するリン酸三リチウムの機能が低下することを見出した。
そして、さらに実験と検討を行った結果、従来の乾燥処理(最高温度:100℃)では、リン酸三リチウムの粉末に含まれる水分を適切に除去することができないことがあり、より高温での乾燥処理が必要であることが分かった。
The present inventor has conducted experiments and studies on the cause of variation in the function of trilithium phosphate despite the fact that the content of trilithium phosphate is the same, and as a result, phosphorus added to the positive electrode mixture It has been found that the trilithium acid powder may contain moisture, and that the moisture causes the function of the trilithium phosphate to vary.
Specifically, as a result of analyzing the trilithium phosphate powder added to the positive electrode mixture, the trilithium phosphate powder may contain moisture, and the moisture may be trilithium phosphate particles. It has been found that the function of trilithium phosphate that adsorbs an acid such as hydrogen fluoride (HF) decreases when adhering to the surface.
As a result of further experiments and examinations, the conventional drying treatment (maximum temperature: 100 ° C.) may not be able to properly remove the water contained in the trilithium phosphate powder. It was found that a drying process was necessary.

ここで開示される非水電解液二次電池の製造方法は、上記した知見に基づいてなされたものであり、非水電解液を該電池ケースに供給する前の段階でセル組付け体を110℃以上140℃以下の温度域まで加熱して乾燥処理を行うことを特徴とする。これによって、リン酸三リチウムの粉末に水分が含まれている場合であっても、かかる水分を適切に除去することができるため、リン酸三リチウムの粒子表面に水分が吸着してリン酸三リチウムの機能が低下することを確実に防止できる。   The manufacturing method of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed here is based on the above-described knowledge, and the cell assembly is 110 at a stage before supplying the non-aqueous electrolyte to the battery case. The drying process is performed by heating to a temperature range of not lower than 140 ° C. and lower than 140 ° C. As a result, even if the trilithium phosphate powder contains moisture, the moisture can be appropriately removed. It is possible to reliably prevent the lithium function from deteriorating.

リチウムイオン二次電池の外形を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the external shape of a lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池の電極体を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the electrode body of a lithium ion secondary battery. 実験Aにおける評価試験の結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of an evaluation test in Experiment A. 実験Bにおけるリン酸三リチウム粉末のD50粒子径と、調製直後の正極合材の粘度と、連続入力サイクルにおける容量維持率との関係を示すグラフである。A D 50 particle size of tricalcium phosphate lithium powder in Experiment B, a viscosity of positive electrode immediately after the preparation is a graph showing the relationship between the capacity retention rate at the continuous input cycle. 実験Bにおけるリン酸三リチウム粉末のD50粒子径と、調製から3日後の正極合材の粘度と、ハイレートサイクルにおける容量維持率との関係を示すグラフである。A D 50 particle size of tricalcium phosphate lithium powder in Experiment B, a viscosity of positive electrode after 3 days from the preparation is a graph showing the relationship between the capacity retention rate in high-rate cycle. 実験Bにおけるリン酸三リチウム粉末のD50粒子径と、調製から1週間後の正極合材の粘度と、25℃における直流抵抗との関係を示すグラフである。A D 50 particle size of tricalcium phosphate lithium powder in Experiment B, a viscosity of positive electrode after one week from the preparation is a graph showing a relation between the DC resistance at 25 ° C.. 実験Bにおけるリン酸三リチウム粉末のD50粒子径と、調製から2週間後の正極合材の粘度と、−30℃における反応抵抗との関係を示すグラフである。A D 50 particle size of tricalcium phosphate lithium powder in Experiment B, a viscosity of positive electrode after 2 weeks from the preparation is a graph showing the relationship between the reaction resistance at -30 ° C..

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係(長さ、幅、厚み等)は実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、負極の組成、非水電解液二次電池の構築に係る一般的技術等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, members / parts having the same action are denoted by the same reference numerals. In addition, the dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) in each drawing does not reflect the actual dimensional relationship. Further, matters other than the matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention (for example, the composition of the negative electrode, general techniques related to the construction of the nonaqueous electrolyte secondary battery, etc.) Therefore, it can be grasped as a design matter of a person skilled in the art based on the prior art in the field.

1.リチウムイオン二次電池
先ず、本実施形態に係る製造方法によって得られる非水電解液二次電池の一例としてリチウムイオン二次電池を説明する。
図1はリチウムイオン二次電池の外形を模式的に示す斜視図であり、図2はリチウムイオン二次電池の電極体を模式的に示す斜視図である。このリチウムイオン二次電池100は、図1に示す角形の電池ケース50の内部に、正極10および負極20を備える電極体80(図2参照)と非水電解液(図示省略)を収容することによって作製される。
1. First, a lithium ion secondary battery will be described as an example of a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by the manufacturing method according to the present embodiment.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an outer shape of a lithium ion secondary battery, and FIG. 2 is a perspective view schematically showing an electrode body of the lithium ion secondary battery. The lithium ion secondary battery 100 accommodates an electrode body 80 (see FIG. 2) including the positive electrode 10 and the negative electrode 20 and a non-aqueous electrolyte (not shown) in the rectangular battery case 50 shown in FIG. It is produced by.

(1)電池ケース
電池ケース50は、上端が開放された扁平なケース本体52と、その上端の開口部を塞ぐ蓋体54とから構成されている。蓋体54には、正極端子70および負極端子72が設けられている。図示は省略するが、正極端子70は電池ケース50内の電極体80の正極10と電気的に接続されており、負極端子72は負極20と電気的に接続されている。また、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100の蓋体54には、非水電解液を電池ケース50内に供給するための注液口56が設けられている。かかる注液口56には封止キャップが嵌め込まれており、かかる封止キャップと蓋体54とが接合されている。
(1) Battery Case The battery case 50 includes a flat case body 52 having an open upper end, and a lid 54 that closes an opening at the upper end. The lid 54 is provided with a positive terminal 70 and a negative terminal 72. Although not shown, the positive electrode terminal 70 is electrically connected to the positive electrode 10 of the electrode body 80 in the battery case 50, and the negative electrode terminal 72 is electrically connected to the negative electrode 20. In addition, the lid 54 of the lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment is provided with a liquid injection port 56 for supplying a nonaqueous electrolytic solution into the battery case 50. A sealing cap is fitted into the liquid injection port 56, and the sealing cap and the lid body 54 are joined.

(2)電極体
次に、上記した電池ケース50の内部に収容される電極体80について説明する。図2に示すように、本実施形態における電極体80は、長尺シート状の正極10と負極20を長尺シート状のセパレータ40とともに積層して捲回することによって作製された捲回電極体である。なお、ここで開示される非水電解液二次電池に用いられる電極体は、図2に示すような捲回電極体に限定されず、例えば、複数枚の正極と負極とをセパレータを介して交互に積層させた積層電極体であってもよい。
(2) Electrode body Next, the electrode body 80 accommodated in the battery case 50 described above will be described. As shown in FIG. 2, the electrode body 80 in this embodiment is a wound electrode body produced by laminating and winding a long sheet-like positive electrode 10 and a negative electrode 20 together with a long sheet-like separator 40. It is. In addition, the electrode body used for the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed here is not limited to the wound electrode body as shown in FIG. 2, for example, a plurality of positive electrodes and negative electrodes are interposed via a separator. It may be a laminated electrode body laminated alternately.

(a)正極
図2における正極10では、長尺シート状の正極集電体12の両面に、正極活物質を主成分とする正極合材層14が形成されている。そして、正極10の幅方向の一方の側縁部には、正極合材層14が塗工されていない正極合材層非形成部16が形成されており、この正極合材層非形成部16が上記した正極端子70(図1参照)と電気的に接続される。
(A) Positive Electrode In the positive electrode 10 in FIG. 2, a positive electrode mixture layer 14 mainly composed of a positive electrode active material is formed on both surfaces of a long sheet-like positive electrode current collector 12. A positive electrode mixture layer non-formation portion 16 that is not coated with the positive electrode mixture layer 14 is formed on one side edge in the width direction of the positive electrode 10, and the positive electrode mixture layer non-formation portion 16 is formed. Is electrically connected to the positive electrode terminal 70 (see FIG. 1) described above.

正極合材層14の主成分である正極活物質は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出可能な化合物であり、少なくともリチウムを含む酸化物(リチウム複合酸化物)から構成されている。本実施形態において、正極活物質の種類は特に制限されず、一般的なリチウムイオン二次電池の正極活物質と同様のものを使用することができる。かかる正極活物質の具体例としては、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物などが挙げられる。   The positive electrode active material that is the main component of the positive electrode mixture layer 14 is a compound capable of reversibly occluding and releasing lithium ions, and is composed of an oxide containing at least lithium (lithium composite oxide). In the present embodiment, the type of the positive electrode active material is not particularly limited, and the same positive electrode active material as that of a general lithium ion secondary battery can be used. Specific examples of such a positive electrode active material include lithium nickel composite oxide, lithium nickel cobalt composite oxide, lithium nickel cobalt manganese composite oxide, and the like.

また、本実施形態における正極合材層14にはリン酸三リチウム(LiPO)の粉末が含まれている。かかるリン酸三リチウムは、リチウムイオン二次電池100が過充電状態となった際に、非水電解液の分解によって生じた酸(例えばフッ化水素(HF))を吸着することによって、過充電時の発熱や金属元素の溶出等を抑制することができる。 Further, the positive electrode mixture layer 14 in the present embodiment contains trilithium phosphate (Li 3 PO 4 ) powder. Such trilithium phosphate is overcharged by adsorbing an acid (for example, hydrogen fluoride (HF)) generated by the decomposition of the non-aqueous electrolyte when the lithium ion secondary battery 100 is overcharged. Heat generation at the time and elution of metal elements can be suppressed.

なお、リン酸三リチウム粒子のD50粒子径(レーザー回折・光散乱法に基づく体積基準の粒度分布において、粒子径の小さい側から累積50%に相当する粒子径(平均粒子径、メジアン径))は、0.3μm〜27.4μmが好ましく、1.3μm〜24.8μmがより好ましく、1.8μm〜8.3μmがさらに好ましく、2.1μm〜5.6μmが特に好ましい。
リン酸三リチウム粒子の粒子径を小さくすると、容量維持率の向上や電池抵抗の低減などの電池性能を向上させる効果を得ることができる一方で、かかる粒子径を小さくしすぎると、正極合材の粘度が上昇して正極の作製が困難になる虞がある。上記したリン酸三リチウム粒子のD50粒子径の範囲は、この関係を考慮して規定されたものであり、かかる範囲内の粒子径のリン酸三リチウムの粉末を使用することによって、高い電池性能を有するリチウムイオン二次電池を生産性高く製造することができる。
Incidentally, D 50 particle size of the tricalcium phosphate lithium particles (in volume-based particle size distribution based on the laser diffraction light scattering method, the particle diameter corresponding the smaller in particle diameter cumulative 50% (average particle diameter, median diameter) ) Is preferably 0.3 μm to 27.4 μm, more preferably 1.3 μm to 24.8 μm, further preferably 1.8 μm to 8.3 μm, and particularly preferably 2.1 μm to 5.6 μm.
When the particle size of the trilithium phosphate particles is reduced, it is possible to obtain the effect of improving the battery performance such as improvement of the capacity retention rate and reduction of the battery resistance. On the other hand, when the particle size is too small, the positive electrode mixture There is a possibility that it becomes difficult to produce a positive electrode due to an increase in the viscosity. The range of the D 50 particle diameter of the above-described trilithium phosphate particles is defined in consideration of this relationship, and by using trilithium phosphate powder having a particle diameter within the above range, a high battery can be obtained. A lithium ion secondary battery having performance can be manufactured with high productivity.

また、正極合材層14には、上記した正極活物質とリン酸三リチウムの粉末の他に、導電剤やバインダ等の各種の添加材が含まれていてもよい。導電剤としては、例えば、カーボンブラック等の炭素材料を用いる事ができ、バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリエチレンオキサイド(PEO)等を用いることができる。   The positive electrode mixture layer 14 may contain various additives such as a conductive agent and a binder in addition to the above-described positive electrode active material and trilithium phosphate powder. As the conductive agent, for example, a carbon material such as carbon black can be used, and as the binder, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene chloride (PVDC), polyethylene oxide (PEO), or the like can be used. .

(b)負極
負極20についても、正極10と同様に、長尺シート状の負極集電体22の両面に負極活物質を主成分とする負極合材層24が形成されている。そして、負極20の幅方向の一方の側縁部に負極合材層非形成部26が形成されており、この負極合材層非形成部26が負極端子72(図1参照)と電気的に接続されている。
(B) Negative Electrode Similarly to the positive electrode 10, the negative electrode 20 has a negative electrode mixture layer 24 mainly composed of a negative electrode active material on both surfaces of a long sheet-like negative electrode current collector 22. A negative electrode mixture layer non-formed portion 26 is formed at one side edge in the width direction of the negative electrode 20, and the negative electrode mixture layer non-formed portion 26 is electrically connected to the negative electrode terminal 72 (see FIG. 1). It is connected.

本実施形態において、負極合材層24の組成は、特に制限されず、一般的なリチウムイオン二次電池の負極合材層と同様の組成にすることができる。例えば、負極活物質には、黒鉛(グラファイト)、難黒鉛化炭素(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素(ソフトカーボン)、カーボンナノチューブ、或いはこれらを組み合わせた構造を有するもの等の炭素材料を用いることができる。なお、エネルギー密度の観点から、これらの炭素材料中でも黒鉛系材料(天然黒鉛(石墨)や人造黒鉛等)を用いることが好ましい。また、負極合材層24には、その他の添加材(例えばバインダや増粘剤等)が含まれていてもよい。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンラバー(SBR)等が挙げられ、増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース(CMC)等が挙げられる。   In the present embodiment, the composition of the negative electrode mixture layer 24 is not particularly limited, and can be the same composition as the negative electrode mixture layer of a general lithium ion secondary battery. For example, as the negative electrode active material, a carbon material such as graphite (graphite), non-graphitizable carbon (hard carbon), graphitizable carbon (soft carbon), carbon nanotube, or a combination of these is used. Can do. From the viewpoint of energy density, it is preferable to use graphite-based materials (natural graphite (graphite), artificial graphite, etc.) among these carbon materials. Further, the negative electrode mixture layer 24 may contain other additives (for example, a binder, a thickener, and the like). Examples of the binder include styrene butadiene rubber (SBR), and examples of the thickener include carboxymethyl cellulose (CMC).

(c)セパレータ
セパレータ40には、微小な孔を複数有する所定幅の帯状のシート材が用いられる。セパレータ40についても、一般的なリチウムイオン二次電池に用いられるものと同様のものを用いることができる。
但し、本実施形態に係る製造方法では、後述するように乾燥工程における加熱温度を従来よりも高い温度である110℃〜140℃に設定しているため、かかる乾燥工程における熱でセパレータ40が破損することを確実に防止するという観点から、全芳香族ポリアミド(アラミド)等から構成された耐熱性セパレータを用いると好ましい。
(C) Separator A strip-shaped sheet material having a predetermined width and having a plurality of minute holes is used for the separator 40. As the separator 40, the same separator as that used in a general lithium ion secondary battery can be used.
However, in the manufacturing method according to the present embodiment, the heating temperature in the drying process is set to 110 ° C. to 140 ° C., which is higher than the conventional temperature, as will be described later, and therefore the separator 40 is damaged by the heat in the drying process. From the viewpoint of reliably preventing this, it is preferable to use a heat-resistant separator made of wholly aromatic polyamide (aramid) or the like.

(3)非水電解液
また、上記したように、図1に示すリチウムイオン二次電池100の電池ケース50内には、上記した電極体80とともに非水電解液が収納されている。かかる非水電解液には、一般的なリチウムイオン二次電池に用いられる非水電解液を使用することができる。かかる非水電解液としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との混合溶媒(例えば体積比3:4:3)に、支持塩を所定の濃度(例えば1mol/L程度)で含有させたものが挙げられる。なお、かかる支持塩としては、フッ素を含んだリチウム化合物、例えば、LiPF、LiBF、LiCFSO等を用いることが好ましい。
(3) Nonaqueous Electrolyte As described above, the nonaqueous electrolyte is housed in the battery case 50 of the lithium ion secondary battery 100 shown in FIG. As such a non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte used in a general lithium ion secondary battery can be used. As such a non-aqueous electrolyte, for example, a mixed salt of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC) (for example, volume ratio 3: 4: 3) is used with a supporting salt at a predetermined concentration. (For example, about 1 mol / L). As the supporting salt, it is preferable to use a lithium compound containing fluorine, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 or the like.

2.リチウムイオン二次電池の製造方法
次に、上記したリチウムイオン二次電池を製造するリチウムイオン二次電池の製造方法を説明する。
2. Next, a method for manufacturing a lithium ion secondary battery for manufacturing the above-described lithium ion secondary battery will be described.

(1)正極合材層の形成
本実施形態では、先ず、正極活物質とともにリン酸三リチウムの粉末および溶媒を含む正極合材を調製し、かかる正極合材を正極集電体12上に付与することによって正極合材層14を形成する。
具体的には、先ず、正極活物質とリン酸三リチウムの粉末とその他の添加物とを溶媒に分散させることによってペースト状の正極合材を調製する。このときの溶媒としては、例えば、NMP(Nメチルピロリドン)などの有機系の溶媒を用いることが好ましい。
次に、本工程では、調製した正極合材を正極集電体12の表面に塗布し、当該正極合材を乾燥させた後にプレス加工を施すことによって、正極集電体12上に正極合材層14が付与されたシート状の正極10を作製する。
(1) Formation of Positive Electrode Mixture Layer In this embodiment, first, a positive electrode composite containing a trilithium phosphate powder and a solvent together with a positive electrode active material is prepared, and the positive electrode mixture is applied onto the positive electrode current collector 12. By doing so, the positive electrode mixture layer 14 is formed.
Specifically, first, a paste-like positive electrode mixture is prepared by dispersing a positive electrode active material, trilithium phosphate powder, and other additives in a solvent. As the solvent at this time, for example, an organic solvent such as NMP (N methylpyrrolidone) is preferably used.
Next, in this step, the prepared positive electrode mixture is applied to the surface of the positive electrode current collector 12, and after the positive electrode mixture is dried, press working is performed, so that the positive electrode mixture is formed on the positive electrode current collector 12. The sheet-like positive electrode 10 provided with the layer 14 is produced.

(2)セル組付け体の構築
そして、次工程として、上記した正極10と、別途作製した負極20とから上記した電極体80を作製し、該電極体80を電池ケース50に収容してセル組付け体を構築する。なお、負極20を作製する工程や電極体80を作製する工程は、一般的なリチウムイオン二次電池の製造方法と同様の手順で実施することができ、本発明を特徴づけるものでないため説明を省略する。
(2) Construction of cell assembly As the next step, the above-described electrode body 80 is manufactured from the above-described positive electrode 10 and the separately-prepared negative electrode 20, and the electrode body 80 is accommodated in the battery case 50 to form a cell. Build an assembly. In addition, since the process of manufacturing the negative electrode 20 and the process of manufacturing the electrode body 80 can be implemented in the same procedure as the manufacturing method of a general lithium ion secondary battery, since it does not characterize this invention, it demonstrates. Omitted.

本工程において電極体80を電池ケース50の内部に収容する際には、先ず、蓋体54の正極端子70を正極10の正極合材層非形成部16に接続するとともに、負極端子72を負極20の負極合材層非形成部26に接続した後で、ケース本体52内に電極体80を収容する。
そして、セル組付け体を構築するに際しては、ケース本体52上部の開口部に蓋体54を嵌め込んで、ケース本体52と蓋体54との接触部分にレーザーを照射する。これによって、ケース本体52と蓋体54とが溶接されてセル組付け体が構築される。
When the electrode body 80 is accommodated in the battery case 50 in this step, first, the positive electrode terminal 70 of the lid body 54 is connected to the positive electrode mixture layer non-forming portion 16 of the positive electrode 10 and the negative electrode terminal 72 is connected to the negative electrode. After connecting to the negative electrode composite material layer non-forming portion 26, the electrode body 80 is accommodated in the case main body 52.
When constructing the cell assembly, the lid 54 is fitted into the opening at the top of the case main body 52, and the contact portion between the case main body 52 and the lid 54 is irradiated with laser. As a result, the case body 52 and the lid body 54 are welded to construct a cell assembly.

(3)乾燥処理
本実施形態に係る製造方法では、非水電解液を該電池ケースに供給する前の段階で、上記したセル組付け体を加熱して正極合材層14を乾燥させる乾燥処理を行う。本実施形態に係る製造方法では、かかる乾燥処理における加熱温度を、リン酸三リチウムの粉末に含まれていた水分を正極合材層14から適切に除去することができる温度、すなわち、110℃以上140℃以下の温度域まで上昇させる。
具体的には、上記したように、正極合材に含まれるリン酸三リチウムの粉末には水分が含まれていることがあり、かかる水分がリン酸三リチウムの粒子表面に吸着すると、リン酸三リチウムの機能が低下して製造後の電池において過充電時の温度上昇を適切に抑制できなくなる虞がある。
これに対して、本実施形態に係る製造方法では、セル組付け体の電池ケース内部に非水電解液を供給する前に、セル組付け体を110℃以上の高温域まで加熱することによって、リン酸三リチウムの粉末の粉体に含まれる水分を蒸発させる。これによって、リン酸三リチウムの粒子表面に水分が吸着することを防止することができるため、リン酸三リチウムの機能を適切に発揮させることができ、製造後の電池が過充電状態になった場合に急激な温度上昇が生じることを適切に抑制することができる。
なお、かかる乾燥工程における加熱温度が140℃を超えると、負極集電体(銅箔など)が酸化して電池抵抗が大きく上昇する虞があるため、本実施形態では乾燥工程における加熱温度の上限を140℃にしている。
(3) Drying process In the manufacturing method according to the present embodiment, the cell assembly is heated to dry the positive electrode mixture layer 14 before the non-aqueous electrolyte is supplied to the battery case. I do. In the manufacturing method according to the present embodiment, the heating temperature in the drying process is a temperature at which moisture contained in the trilithium phosphate powder can be appropriately removed from the positive electrode mixture layer 14, that is, 110 ° C. or higher. The temperature is raised to 140 ° C or lower.
Specifically, as described above, the trilithium phosphate powder contained in the positive electrode mixture may contain moisture, and when such moisture is adsorbed on the surface of the trilithium phosphate particles, There is a possibility that the function of trilithium will be reduced and the temperature rise at the time of overcharging in the manufactured battery cannot be suppressed appropriately.
On the other hand, in the manufacturing method according to this embodiment, before supplying the non-aqueous electrolyte into the battery case of the cell assembly, by heating the cell assembly to a high temperature range of 110 ° C. or higher, Water contained in the powder of trilithium phosphate powder is evaporated. As a result, it is possible to prevent moisture from adsorbing to the surface of the trilithium phosphate particles, so that the function of the trilithium phosphate can be appropriately exerted, and the manufactured battery is overcharged. In this case, it is possible to appropriately suppress a sudden temperature rise.
If the heating temperature in the drying step exceeds 140 ° C., the negative electrode current collector (such as copper foil) may be oxidized and the battery resistance may be greatly increased. In this embodiment, the upper limit of the heating temperature in the drying step Is 140 ° C.

また、上記した乾燥処理においては、リン酸三リチウムに含まれている水分をより確実に蒸発させるという観点から、乾燥処理中の圧力(乾燥圧力)と、乾燥処理の実施時間(乾燥時間)を適宜調整することが好ましい。例えば、乾燥圧力は10kPa〜50kPa(例えば30kPa)の範囲内に設定することが好ましく、また、乾燥時間は20min〜60min(40min)の範囲内に設定することが好ましい。   Moreover, in the above-described drying process, from the viewpoint of more reliably evaporating the water contained in the trilithium phosphate, the pressure during the drying process (drying pressure) and the duration of the drying process (drying time) are set. It is preferable to adjust appropriately. For example, the drying pressure is preferably set in the range of 10 kPa to 50 kPa (for example, 30 kPa), and the drying time is preferably set in the range of 20 min to 60 min (40 min).

(4)セルの密閉
次に、本実施形態においては、乾燥処理を行って正極合材層14の水分を蒸発させた後で、電池ケース50内に非水電解液を供給し、該電池ケース50を密閉してリチウムイオン二次電池100を製造する。具体的には、乾燥処理の終了後に、蓋体54の注液口56から電池ケース50の内部に非水電解液を供給(注液)する。
そして、注液口56に封止キャップを嵌め込んで、蓋体54と封止キャップとの接触部分をレーザー溶接などによって接合する。これによって、電池ケース50が密閉されてリチウムイオン二次電池100が作製される。
(4) Sealing of cell Next, in the present embodiment, after the drying process is performed to evaporate the moisture of the positive electrode mixture layer 14, a nonaqueous electrolyte is supplied into the battery case 50, and the battery case 50 is sealed to manufacture a lithium ion secondary battery 100. Specifically, after the drying process is completed, a nonaqueous electrolytic solution is supplied (injected) into the battery case 50 from the injection port 56 of the lid 54.
Then, a sealing cap is fitted into the liquid injection port 56, and a contact portion between the lid 54 and the sealing cap is joined by laser welding or the like. Thereby, the battery case 50 is sealed and the lithium ion secondary battery 100 is produced.

かかる製造方法によって得られたリチウムイオン二次電池100は、上記したように、110℃以上140℃以下の温度域までセル組付け体を加熱する乾燥処理が行われているため、正極合材層14に含まれているリン酸三リチウムの粉末から水分が適切に除去されている。このため、リン酸三リチウムの粒子表面に水分が付着してリン酸三リチウムの機能を低下させることを防止することができ、発熱や金属元素の溶出等の過充電によって生じる種々の問題を適切に抑制することができる。   As described above, the lithium ion secondary battery 100 obtained by such a manufacturing method has been subjected to a drying process of heating the cell assembly to a temperature range of 110 ° C. or higher and 140 ° C. or lower. The water is appropriately removed from the trilithium phosphate powder contained in 14. For this reason, it is possible to prevent moisture from adhering to the surface of the trilithium phosphate particles and lowering the function of the trilithium phosphate, and to prevent various problems caused by overcharge such as heat generation and elution of metal elements. Can be suppressed.

[試験例]
以下、本発明に関する試験例を説明するが、試験例の説明は本発明を限定することを意図したものではない。
[Test example]
Hereinafter, although the test example regarding this invention is demonstrated, description of a test example is not intending limiting this invention.

1.実験A
(1)試験例1〜試験例9の作製
実験Aでは、試験例1〜試験例9の各々で乾燥工程における加熱温度を異ならせて4V級のリチウムイオン二次電池を作製し、該作製した電池の性能を評価した。
1. Experiment A
(1) Production of Test Example 1 to Test Example 9 In Experiment A, a 4V class lithium ion secondary battery was produced by varying the heating temperature in the drying process in each of Test Example 1 to Test Example 9, and the production was performed. The performance of the battery was evaluated.

具体的には、試験例1〜試験例9の各々について、正極活物質であるLNCM複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)と、リン酸三リチウム(LiPO)と、バインダ(PVDF)と溶媒(NMP:Nメチルピロリドン)とを混合してペースト状の正極合材を調製した。そして、調製した正極合材を正極集電体(アルミニウム箔)の両面に塗布し乾燥させた後、所定の圧力でプレスすることによってシート状の正極を作製した。 Specifically, for each of Test Examples 1 to 9, LNCM composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) that is a positive electrode active material and trilithium phosphate (Li 3) PO 4 ), a binder (PVDF), and a solvent (NMP: N-methylpyrrolidone) were mixed to prepare a paste-like positive electrode mixture. And after apply | coating the prepared positive mix to both surfaces of a positive electrode electrical power collector (aluminum foil) and making it dry, the sheet-like positive electrode was produced by pressing with a predetermined pressure.

また、負極活物質(グラファイト)と、バインダ(SBR:スチレンーブタジエン共重合体)と、増粘剤(CMC)と分散媒(水)とを混合してペースト状の負極合材を調製し、当該負極合材をシート状の負極集電体(銅箔)の両面に塗布し乾燥させた後にプレスすることによってシート状の負極を作製した。
次に、セパレータとして耐熱性セパレータ(アラミドセパレータ)を使用し、該耐熱性セパレータを介して正負極を積層させた後、該積層体を捲回することによって捲回電極体を作製し、該捲回電極体を電池ケース内に収容してセル組付け体を作製した。
Further, a negative electrode active material (graphite), a binder (SBR: styrene-butadiene copolymer), a thickener (CMC) and a dispersion medium (water) are mixed to prepare a paste-like negative electrode mixture, The negative electrode mixture was applied to both sides of a sheet-like negative electrode current collector (copper foil), dried, and then pressed to prepare a sheet-like negative electrode.
Next, a heat resistant separator (aramid separator) is used as a separator, positive and negative electrodes are laminated through the heat resistant separator, and then the laminated body is wound to produce a wound electrode body. The rotating electrode body was accommodated in a battery case to produce a cell assembly.

そして、作製したセル組付け体を乾燥炉(炉内圧力:30kPa)の内部に配置し、40分間加熱することによって、各々の試験例のセル組付け体の乾燥処理を行った。実験Aでは、表1に示すように、このときの加熱温度を試験例1〜試験例9の各々で異ならせた。
次に、注液口からセル組付け体の内部に非水電解液を供給した後に、当該注液口を封止キャップで封止して電池ケースを密閉することによって評価試験用の4V級リチウムイオン二次電池を作製した。なお、非水電解液には、ECとDMCとEMCとを3:4:3の体積比で含む混合溶媒に支持塩(LiPF)を約1mol/Lの濃度で含有させた非水電解液を使用した。
And the produced cell assembly was arrange | positioned inside a drying furnace (furnace pressure: 30 kPa), and the drying process of the cell assembly of each test example was performed by heating for 40 minutes. In Experiment A, as shown in Table 1, the heating temperature at this time was varied for each of Test Example 1 to Test Example 9.
Next, after supplying the non-aqueous electrolyte from the liquid injection port to the inside of the cell assembly, the liquid injection port is sealed with a sealing cap, and the battery case is sealed, so that the battery case is sealed. An ion secondary battery was produced. In addition, the non-aqueous electrolyte solution contains a supporting salt (LiPF 6 ) at a concentration of about 1 mol / L in a mixed solvent containing EC, DMC, and EMC in a volume ratio of 3: 4: 3. It was used.

(2)評価試験
実験Aにおいては、上記した試験例1〜試験例9に対して、過充電時の電池温度と、IV抵抗を測定した。具体的な測定条件を以下に説明する。
(2) Evaluation test In Experiment A, the battery temperature and the IV resistance at the time of overcharging were measured with respect to Test Example 1 to Test Example 9 described above. Specific measurement conditions will be described below.

(a)過充電時の電池温度の測定
各々の試験例で作製した4V級のリチウムイオン二次電池に対して、20Cの定電流で5.1Vまで充電を行うことによって各電池を過充電状態とし、各々の電池の電池ケース外側の中心部の温度を測定することによって、過充電時の電池温度を測定した。測定結果を表1及び図3に示す。なお、測定結果について、表1では試験例1を100とした場合の相対評価で示している。また、図3に示す2種類のプロットのうち、菱形のプロットが過充電時の電池温度を示している。
(A) Measurement of battery temperature during overcharge Each battery is overcharged by charging up to 5.1 V at a constant current of 20 C with respect to the 4 V class lithium ion secondary battery produced in each test example. And the battery temperature at the time of overcharge was measured by measuring the temperature of the center part outside the battery case of each battery. The measurement results are shown in Table 1 and FIG. In addition, about the measurement result, in Table 1, it shows by the relative evaluation when Test Example 1 is set to 100. In addition, among the two types of plots shown in FIG. 3, the rhombus plot indicates the battery temperature during overcharge.

(b)IV抵抗の測定
作製後の各試験例の電池について、初期容量を測定した後、25℃の温度条件下で1Cの充電レートで定電(CC)流充電を行ってSOC20%の充電状態に調整し、10Cで10秒間の定電流放電を行い、この時の電流(I)−電圧(V)のプロット値の一次近似直線の傾きから初期電池抵抗(IV抵抗)(mΩ)を求めた。そして、試験例1のIV抵抗を100とした場合の各試験例のIV抵抗(IV抵抗比率)を算出した。結果を表1および図3に示す。なお、図3に示す2種類のプロットのうち、四角形のプロットがIV抵抗比率の測定結果を示している。
(B) Measurement of IV resistance For the batteries of each of the test examples after fabrication, the initial capacity was measured, and then a constant current (CC) current charge was performed at a charge rate of 1 C under a temperature condition of 25 ° C. to charge 20% SOC. The battery is adjusted to a state, discharged at 10C for 10 seconds, and the initial battery resistance (IV resistance) (mΩ) is obtained from the slope of the first-order approximation line of the current (I) -voltage (V) plot value. It was. And IV resistance (IV resistance ratio) of each test example when the IV resistance of test example 1 was set to 100 was calculated. The results are shown in Table 1 and FIG. Of the two types of plots shown in FIG. 3, a square plot indicates the measurement result of the IV resistance ratio.

Figure 2018098012
Figure 2018098012

(3)試験結果
表1および図3に示すように、乾燥工程における加熱温度(乾燥温度)を上昇させるに従って、過充電時の電池温度が低下する一方で、乾燥温度を上昇させ過ぎるとIV抵抗比率が増加するという傾向を確認することができた。
そして、各々の試験例を詳細に比較すると、乾燥温度を110℃以上とした試験例3〜試験例9において電池温度が大幅に低下している一方で、乾燥温度が140℃を超えた試験例7〜試験例9では、過充電時の電池温度が試験例3〜試験例6と同程度であるにも関わらず、IV抵抗比率が大幅に増加していた。
このことから、試験例3〜試験例6のように、乾燥工程における乾燥温度を110℃〜140℃の範囲内に規定することによって、リン酸三リチウムの機能を適切に発揮させて過充電時の電池温度を適切に低下させることができるとともに、抵抗の大幅な増加による電池性能の低下を抑制できることが分かった。
(3) Test results As shown in Table 1 and FIG. 3, as the heating temperature (drying temperature) in the drying process is increased, the battery temperature at the time of overcharging decreases, but when the drying temperature is excessively increased, the IV resistance We were able to confirm the tendency of the ratio to increase.
And when each test example is compared in detail, while the battery temperature is greatly reduced in Test Examples 3 to 9 where the drying temperature is 110 ° C. or higher, the test example in which the drying temperature exceeds 140 ° C. In Test Example 9 to Test Example 9, the IV resistance ratio was significantly increased even though the battery temperature at the time of overcharge was similar to Test Example 3 to Test Example 6.
Therefore, as in Test Example 3 to Test Example 6, by defining the drying temperature in the drying process within the range of 110 ° C. to 140 ° C., the function of trilithium phosphate can be appropriately exerted and overcharged It was found that the battery temperature of the battery can be lowered appropriately, and that the battery performance can be prevented from being lowered due to a large increase in resistance.

2.実験B
次に、本発明者は、リン酸三リチウム粉末の適切な粒子径を調べるために実験Bを行った。
2. Experiment B
Next, the present inventor conducted Experiment B in order to investigate an appropriate particle size of the trilithium phosphate powder.

(1)試験例10〜試験例26の作製
実験Bにおいては、以下の表2および表3に示すように、試験例10〜試験例26の各々でリン酸三リチウム粉末のD50粒子径を異ならせて4V級のリチウムイオン二次電池を作製した。
なお、試験例10〜試験例26における電池の作製条件は、上記のように各試験例でリン酸三リチウムのD50粒子径を異ならせたこと、乾燥処理の温度を115℃に設定したこと、セパレータとしてPP/PE/PPの三層構造のセパレータを用いたことの三点を除いて、上記した実験Aと同じ条件に設定した。
(1) Preparation of Test Example 10 to Test Example 26 In Experiment B, as shown in Table 2 and Table 3 below, the D 50 particle size of the trilithium phosphate powder in each of Test Example 10 to Test Example 26 was set as follows. A 4V-class lithium ion secondary battery was manufactured by making different.
In addition, as for the production conditions of the batteries in Test Examples 10 to 26, the D 50 particle diameter of trilithium phosphate was changed in each test example as described above, and the temperature of the drying treatment was set to 115 ° C. The same conditions as in Experiment A described above were used except for the three points that a separator having a three-layer structure of PP / PE / PP was used as the separator.

(2)評価試験
実験Bの評価試験では、正極合材の粘度と容量維持率と電池抵抗を測定した。
(2) Evaluation test In the evaluation test of Experiment B, the viscosity, capacity retention ratio, and battery resistance of the positive electrode mixture were measured.

(a)粘度の測定
試験例10〜試験例26の各々について、正極合材層を作製するために使用したペースト状の正極合材の一部を採取し、E型粘度計(測定環境:室温、回転速度:20rpm)を用いて粘度を測定した。なお、本試験では、粘度の測定を、調製直後、3日後、1週間後、2週間後の4回実施した。各々の測定結果を表2、表3および図4〜図7に示す。なお、表2および表3における測定結果は、試験例26の測定結果を100とした場合の相対評価で示している。また、図4〜図7においては、菱形のプロットが粘度の測定結果を示している。
(A) Measurement of Viscosity For each of Test Example 10 to Test Example 26, a portion of the paste-like positive electrode mixture used to produce the positive electrode mixture layer was collected and an E-type viscometer (measuring environment: room temperature) , Rotation speed: 20 rpm), and the viscosity was measured. In this test, the viscosity was measured four times immediately after preparation, 3 days later, 1 week later, and 2 weeks later. Each measurement result is shown in Table 2, Table 3, and FIGS. The measurement results in Tables 2 and 3 are shown as relative evaluations when the measurement result of Test Example 26 is 100. Moreover, in FIGS. 4-7, the rhombus plot has shown the measurement result of the viscosity.

(b)容量維持率の測定
本試験においては、作製した試験例10〜試験例26の各々の電池について、連続入力サイクルにおける容量維持率と、ハイレートサイクルにおける容量維持率の2種類の容量維持率を測定した。
(B) Measurement of capacity maintenance rate In this test, for each of the batteries of Test Example 10 to Test Example 26 produced, two types of capacity maintenance rates, a capacity maintenance rate in a continuous input cycle and a capacity maintenance rate in a high rate cycle, were used. Was measured.

(b−1)連続入力サイクルにおける容量維持率
まず、25℃の温度条件下、各例の電池に対し、1Cのレートで4.1Vまで定電流(CC)充電した後に5分間休止し、1Cのレートで3.0Vまで定電流(CC)放電した後に5分間休止した。次いで、CCCV充電(4.1V、レート1C、0.1Cカット)を行い10分間休止した後、CCCV放電(3.0V、レート1C,0.1Cカット)を行う初期充放電を行った。この時の放電容量を測定し、初期容量とした。
(B-1) Capacity maintenance rate in continuous input cycle First, under the temperature condition of 25 ° C., the battery of each example was charged with a constant current (CC) to 4.1 V at a rate of 1 C, and then rested for 5 minutes. The battery was rested for 5 minutes after being discharged at a rate of 3.0V to a constant current (CC). Subsequently, after performing CCCV charge (4.1V, rate 1C, 0.1C cut) and resting for 10 minutes, initial charge / discharge which performs CCCV discharge (3.0V, rate 1C, 0.1C cut) was performed. The discharge capacity at this time was measured and used as the initial capacity.

そして、各電池のSOCを80%に調整し、−30℃の環境下で(1)150Aで0.1秒間充電、(2)5秒間休止、(3)150Aで0.1秒間放電、(4)5秒間休止を1サイクルとする連続入力サイクルを4000サイクル行い、4000サイクル後の容量維持率(%)を測定した。結果を表2、表3および図4に示す。なお、表2および表3における測定結果は、初期容量を100とした場合の相対評価で示している。また、図4では四角形のプロットが連続入力サイクルにおける容量維持率の測定結果を示している。   Then, the SOC of each battery is adjusted to 80%, and (1) charging at 150A for 0.1 second, (2) resting for 5 seconds, (3) discharging at 150A for 0.1 second in an environment of −30 ° C. ( 4) 4000 continuous input cycles with a 5-second pause as one cycle were performed, and the capacity retention rate (%) after 4000 cycles was measured. The results are shown in Table 2, Table 3 and FIG. The measurement results in Tables 2 and 3 are shown as relative evaluations when the initial capacity is 100. In FIG. 4, a square plot indicates the measurement result of the capacity retention rate in the continuous input cycle.

(b−2)ハイレートサイクルにおける容量維持率
ハイレートサイクルにおける容量維持率の測定では、先ず、上記した連続入力サイクルと同様の手順で初期充放電を行って初期容量を測定した後に、ハイレート充放電を1000サイクル行い、1000サイクル後の容量維持率(%)を測定した。
具体的には、各電池のSOCを50%に調整し、−15℃の環境下で(1)100Aで10秒間充電、(2)5秒間休止、(3)100Aで10秒間放電、(4)5秒間休止を1サイクルとするハイレート充放電を1000サイクル行い、1000サイクル後の容量維持率(%)を測定した。結果を表2、表3および図5に示す。なお、表2および表3における測定結果は初期容量を100とした場合の相対評価で示している。また、図5では四角形のプロットがハイレートサイクルにおける容量維持率の測定結果を示している。
(B-2) Capacity Maintenance Rate in High Rate Cycle In measurement of capacity maintenance rate in high rate cycle, first, initial charge is measured by performing the same procedure as in the continuous input cycle described above, and then high rate charge / discharge is performed. After 1000 cycles, the capacity retention rate (%) after 1000 cycles was measured.
Specifically, the SOC of each battery was adjusted to 50%, (1) charged at 100 A for 10 seconds, (2) paused for 5 seconds, (3) discharged at 100 A for 10 seconds in an environment of −15 ° C., (4 ) 1000 cycles of high-rate charge / discharge with a 5-second pause as one cycle, and the capacity retention rate (%) after 1000 cycles was measured. The results are shown in Table 2, Table 3 and FIG. The measurement results in Tables 2 and 3 are shown as relative evaluations when the initial capacity is 100. Further, in FIG. 5, a square plot shows the measurement result of the capacity retention rate in the high rate cycle.

(c)電池抵抗の測定
本試験では、25℃における直流抵抗と、−30℃における反応抵抗の2種類の電池抵抗を測定した。
(C) Measurement of battery resistance In this test, two types of battery resistance were measured: DC resistance at 25 ° C. and reaction resistance at −30 ° C.

(c−1)直流抵抗の測定
各試験例において作製したリチウムイオン二次電池を25℃の環境に配置し、振幅:5mV、測定周波数範囲:10000〜0.1Hzの条件で交流インピーダンスの測定を行った。そして、得られたCole−Coleプロットの円弧形状とx軸との交点に基づいて25℃における直流抵抗(mΩ)を求めた。測定結果を表2、表3および図6に示す。なお、表2および表3中の測定結果は、試験例10を100とした場合の相対評価(直流抵抗比率)で示している。また、図6では四角形のプロットが直流抵抗の測定結果を示している。
(C-1) Measurement of DC resistance The lithium ion secondary battery produced in each test example was placed in an environment of 25 ° C., and AC impedance was measured under the conditions of amplitude: 5 mV and measurement frequency range: 10,000 to 0.1 Hz. went. And DC resistance (m (ohm)) in 25 degreeC was calculated | required based on the intersection of the circular arc shape of the obtained Cole-Cole plot, and an x-axis. The measurement results are shown in Table 2, Table 3, and FIG. The measurement results in Tables 2 and 3 are shown by relative evaluation (DC resistance ratio) when Test Example 10 is 100. In FIG. 6, a square plot shows the measurement result of the DC resistance.

(c−2)反応抵抗の測定
各試験例において作製したリチウムイオン二次電池を−30℃の環境に配置して、振幅:5mV、測定周波数範囲:10000〜0.001Hzの条件で交流インピーダンスの測定を行い、得られたCole−Coleプロットの円弧形状の直径に基づいて反応抵抗(mΩ)を求めた。測定結果を表2、表3および図7に示す。なお、表2および表3中の測定結果は、試験例10を100とした場合の相対評価(反応抵抗比率)で示している。また、図7では四角形のプロットが反応抵抗の測定結果を示している。
(C-2) Measurement of reaction resistance The lithium ion secondary battery produced in each test example was placed in an environment of −30 ° C., and the AC impedance was measured under the conditions of amplitude: 5 mV, measurement frequency range: 10,000 to 0.001 Hz. Measurement was performed, and the reaction resistance (mΩ) was determined based on the arc-shaped diameter of the obtained Cole-Cole plot. The measurement results are shown in Table 2, Table 3, and FIG. In addition, the measurement results in Tables 2 and 3 are shown by relative evaluation (reaction resistance ratio) when Test Example 10 is 100. In FIG. 7, a square plot indicates the measurement result of reaction resistance.

Figure 2018098012
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Figure 2018098012
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(3)試験結果
上記の試験結果より、リン酸三リチウム粉末のD50粒子径が小さくなるに従って、ペースト状の正極合材の粘度が増加しやすくなる傾向があるため、生産性向上の観点からは、D50粒子径が大きなリン酸三リチウム粉末を用いた方が好ましいことが分かった。
一方、リン酸三リチウム粉末のD50粒子径が大きくなるに従って、容量維持率の低下や電池抵抗の増加などが生じやすくなる傾向があるため、電池性能の観点からは、D50粒子径が小さなリン酸三リチウム粉末を用いた方が好ましいことが分かった。
(3) From the test results above test results, according to D 50 particle size of the tricalcium phosphate lithium powder is small, since there is a tendency that viscosity of the paste-like positive electrode is likely to increase, in terms of improving productivity It was found that it is preferable to use trilithium phosphate powder having a large D 50 particle size.
On the other hand, as the D 50 particle size of the trilithium phosphate powder increases, the capacity retention rate tends to decrease and the battery resistance increases, etc., so from the viewpoint of battery performance, the D 50 particle size is small. It has been found that it is preferable to use trilithium phosphate powder.

そして、図4を参照しながら各々の試験例を詳細に検討した結果、試験例10のようにリン酸三リチウム粉末のD50粒子径が0.3μm未満になると調製直後に正極合材の粘度が大幅に増加し、試験例24〜試験例26のように27.4μmを超えると、連続入力サイクルにおける容量維持率が大幅に低下するという結果が得られた。このことから、リン酸三リチウム粉末のD50粒子径は0.3μm〜27.4μmが好ましいことが分かった。 As a result of examining each of the test examples in detail with reference to FIG. 4, the viscosity of the positive electrode just after the preparation D 50 particle size of the tricalcium phosphate lithium powder is less than 0.3μm as in Test Example 10 Significantly increased, and when it exceeded 27.4 μm as in Test Example 24 to Test Example 26, the result was that the capacity retention rate in the continuous input cycle was significantly reduced. From this, it was found that the D 50 particle diameter of the trilithium phosphate powder is preferably 0.3 μm to 27.4 μm.

また、図5を参照して検討した結果、調製から3日後でも正極合材の粘度を低い状態に維持するとともに、ハイレートサイクルにおける容量維持率をより高くするという観点から、試験例13〜試験例22のように、リン酸三リチウム粉末のD50粒子径を1.3μm〜24.8μmの範囲内に設定するとより好ましいことが分かった。
また、図6を参照して検討した結果、調製から1週間後でも正極合材の粘度を低い状態に維持するとともに、25℃における直流抵抗をより低くするという観点から、試験例15〜試験例20のように、リン酸三リチウム粉末のD50粒子径を1.8μm〜8.3μmの範囲内に設定するとさらに好ましいことが分かった。
さらに、図7を参照して検討した結果、調製から2週間後でも正極合材の粘度を低い状態に維持するとともに、−30℃における反応抵抗をより低くするという観点から、試験例16〜試験例19のように、リン酸三リチウム粉末のD50粒子径を2.1μm〜5.6μmの範囲内に設定するとさらに好ましいことが分かった。
Further, as a result of examination with reference to FIG. 5, from the viewpoint of maintaining the viscosity of the positive electrode mixture in a low state even after 3 days from the preparation and further increasing the capacity retention rate in the high rate cycle, Test Example 13 to Test Example It was found that it is more preferable that the D 50 particle diameter of the trilithium phosphate powder is set in the range of 1.3 μm to 24.8 μm, as shown in FIG.
In addition, as a result of investigation with reference to FIG. 6, from the viewpoint of maintaining the viscosity of the positive electrode mixture at a low level even after one week from the preparation and reducing the DC resistance at 25 ° C., Test Example 15 to Test Example As shown in FIG. 20, it was found that it is more preferable to set the D 50 particle diameter of the trilithium phosphate powder within the range of 1.8 μm to 8.3 μm.
Further, as a result of investigation with reference to FIG. 7, from the viewpoint of maintaining the viscosity of the positive electrode mixture at a low level even after 2 weeks from the preparation and lowering the reaction resistance at −30 ° C., Test Example 16 to Test As in Example 19, it was found that it is more preferable to set the D 50 particle diameter of the trilithium phosphate powder within the range of 2.1 μm to 5.6 μm.

以上、本発明を詳細に説明したが、上記した実施形態は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, above-described embodiment is only an illustration and what changed and modified the above-mentioned specific example is contained in the invention disclosed here.

10 正極
12 正極集電体
14 正極合材層
16 正極合材層非形成部
20 負極
22 負極集電体
24 負極合材層
26 負極合材層非形成部
40 セパレータ
50 電池ケース
52 ケース本体
54 蓋体
56 注液口
70 正極端子
72 負極端子
80 捲回電極体
100 リチウムイオン二次電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Positive electrode 12 Positive electrode collector 14 Positive electrode mixture layer 16 Positive electrode mixture layer non-formation part 20 Negative electrode 22 Negative electrode collector 24 Negative electrode mixture layer 26 Negative electrode mixture layer non-formation part 40 Separator 50 Battery case 52 Case main body 54 Cover Body 56 Injection port 70 Positive electrode terminal 72 Negative electrode terminal 80 Winding electrode body 100 Lithium ion secondary battery

Claims (1)

正極集電体上に正極活物質を含む正極合材層が形成された正極と、負極集電体上に負極活物質を含む負極合材層が形成された負極と、非水電解液と、該正負極および非水電解液を収容する電池ケースとを備える非水電解液二次電池を製造する方法であって、
前記正極活物質とともにリン酸三リチウムの粉末および溶媒を含む正極合材を前記正極集電体上に付与することによって前記正極合材層を形成すること、および、
前記正極および負極を電池ケースに収容してセル組付け体を構築した後、前記非水電解液を該電池ケースに供給する前の段階において、該構築したセル組付け体を110℃以上140℃以下の温度域まで加熱して乾燥処理を行うこと、
を特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
A positive electrode in which a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material is formed on a positive electrode current collector, a negative electrode in which a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material is formed on a negative electrode current collector, a non-aqueous electrolyte, A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the positive and negative electrodes and a battery case containing the non-aqueous electrolyte,
Forming the positive electrode mixture layer by applying a positive electrode mixture containing a trilithium phosphate powder and a solvent together with the positive electrode active material on the positive electrode current collector; and
After the positive electrode and the negative electrode are accommodated in a battery case to construct a cell assembly, before the non-aqueous electrolyte is supplied to the battery case, the constructed cell assembly is 110 ° C. or higher and 140 ° C. Heating to the following temperature range for drying treatment,
A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery.
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