JP2018113220A - Method for manufacturing lithium ion secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、リチウムイオン二次電池の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a lithium ion secondary battery.
特開2016−076333号公報(特許文献1)は、リチウム金属の表面をチタン酸リチウムによって被覆することを開示している。 Japanese Patent Laying-Open No. 2006-076333 (Patent Document 1) discloses that a lithium metal surface is coated with lithium titanate.
リチウムイオン二次電池(以下「電池」と略記される場合がある)のエネルギー密度の向上が求められている。エネルギー密度の向上を阻む要因の一つとして、不可逆容量が挙げられる。不可逆容量は、初回の充電時に、正極から負極へ供給されたリチウム(Li)イオンのうち、その後利用することができないLiイオンに由来する。たとえば、珪素(Si)等の高容量な負極活物質である程、不可逆容量が大きい傾向にある。不可逆容量の存在により、電池の実効的な充放電容量が制限されている。 Improvement in the energy density of a lithium ion secondary battery (hereinafter sometimes abbreviated as “battery”) is required. One of the factors that hinder the improvement of energy density is irreversible capacity. The irreversible capacity is derived from Li ions that cannot be used thereafter among lithium (Li) ions supplied from the positive electrode to the negative electrode during the first charge. For example, the higher the capacity of the negative electrode active material such as silicon (Si), the larger the irreversible capacity. Due to the presence of irreversible capacity, the effective charge / discharge capacity of the battery is limited.
電池の完成前に、予め不可逆容量に相当する量のLiイオンを負極活物質に供給しておくこと(「プレドープ」と称される)が検討されている。たとえば、負極の表面にLi金属(Li箔等)を密着させて放置することにより、負極活物質にLiイオンを供給することができる。しかしこの方法では、充電量の制御が困難である。さらに負極の厚さ方向に充電量の斑が生じやすい。 Before the battery is completed, it has been studied to supply an amount of Li ion corresponding to the irreversible capacity to the negative electrode active material in advance (referred to as “pre-doping”). For example, Li ions can be supplied to the negative electrode active material by allowing Li metal (Li foil or the like) to adhere to the surface of the negative electrode and allowing it to stand. However, with this method, it is difficult to control the amount of charge. Furthermore, unevenness in the charge amount tends to occur in the thickness direction of the negative electrode.
電解液を使用したプレドープも考えられる。すなわち、負極とLi金属とを直接接触させず、かつ負極とLi金属とを短絡させた状態で、これらを電解液に浸漬させる。この方法によれば、負極全体にLiイオンを均等に供給することができると考えられる。しかしながら、この方法ではLiイオンの拡散速度が遅く、不可逆容量分を充電するために長時間を要する。 A pre-dope using an electrolytic solution is also conceivable. That is, the negative electrode and the Li metal are not directly contacted, and these are immersed in the electrolytic solution in a state where the negative electrode and the Li metal are short-circuited. According to this method, it is considered that Li ions can be supplied uniformly to the entire negative electrode. However, in this method, the diffusion rate of Li ions is slow, and it takes a long time to charge the irreversible capacity.
本開示の目的は、電解液を使用したプレドープの所要時間を短縮することにある。 An object of the present disclosure is to shorten the time required for pre-doping using an electrolytic solution.
以下、本開示の技術的構成および作用効果が説明される。ただし本開示の作用メカニズムは推定を含んでいる。作用メカニズムの正否により、本開示の範囲が限定されるべきではない。 Hereinafter, the technical configuration and effects of the present disclosure will be described. However, the mechanism of action of the present disclosure includes estimation. The scope of the present disclosure should not be limited by the correctness of the mechanism of action.
〔1〕本開示のリチウムイオン二次電池の製造方法は、以下の(A)、(C)、(D)および(E)を少なくとも含む。
(A)負極集電体の表面に、第1負極活物質および第2負極活物質を含む負極合材層を配置することにより、負極を製造する。
(C)負極集電体と電気的に接続され、かつ負極合材層と接触しない位置に、リチウム金属を配置する。
(D)負極およびリチウム金属を電解液に浸漬することにより、負極を所定量充電する。
(E)所定量充電された負極を備えるリチウムイオン二次電池を製造する。
第2負極活物質は、チタン酸リチウムである。第1負極活物質は、単位質量あたり、第2負極活物質よりも大きい充電容量を有する。所定量充電された負極において、第2負極活物質とリチウム金属との電位差が、第1負極活物質とリチウム金属との電位差よりも大きい。
[1] The method for producing a lithium ion secondary battery of the present disclosure includes at least the following (A), (C), (D), and (E).
(A) A negative electrode is produced by disposing a negative electrode mixture layer containing a first negative electrode active material and a second negative electrode active material on the surface of the negative electrode current collector.
(C) Lithium metal is disposed at a position that is electrically connected to the negative electrode current collector and does not contact the negative electrode mixture layer.
(D) A predetermined amount of the negative electrode is charged by immersing the negative electrode and lithium metal in the electrolytic solution.
(E) A lithium ion secondary battery including a negative electrode charged by a predetermined amount is manufactured.
The second negative electrode active material is lithium titanate. The first negative electrode active material has a larger charge capacity per unit mass than the second negative electrode active material. In the negative electrode charged by a predetermined amount, the potential difference between the second negative electrode active material and lithium metal is larger than the potential difference between the first negative electrode active material and lithium metal.
負極とLi金属とが電気的に接続された状態(短絡状態)で、負極とLi金属とが電解液に浸漬されることにより、負極とLi金属との電位差を打ち消すように、Liイオンの拡散が起こる。すなわち、Li金属から電解液にLiイオンが放出され、電解液から負極にLiイオンが供給される。最終的には、Li金属が実質的にすべて溶出する。これによりプレドープが完了する。プレドープ量(充電量)は、Li金属の量により制御できると考えられる。また電解液は、負極合材層の内部まで浸透し得るため、負極合材層全体にLiイオンが均等に供給されると考えられる。 Li ion diffusion so that the potential difference between the negative electrode and the Li metal is canceled by immersing the negative electrode and the Li metal in the electrolyte while the negative electrode and the Li metal are electrically connected (short circuit state). Happens. That is, Li ions are released from the Li metal into the electrolytic solution, and Li ions are supplied from the electrolytic solution to the negative electrode. Eventually, substantially all of the Li metal elutes. This completes pre-doping. It is considered that the amount of pre-doping (charge amount) can be controlled by the amount of Li metal. Moreover, since electrolyte solution can osmose | permeate the inside of a negative electrode composite material layer, it is thought that Li ion is supplied uniformly to the whole negative electrode composite material layer.
本開示の製造方法においては、第1負極活物質がプレドープの対象である。第1負極活物質は、単位質量あたり、第2負極活物質よりも大きい充電容量を有する。プレドープの駆動力は、プレドープの対象とLi金属との電位差であると考えられる。しかし一般的な負極活物質は、少しでも充電されると急激に電位が低下する。そのため、プレドープの駆動力が小さくなり、プレドープの所要時間が長くなると考えられる。 In the manufacturing method of the present disclosure, the first negative electrode active material is the object of pre-doping. The first negative electrode active material has a larger charge capacity per unit mass than the second negative electrode active material. The driving force of pre-doping is considered to be a potential difference between the object of pre-doping and Li metal. However, when a general negative electrode active material is charged even a little, the electric potential rapidly decreases. Therefore, it is considered that the driving force for pre-doping is reduced and the required time for pre-doping is increased.
そこで本開示の製造方法では、第2負極活物質(チタン酸リチウム)が利用される。チタン酸リチウムとLi金属との電位差は1.5V程度であり、比較的大きい。さらにチタン酸リチウムは、満充電になるまで、電位の低下が非常に緩やかである。第2負極活物質が共存することにより、第1負極活物質の電位が低下しても、プレドープの駆動力が小さくなることが抑制されると考えられる。その結果、プレドープの所要時間が短縮されると考えられる。 Therefore, in the manufacturing method of the present disclosure, the second negative electrode active material (lithium titanate) is used. The potential difference between lithium titanate and Li metal is about 1.5 V, which is relatively large. Furthermore, the potential drop of lithium titanate is very gradual until it is fully charged. By coexisting with the second negative electrode active material, it is considered that even if the potential of the first negative electrode active material is reduced, the driving force of the pre-dope is suppressed to be reduced. As a result, it is considered that the time required for pre-doping is shortened.
〔2〕第1負極活物質は、好ましくは、黒鉛、非晶質炭素、珪素、酸化珪素および珪素合金からなる群より選択される少なくとも1種である。
これらの負極活物質は、少しでも充電されると、急激に電位が低下する。プレドープ中、負極活物質とLi金属との電位差は0.05〜0.3V程度になる。そのため通常は、プレドープの所要時間が長くなると考えられる。しかし上記のように、第2負極活物質(チタン酸リチウム)が利用されることにより、プレドープの所要時間が短縮されると考えられる。
[2] The first negative electrode active material is preferably at least one selected from the group consisting of graphite, amorphous carbon, silicon, silicon oxide, and silicon alloy.
When these negative electrode active materials are charged even a little, the potential drops rapidly. During the pre-doping, the potential difference between the negative electrode active material and the Li metal is about 0.05 to 0.3V. Therefore, it is considered that the time required for pre-doping is usually increased. However, as described above, it is considered that the time required for pre-doping is shortened by using the second negative electrode active material (lithium titanate).
〔3〕第2負極活物質は、好ましくは、その表面をリチウムイオン透過性の被膜によって被覆されている。
プレドープ中、第2負極活物質(チタン酸リチウム)も充電される。充電により、チタン酸リチウムの電位は、緩やかながらも徐々に低下する。さらに満充電になると、チタン酸リチウムの電位は急激に低下する。チタン酸リチウムの電位低下に伴い、プレドープの駆動力も小さくなると考えられる。チタン酸リチウムがLiイオン透過性の被膜によって被覆されていることにより、チタン酸リチウムが充電されることが抑制されると考えられる。
[3] The surface of the second negative electrode active material is preferably covered with a lithium ion permeable film.
During the pre-doping, the second negative electrode active material (lithium titanate) is also charged. Due to the charging, the potential of lithium titanate gradually decreases, albeit slowly. Furthermore, when fully charged, the potential of lithium titanate decreases rapidly. It is considered that the driving force of the pre-dope decreases as the potential of lithium titanate decreases. It is considered that the lithium titanate is suppressed from being charged when the lithium titanate is covered with the Li ion permeable coating.
〔4〕第2負極活物質は、第1負極活物質と第2負極活物質との合計に対して、1質量%以上5質量%以下の質量比率を有してもよい。
プレドープの対象である第1負極活物質の質量比率が高い程(すなわち第2負極活物質の質量比率が低い程)、エネルギー密度の向上が期待される。その反面、第2負極活物質の質量比率が低い程、プレドープの所要時間が長くなると考えられる。第2負極活物質が1質量%以上5質量%以下の質量比率を有することにより、エネルギー密度とプレドープの所要時間とのバランスが良い。
[4] The second negative electrode active material may have a mass ratio of 1% by mass to 5% by mass with respect to the total of the first negative electrode active material and the second negative electrode active material.
The higher the mass ratio of the first negative electrode active material to be pre-doped (that is, the lower the mass ratio of the second negative electrode active material), the higher the energy density is expected. On the other hand, the lower the mass ratio of the second negative electrode active material, the longer the required pre-doping time. When the second negative electrode active material has a mass ratio of 1% by mass or more and 5% by mass or less, a balance between the energy density and the time required for pre-doping is good.
以下、本開示の実施形態(以下「本実施形態」とも記される)が説明される。ただし、以下の説明は、本開示の範囲を限定するものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present disclosure (hereinafter also referred to as “the present embodiment”) will be described. However, the following description does not limit the scope of the present disclosure.
<リチウムイオン二次電池の製造方法>
図1は、本開示の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法の概略を示すフローチャートである。本実施形態の製造方法は、「(A)負極の製造」、「(B)電極群の構成」、「(C)Li金属の配置」、「(D)プレドープ」および「(E)電池の製造」を含む。すなわち本実施形態の製造方法は、「(A)負極の製造」、「(C)Li金属の配置」、「(D)プレドープ」および「(E)電池の製造」を少なくとも含む。「(C)Li金属の配置」は、「(A)負極の製造」と「(B)電極群の構成」との間に実施されてもよい。
<Method for producing lithium ion secondary battery>
FIG. 1 is a flowchart illustrating an outline of a method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present disclosure. The manufacturing method of the present embodiment includes “(A) production of negative electrode”, “(B) configuration of electrode group”, “(C) arrangement of Li metal”, “(D) pre-dope” and “(E) battery”. Including "manufacturing". That is, the manufacturing method of the present embodiment includes at least “(A) production of negative electrode”, “(C) arrangement of Li metal”, “(D) pre-dope” and “(E) production of battery”. “(C) Li metal arrangement” may be performed between “(A) Production of negative electrode” and “(B) Configuration of electrode group”.
以下では、一例として積層型電極群を備える電池の製造方法が説明される。ただし、本実施形態の電極群は巻回型であってもよい。以下、本実施形態の製造方法が順を追って説明される。 Below, the manufacturing method of a battery provided with a laminated electrode group is demonstrated as an example. However, the electrode group of this embodiment may be a wound type. Hereinafter, the manufacturing method of this embodiment will be described in order.
《(A)負極の製造》
本実施形態の製造方法は、負極集電体の表面に、第1負極活物質および第2負極活物質を含む負極合材層を配置することにより、負極を製造することを含む。
<< (A) Production of negative electrode >>
The manufacturing method of this embodiment includes manufacturing a negative electrode by disposing a negative electrode mixture layer containing a first negative electrode active material and a second negative electrode active material on the surface of a negative electrode current collector.
図2は、負極の構成の一例を示す平面概略図である。負極20は、矩形状のシートである。負極20は、負極集電体21と、負極集電体21の表面(表裏両面)に配置されている負極合材層22とを含む。
FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of the configuration of the negative electrode. The
負極集電体21は、たとえば、銅(Cu)箔でよい。Cu箔は、純Cu箔であってもよいし、Cu合金箔であってもよい。負極集電体21は、たとえば、5〜30μmの厚さを有してもよい。負極集電体21の端部には、リードタブ24が接合される。リードタブ24は、たとえば、ニッケル製である。
The negative electrode
負極合材層22は、負極合材ペーストが負極集電体21の表面に塗布され、乾燥されることにより形成される。負極合材ペーストは、第1負極活物質、第2負極活物質、バインダおよび溶媒等が混合されることにより調製される。溶媒は、バインダ種に応じて適切なものが選択されるべきである。溶媒は、たとえば、水でよい。塗布および乾燥には、たとえば、ダイコータおよび熱風式乾燥炉等が使用される。
The negative
図3は、負極の構成の一例を示す断面概念図である。負極合材層22は、たとえば、10〜100μmの厚さを有するように形成されてもよい。負極合材層22は、第1負極活物質1および第2負極活物質2を含む。負極合材層22は、たとえば、合計で80質量%以上98質量%以下の第1負極活物質および第2負極活物質を含んでもよい。
FIG. 3 is a conceptual cross-sectional view showing an example of the configuration of the negative electrode. The negative
(第1負極活物質)
第1負極活物質1は、プレドープの対象である。第1負極活物質1は、主として電池の充放電反応に寄与する。第1負極活物質1は、単位質量あたり、第2負極活物質2よりも大きい充電容量を有する。エネルギー密度の観点から、第1負極活物質1は、好ましくは、黒鉛、非晶質炭素、珪素、酸化珪素および珪素合金からなる群より選択される少なくとも1種である。第1負極活物質1は、より好ましくは珪素、酸化珪素および珪素合金からなる群より選択される少なくとも1種である。
(First negative electrode active material)
The first negative electrode active material 1 is a target of pre-doping. The first negative electrode active material 1 mainly contributes to the charge / discharge reaction of the battery. The first negative electrode active material 1 has a larger charge capacity than the second negative electrode
非晶質炭素としては、たとえば、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素等が挙げられる。珪素合金としては、たとえば、Si−Cu合金、Si−Cu−Sn合金等が挙げられる。第1負極活物質1は、たとえば、3〜30μmの平均粒径を有してもよい。平均粒径は、レーザ回折散乱法によって測定される体積基準の粒度分布において微粒側から累積50%の粒径を示す。 Examples of the amorphous carbon include easily graphitizable carbon and non-graphitizable carbon. Examples of the silicon alloy include a Si—Cu alloy and a Si—Cu—Sn alloy. The 1st negative electrode active material 1 may have an average particle diameter of 3-30 micrometers, for example. The average particle size indicates a particle size of 50% cumulative from the fine particle side in the volume-based particle size distribution measured by the laser diffraction scattering method.
(第2負極活物質)
第2負極活物質2は、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)である。本実施形態では、プレドープが完了した負極20(所定量充電された負極20)において、第2負極活物質2とLi金属23との電位差が、第1負極活物質1とLi金属23との電位差よりも大きい。すなわちプレドープが完了するまで、第2負極活物質2とLi金属23との電位差が大きいまま維持される。これによりプレドープの所要時間が短縮されると考えられる。
(Second negative electrode active material)
The second negative electrode
チタン酸リチウムは、プレドープ中、Li金属に対して1.5V程度の電位を維持することができる。これによりプレドープの駆動力が低下することが抑制されると考えられる。第2負極活物質2は、たとえば、0.1〜3μmの平均粒径を有してもよい。
Lithium titanate can maintain a potential of about 1.5 V with respect to Li metal during pre-doping. Thereby, it is considered that the driving force of the pre-doping is suppressed. The 2nd negative electrode
エネルギー密度の観点から、第2負極活物質2は少ない程よい。プレドープの所要時間の観点から、第2負極活物質2は多い程よい。第2負極活物質2は、第1負極活物質1と第2負極活物質2との合計に対して、1質量%以上5質量%以下の質量比率を有してもよい。第2負極活物質2が1質量%以上5質量%以下の質量比率を有することにより、エネルギー密度とプレドープの所要時間とのバランスが良い。なお本明細書において、質量比率の計算結果に小数点以下の値がある場合、少数第1位が四捨五入されるものとする。
From the viewpoint of energy density, the smaller the second negative electrode
第2負極活物質2は、好ましくは、その表面をLiイオン透過性の被膜3によって被覆されている。これによりプレドープ中、第2負極活物質2の電位が低下することが抑制されると考えられる。被膜3は第2負極活物質2の全面を被覆することが好ましい。ただし、第2負極活物質2の表面の一部に、被膜3によって被覆されていない部分があってもよい。
The surface of the second negative electrode
被膜3は、負極合材ペーストに使用される溶媒に不溶であることが望ましい。被膜3が溶媒に溶解すると、第2負極活物質2の表面が露出し、電位低下の抑制効果が小さくなる可能性がある。被膜3は、たとえば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリイミド等であってもよい。
The
被膜3は、第2負極活物質2に対して、3質量%以上20質量%以下の質量比率を有してもよい。被膜3が3質量%以上であることにより、電位低下の抑制効果が大きくなることが期待される。被膜3の20質量%を超えると、第2負極活物質2が周囲から絶縁されるため、Liイオンの拡散促進効果が小さくなる可能性がある。
The
(その他の成分)
負極合材層22は、図示されていない導電材、バインダ等を含んでもよい。導電材は特に限定されるべきではない。導電材は、たとえば、アセチレンブラック、サーマルブラックおよびファーネスブラック等であってもよい。負極合材層22は、たとえば、1〜10質量%の導電材を含んでもよい。バインダも特に限定されるべきではない。バインダは、たとえば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等であってもよい。負極合材層22は、たとえば、1〜10質量%のバインダを含んでもよい。
(Other ingredients)
The negative
《(B)電極群の構成》
本実施形態の製造方法は、正極および負極を含む電極群を構成することを含む。
<< (B) Structure of electrode group >>
The manufacturing method of this embodiment includes constituting an electrode group including a positive electrode and a negative electrode.
まず正極が製造される。図4は、正極の構成の一例を示す平面概略図である。正極10は、矩形状のシートである。正極10は、正極集電体11と、正極集電体11の表面(表裏両面)に配置されている正極合材層12とを含む。正極集電体11は、たとえば、アルミニウム(Al)箔等でよい。Al箔は、純Al箔であってもよいし、Al合金箔であってもよい。正極集電体11は、たとえば、10〜30μmの厚さを有してもよい。正極集電体11の端部には、リードタブ14が接合される。リードタブ14は、たとえば、Al製である。
First, a positive electrode is manufactured. FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of the configuration of the positive electrode. The
正極合材層12は、正極合材ペーストが正極集電体11の表面に塗布され、乾燥されることにより形成される。正極合材ペーストは、正極活物質、導電材、バインダおよび溶媒等が混合されることにより調製される。溶媒は、バインダ種に応じて適切なものが選択されるべきである。溶媒は、たとえば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等でよい。塗布および乾燥には、たとえば、ダイコータおよび熱風式乾燥炉等が使用される。
The positive
正極合材層12は、たとえば、10〜100μmの厚さを有してもよい。正極合材層12は、たとえば、85〜98質量%の正極活物質、1〜10質量%の導電材、および1〜5質量%のバインダを含む。正極活物質は特に限定されるべきではない。正極活物質は、たとえば、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.80Co0.15Al0.05O2、LiFePO4等であってもよい。1種の正極活物質が単独で使用されてもよいし、2種以上の正極活物質が組み合わされて使用されてもよい。導電材も特に限定されるべきではない。導電材は、たとえば、アセチレンブラック等でよい。バインダも特に限定されるべきではない。バインダは、たとえば、PVdF、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等でよい。
The positive
図5は、電極群の構成の一例を示す断面概略図である。セパレータ30を挟んで、正極10と負極20とが積層される。これにより電極群40が構成される。図5では、2枚の正極10と1枚の負極20とが積層されている。ただし、これはあくまで一例であり、これより多くの数の正極10および負極20が積層されてもよい。セパレータ30は、電気絶縁性の多孔質膜である。セパレータ30は、たとえば、ポリエチレン(PE)多孔質膜、ポリプロピレン(PP)多孔質膜等により構成され得る。たとえば接着剤により、正極10および負極20が、セパレータ30に接着されてもよい。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the electrode group. The
《(C)リチウム金属の配置》
本実施形態の製造方法は、負極集電体と電気的に接続され、かつ負極合材層と接触しない位置に、リチウム金属を配置することを含む。Li金属23は、電極群40が構成される前に配置されてもよいし、電極群40が構成された後に配置されてもよい。
<< (C) Arrangement of lithium metal >>
The manufacturing method of this embodiment includes disposing lithium metal at a position that is electrically connected to the negative electrode current collector and does not contact the negative electrode mixture layer. The
Li金属23は、たとえば、Li箔でよい。Li金属23は、たとえば、負極集電体21の表面に配置される。ただし図2に示されるように、Li金属23は、負極合材層22と接触しない位置に配置されることを要する。Li箔は、負極集電体21の表面に押し付けられることにより、負極集電体21の表面に接合され得る。Li金属23は、第1負極活物質1の不可逆容量を超えるLiイオンを生成できる量であればよい。
《(D)プレドープ》
本実施形態の製造方法は、負極およびリチウム金属を電解液に浸漬することにより、負極を所定量充電することを含む。
<< (D) Pre-Dope >>
The manufacturing method of this embodiment includes charging a predetermined amount of the negative electrode by immersing the negative electrode and lithium metal in an electrolytic solution.
電極群40が所定の外装体に収納される。外装体は、たとえば、金属製の容器であってもよいし、Alラミネートフィルム製の袋等であってもよい。外装体に電解液が注入される。外装体が密閉される。これにより負極20およびLi金属23が電解液に浸漬される。
The
負極20およびLi金属23が電解液に浸漬された状態で、これらが静置されることにより、Li金属23から電解液中にLiイオンが溶出し、電解液中から負極20にLiイオンが供給される。本実施形態では、第2負極活物質2(チタン酸リチウム)が高い電位を有するために、Liイオンの供給が促進されると考えられる。プレドープ量(充電量)は、負極20の充電容量に対して、たとえば、1〜50%であってもよいし、1〜30%であってもよいし、1〜20%であってもよいし、1〜10%であってもよいし、1〜5%であってもよい。
When the
好ましくは負極20、Li金属23および電解液が加熱される。これによりLiイオンの供給(拡散)がいっそう促進されると考えられる。負極20、Li金属23および電解液は、好ましくは45℃以上70℃以下程度に加熱され、より好ましくは50℃以上65℃以下に加熱され、よりいっそう好ましくは55℃以上65℃以下に加熱される。本実施形態において、プレドープの所要時間は、たとえば、27.5〜37日程度であり得る。
Preferably, the
電解液は、溶媒にLi塩が溶解した液体電解質である。溶媒は、たとえば、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)等の混合溶媒でよい。Li塩は、たとえば、LiPF6、LiBF4、Li[N(FSO2)2](LiFSI)等でよい。電解液は、たとえば、ビニレンカーボネート(VC)、ビス(オキサラト)ホウ酸リチウム(LiBOB)等の添加剤を含んでもよい。 The electrolytic solution is a liquid electrolyte in which a Li salt is dissolved in a solvent. The solvent may be a mixed solvent such as ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC). The Li salt may be, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , Li [N (FSO 2 ) 2 ] (LiFSI) or the like. The electrolytic solution may contain additives such as vinylene carbonate (VC) and bis (oxalato) lithium borate (LiBOB).
《(E)電池の製造》
本実施形態の製造方法は、所定量充電された負極(プレドープされた負極)を備えるリチウムイオン二次電池を製造することを含む。
<< (E) Battery Production >>
The manufacturing method of this embodiment includes manufacturing a lithium ion secondary battery including a negative electrode (pre-doped negative electrode) charged with a predetermined amount.
プレドープ完了後、初回の充放電が実施される。これにより正極活物質および負極活物質が活性化し、リチウムイオン二次電池が完成する。本実施形態では、プレドープが実施されているため、不可逆容量が少なく、初回の充放電効率(=初回の放電容量÷初回の充電容量)が向上することが期待される。すなわち、電池のエネルギー密度が向上することが期待される。 After completion of pre-doping, the first charge / discharge is performed. Thereby, the positive electrode active material and the negative electrode active material are activated, and a lithium ion secondary battery is completed. In this embodiment, since pre-doping is performed, the irreversible capacity is small, and it is expected that the initial charge / discharge efficiency (= initial discharge capacity / initial charge capacity) is improved. That is, it is expected that the energy density of the battery is improved.
以下、実施例が説明される。ただし、以下の例は本開示の範囲を限定するものではない。 Examples will be described below. However, the following examples do not limit the scope of the present disclosure.
<実施例1>
《(A)負極の製造》
以下の材料が準備された。
第2負極活物質:チタン酸リチウム(平均粒径:0.5μm)
被覆材:ポリアミド酸のNMP溶液(固形分比率:10質量%)
<Example 1>
<< (A) Production of negative electrode >>
The following materials were prepared:
Second negative electrode active material: lithium titanate (average particle size: 0.5 μm)
Coating material: NMP solution of polyamic acid (solid content ratio: 10% by mass)
プラネタリミキサにより、60質量部のチタン酸リチウム(以下「LTO」と略記される場合がある)、および40質量部の被覆材が1時間に亘って攪拌、混合された。これによりペーストが調製された。ステンレス板が準備された。ステンレス板の表面に、上記で得られたペーストが塗布された。これにより約0.5mmの厚さを有する塗膜が形成された。塗膜が80℃に設定された恒温槽内で20分間乾燥された。次いで、塗膜およびステンレス板が加熱炉に入れられた。アルゴン雰囲気中、塗膜が250℃で30分間加熱された。これによりポリアミド酸がイミド化され、ポリイミドが生成された。 With a planetary mixer, 60 parts by mass of lithium titanate (hereinafter sometimes abbreviated as “LTO”) and 40 parts by mass of the coating material were stirred and mixed for 1 hour. This prepared a paste. A stainless steel plate was prepared. The paste obtained above was applied to the surface of the stainless steel plate. As a result, a coating film having a thickness of about 0.5 mm was formed. The coating film was dried for 20 minutes in a thermostat set at 80 ° C. Next, the coating film and the stainless steel plate were placed in a heating furnace. The coating was heated at 250 ° C. for 30 minutes in an argon atmosphere. As a result, the polyamic acid was imidized to produce polyimide.
その後、ステンレス板から塗膜が削り落とされた。削り落とされた塗膜片が乳鉢において解砕された。30μmの目開きを有するメッシュが準備された。解砕物がメッシュを通されることにより、粗大粒子が除去された。以上より、ポリイミド被膜により被覆されたLTOが得られた。以下、被膜により被覆されたLTOは、「被覆LTO」と記される。 Thereafter, the coating film was scraped off from the stainless steel plate. The stripped paint film pieces were crushed in a mortar. A mesh having an opening of 30 μm was prepared. Coarse particles were removed by passing the crushed material through a mesh. From the above, LTO coated with a polyimide coating was obtained. Hereinafter, the LTO covered with the coating is referred to as “coated LTO”.
以下の材料が準備された。
第1負極活物質:酸化珪素(平均粒径:5μm)
導電材:アセチレンブラック
バインダ:CMCおよびSBR
負極集電体:Cu箔(厚さ:10μm)
溶媒:イオン交換水
The following materials were prepared:
First negative electrode active material: silicon oxide (average particle size: 5 μm)
Conductive material: Acetylene black Binder: CMC and SBR
Negative electrode current collector: Cu foil (thickness: 10 μm)
Solvent: ion exchange water
プラネタリミキサにより、83質量部の酸化珪素(SiO)、3質量部の被覆LTO、4質量部のCMC、5質量部のSBR、5質量部のアセチレンブラックおよびイオン交換水が混合された。これにより負極合材ペーストが調製された。負極合材ペーストの固形分比率は43質量%とされた。 With a planetary mixer, 83 parts by mass of silicon oxide (SiO), 3 parts by mass of coated LTO, 4 parts by mass of CMC, 5 parts by mass of SBR, 5 parts by mass of acetylene black and ion-exchanged water were mixed. Thereby, a negative electrode mixture paste was prepared. The solid content ratio of the negative electrode mixture paste was 43% by mass.
コンマコーター(登録商標)により、負極合材ペーストが負極集電体21の表面(表裏両面)に塗布され、120℃で乾燥された。これにより負極合材層22が形成された。負極合材層22の単位面積当たりの質量は、片面で3.0mg/cm2とされた。ロールプレスにより、負極合材層22が圧縮された。圧縮後の負極合材層22の密度は、1.4g/cm3とされた。負極合材層22の平面サイズは、縦寸法(図2のY軸方向の寸法に相当)15.4cm、横寸法(図2のX軸方向の寸法に相当)10.4cmとされた。以上より負極20が製造された。
The negative electrode mixture paste was applied to the surface (both front and back surfaces) of the negative electrode
《(B)電極群の構成》
以下の材料が準備された。
正極活物質:LiCoO2(平均粒径:10μm)
導電材:アセチレンブラック
バインダ:PVdF
溶媒:NMP
正極集電体:Al箔(厚さ:15μm)
<< (B) Structure of electrode group >>
The following materials were prepared:
Positive electrode active material: LiCoO 2 (average particle size: 10 μm)
Conductive material: Acetylene black Binder: PVdF
Solvent: NMP
Positive electrode current collector: Al foil (thickness: 15 μm)
プラネタリミキサにより、90質量部のLiCoO2、6質量部のアセチレンブラック、4質量部のPVdF、およびNMPが混合された。これにより正極合材ペーストが調製された。正極合材ペーストの固形分比率は、65質量%とされた。 With a planetary mixer, 90 parts by mass of LiCoO 2 , 6 parts by mass of acetylene black, 4 parts by mass of PVdF, and NMP were mixed. Thus, a positive electrode mixture paste was prepared. The solid content ratio of the positive electrode mixture paste was 65% by mass.
コンマコーター(登録商標)により、正極合材ペーストが正極集電体11の表面(片面)に塗布され、120℃で乾燥された。これにより正極合材層12が形成された。正極合材層12の単位面積当たりの質量は、片面で3.9mg/cm2とされた。ロールプレスにより、正極合材層12が圧縮された。圧縮後の正極合材層12の密度は、2.7g/cm3とされた。正極合材層12の平面サイズは、縦寸法(図4のY軸方向の寸法に相当)15cm、横寸法(図4のX軸方向の寸法に相当)10cmとされた。以上より正極10が製造された。
The positive electrode mixture paste was applied to the surface (one surface) of the positive electrode
25μmの厚さを有するセパレータ30が準備された。セパレータ30の平面サイズは、縦寸法16cm、横寸法10.7cmとされた。2枚の正極10の間に負極20が挟み込まれた。正極10と負極20との間には、セパレータ30が配置された。これにより、積層型の電極群40が構成された。
A
《(C)Li金属の配置》
アルゴン雰囲気中、20mgのLi金属23(Li箔)が負極集電体21の表面に貼り付けられた。Li金属23は、負極合材層22と接触しない位置に配置された。外装体として、Alラミネートフィルム製の袋が準備された。外装体に電極群40が収納された。
<< (C) Li metal arrangement >>
In an argon atmosphere, 20 mg of Li metal 23 (Li foil) was attached to the surface of the negative electrode
《(D)プレドープ》
以下の成分を含む電解液が準備された。
溶媒:[EC:EMC:DMC=1:1:1(体積比)]
Li塩:LiPF6(1.1mоl/l)
<< (D) Pre-Dope >>
An electrolyte solution containing the following components was prepared.
Solvent: [EC: EMC: DMC = 1: 1: 1 (volume ratio)]
Li salt: LiPF 6 (1.1 mol / l)
4gの電解液が外装体に注入された。すなわち、負極20およびLi金属23が電解液に浸漬された。真空封止装置により、外装体が密閉された。これにより活性化前電池が製造された。同様にして活性化前電池が複数製造された。複数の活性化前電池が60℃に設定された恒温槽内に配置された。
4 g of electrolyte was injected into the outer package. That is, the
《(E)電池の製造》
一定時間が経過する度に、活性化前電池が恒温槽(60℃)から1個取り出され、以下の条件で初回の充放電が実施された。
温度:25℃
充電:CCCV充電(CC電流=0.1A、CV電圧=4.1V、終止電流=5mA)
放電:CC放電(CC電流=0.1A、終止電圧=2.5V)
<< (E) Battery Production >>
Each time a certain time elapses, one pre-activation battery was taken out from the thermostatic chamber (60 ° C.), and the first charge / discharge was performed under the following conditions.
Temperature: 25 ° C
Charging: CCCV charging (CC current = 0.1A, CV voltage = 4.1V, end current = 5mA)
Discharge: CC discharge (CC current = 0.1A, end voltage = 2.5V)
初回の放電容量が初回の充電容量で除されることにより、初回の充放電効率が算出された。初回の充放電効率が0.5%以上向上しなくなる最初の経過時間が、プレドープの所要時間とされた。所要時間は下記表1に示されている。
以上より、リチウムイオン二次電池が製造された。
The initial charge capacity was calculated by dividing the initial discharge capacity by the initial charge capacity. The first elapsed time when the initial charge / discharge efficiency was not improved by 0.5% or more was determined as the time required for pre-doping. The required time is shown in Table 1 below.
As described above, a lithium ion secondary battery was manufactured.
<実施例2>
被覆LTOの配合量が1質量部に変更されることを除いては、実施例1と同じ製造方法により、電池が製造された。
<Example 2>
A battery was produced by the same production method as in Example 1 except that the amount of the coated LTO was changed to 1 part by mass.
<実施例3>
被覆LTOの配合量が5質量部に変更されることを除いては、実施例1と同じ製造方法により、電池が製造された。
<Example 3>
A battery was produced by the same production method as in Example 1 except that the amount of the coated LTO was changed to 5 parts by mass.
<実施例4>
酸化珪素(SiO)に代えて、6μmの平均粒径を有する多結晶珪素(Si)が第1負極活物質として使用されることを除いては、実施例1と同じ製造方法により、電池が製造された。
<Example 4>
A battery is manufactured by the same manufacturing method as in Example 1 except that polycrystalline silicon (Si) having an average particle diameter of 6 μm is used as the first negative electrode active material instead of silicon oxide (SiO). It was done.
<実施例5>
ポリアミド酸のNMP溶液に代えて、PVdFのNMP溶液が被覆材として使用され、かつ塗膜が370℃で30分間加熱されることを除いては、実施例1と同じ製造方法により、電池が製造された。
<Example 5>
A battery was produced by the same production method as in Example 1, except that an NMP solution of PVdF was used as a coating material instead of the polyamic acid NMP solution and the coating film was heated at 370 ° C. for 30 minutes. It was done.
<比較例1>
負極が被覆LTO(第2負極活物質および被膜)を含まないように製造され、かつプレドープが実施されないことを除いては、実施例1と同じ製造方法により電池が製造された。
<Comparative Example 1>
A battery was manufactured by the same manufacturing method as in Example 1 except that the negative electrode was manufactured so as not to contain the coated LTO (second negative electrode active material and film) and pre-doping was not performed.
<比較例2>
負極が被覆LTOを含まないように製造され、かつプレドープが実施されないことを除いては、実施例4と同じ製造方法により電池が製造された。
<Comparative example 2>
A battery was manufactured by the same manufacturing method as in Example 4 except that the negative electrode was manufactured so as not to contain the coated LTO and pre-doping was not performed.
<比較例3>
負極が被覆LTOを含まないように製造されることを除いては、実施例1と同じ製造方法により電池が製造された。
<Comparative Example 3>
A battery was produced by the same production method as in Example 1 except that the negative electrode was produced so as not to contain the coated LTO.
<比較例4>
負極が被覆LTOを含まないように製造されることを除いては、実施例4と同じ製造方法により電池が製造された。
<Comparative example 4>
A battery was produced by the same production method as in Example 4 except that the negative electrode was produced so as not to contain the coated LTO.
<実施例6>
LTOに被覆処理が実施されないことを除いては、実施例1と同じ製造方法により電池が製造された。
<Example 6>
A battery was produced by the same production method as in Example 1 except that the coating treatment was not performed on the LTO.
<結果>
上記表1に示されるように、第2負極活物質(チタン酸リチウム)が使用された実施例では、第2負極活物質が使用されていない比較例3および4に比して、プレドープの所要時間が短い傾向が認められる。実施例1と実施例6との結果から、第2負極活物質がLiイオン透過性の被膜(ポリイミド等)によって被覆されていることにより、プレドープの所要時間がいっそう短くなる傾向が認められる。
<Result>
As shown in Table 1 above, in the example in which the second negative electrode active material (lithium titanate) was used, the pre-doping required as compared with Comparative Examples 3 and 4 in which the second negative electrode active material was not used. There is a tendency for time to be short. From the results of Example 1 and Example 6, it is recognized that the pre-doping time tends to be further shortened when the second negative electrode active material is covered with a Li ion permeable film (polyimide or the like).
上記の実施形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記の説明ではなくて、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above embodiments and examples are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present disclosure is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 第1負極活物質、2 第2負極活物質、3 被膜、10 正極、11 正極集電体、12 正極合材層、20 負極、21 負極集電体、22 負極合材層、23 Li金属、14,24 リードタブ、30 セパレータ、40 電極群。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st negative electrode active material, 2nd 2nd negative electrode active material, 3 film | membrane, 10 positive electrode, 11 positive electrode collector, 12 positive electrode composite material layer, 20 negative electrode, 21 negative electrode current collector, 22 negative electrode composite material layer, 23 Li metal , 14, 24 Lead tab, 30 separator, 40 electrode group.
Claims (1)
前記負極集電体と電気的に接続され、かつ前記負極合材層と接触しない位置に、リチウム金属を配置すること、
前記負極および前記リチウム金属を電解液に浸漬することにより、前記負極を所定量充電すること、および
所定量充電された前記負極を備えるリチウムイオン二次電池を製造すること
を少なくとも含み、
前記第2負極活物質は、チタン酸リチウムであり、
前記第1負極活物質は、単位質量あたり、前記第2負極活物質よりも大きい充電容量を有し、
所定量充電された前記負極において、前記第2負極活物質と前記リチウム金属との電位差が、前記第1負極活物質と前記リチウム金属との電位差よりも大きい、
リチウムイオン二次電池の製造方法。 Producing a negative electrode by disposing a negative electrode mixture layer containing a first negative electrode active material and a second negative electrode active material on the surface of the negative electrode current collector;
Disposing lithium metal at a position electrically connected to the negative electrode current collector and not in contact with the negative electrode mixture layer;
Charging at least a predetermined amount of the negative electrode by immersing the negative electrode and the lithium metal in an electrolyte, and producing a lithium ion secondary battery comprising the negative electrode charged at a predetermined amount;
The second negative electrode active material is lithium titanate;
The first negative electrode active material has a larger charge capacity per unit mass than the second negative electrode active material,
In the negative electrode charged by a predetermined amount, a potential difference between the second negative electrode active material and the lithium metal is larger than a potential difference between the first negative electrode active material and the lithium metal.
A method for producing a lithium ion secondary battery.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111164802A (en) * | 2018-08-10 | 2020-05-15 | 株式会社Lg化学 | Negative electrode for lithium metal battery, method for producing the same, and lithium metal battery comprising the same |
CN113422066A (en) * | 2021-06-30 | 2021-09-21 | 蜻蜓实验室(深圳)有限公司 | Current collector, electrode plate and lithium ion battery |
EP4064384A1 (en) * | 2021-03-25 | 2022-09-28 | Ningde Amperex Technology Ltd. | Negative electrode plate, electrochemical device, and electronic device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08102333A (en) * | 1994-09-30 | 1996-04-16 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | Nonaqueous electrolytic secondary battery |
JP2001243950A (en) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Manufacturing method of lithium secondary battery and negative electrode material |
JP2010199281A (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Fuji Heavy Ind Ltd | Electric storage device and method of manufacturing the same |
JP2013134923A (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Panasonic Corp | Lithium ion secondary battery |
-
2017
- 2017-01-13 JP JP2017004272A patent/JP6938919B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08102333A (en) * | 1994-09-30 | 1996-04-16 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | Nonaqueous electrolytic secondary battery |
JP2001243950A (en) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Manufacturing method of lithium secondary battery and negative electrode material |
JP2010199281A (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Fuji Heavy Ind Ltd | Electric storage device and method of manufacturing the same |
JP2013134923A (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Panasonic Corp | Lithium ion secondary battery |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111164802A (en) * | 2018-08-10 | 2020-05-15 | 株式会社Lg化学 | Negative electrode for lithium metal battery, method for producing the same, and lithium metal battery comprising the same |
US11522172B2 (en) | 2018-08-10 | 2022-12-06 | Lg Energy Solution, Ltd. | Negative electrode for lithium metal battery, manufacturing method of the same, and lithium metal battery including the same |
EP4064384A1 (en) * | 2021-03-25 | 2022-09-28 | Ningde Amperex Technology Ltd. | Negative electrode plate, electrochemical device, and electronic device |
CN113422066A (en) * | 2021-06-30 | 2021-09-21 | 蜻蜓实验室(深圳)有限公司 | Current collector, electrode plate and lithium ion battery |
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