JP2019083121A - Negative electrode - Google Patents

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Yuji Kondo
悠史 近藤
剛司 近藤
Takeshi Kondo
剛司 近藤
英二 水谷
Eiji Mizutani
英二 水谷
信司 鈴木
Shinji Suzuki
信司 鈴木
雄太 中川
Yuta Nakagawa
雄太 中川
圭吾 小▲柳▼津
Keigo Koyanazu
圭吾 小▲柳▼津
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Abstract

To provide a negative electrode with excellent physical strength and battery characteristics.SOLUTION: A negative electrode comprises: Ni-containing current collector foil; and a negative electrode active material layer formed on a front surface of the Ni-containing current collector foil, and including a Si-containing negative electrode active material and a polyamide imide.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、二次電池などの蓄電装置に用いられる負極に関するものである。   The present invention relates to a negative electrode used in a power storage device such as a secondary battery.

一般に、二次電池等の蓄電装置は、主な構成要素として、正極、負極及び電解液を備える。そして、負極には、集電体と、充放電に関与する負極活物質が具備されている。産業界からは蓄電装置の高容量化が求められており、その対応として、各種の技術が検討されている。その具体的な技術の一つとしては、蓄電装置の負極活物質として、リチウムなどの電荷担体の吸蔵能力が高いSiを含有するSi含有負極活物質を採用する技術が知られている。   In general, a power storage device such as a secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte as main components. The negative electrode is provided with a current collector and a negative electrode active material involved in charging and discharging. The industry is required to increase the capacity of power storage devices, and various techniques are being considered as a countermeasure. As one of the specific techniques, a technique is known in which a Si-containing negative electrode active material containing Si, which has a high ability to store charge carriers such as lithium, is used as a negative electrode active material of a power storage device.

例えば、特許文献1及び特許文献2には、負極活物質がシリコンであるリチウムイオン二次電池が記載されている。特許文献3及び特許文献4には、負極活物質がSiOであるリチウムイオン二次電池が記載されている。   For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a lithium ion secondary battery in which the negative electrode active material is silicon. Patent Document 3 and Patent Document 4 describe lithium ion secondary batteries in which the negative electrode active material is SiO.

特許文献5には、CaSiを酸と反応させてCaを除去した層状ポリシランを主成分とする層状シリコン化合物を合成し、当該層状シリコン化合物を300℃以上で加熱して水素を離脱させたシリコン材料を製造したこと、及び、当該シリコン材料を負極活物質として具備するリチウムイオン二次電池が記載されている。 In Patent Document 5, a layered silicon compound mainly composed of a layered polysilane in which CaSi 2 is reacted with an acid to remove Ca is synthesized, and the layered silicon compound is heated at 300 ° C. or higher to release hydrogen. The lithium ion secondary battery which manufactured the material and equipped with the said silicon material as a negative electrode active material is described.

また、二次電池等の蓄電装置の負極の集電体としては、銅箔を用いるのが一般的である。実際に、特許文献1〜5のいずれの負極にも、集電体として銅箔が採用されている。   In addition, copper foil is generally used as a current collector of a negative electrode of a storage battery such as a secondary battery. In fact, the copper foil is employ | adopted as a collector in any negative electrode of patent documents 1-5.

Si含有負極活物質は、充放電時に膨張及び収縮することが知られているため、Si含有負極活物質を具備する負極においては、結着力の強いポリアミド、ポリイミド及びポリアミドイミドなどの結着剤を採用するのが好ましいといえる。そして、ポリアミド、ポリイミド及びポリアミドイミドなどの結着剤を採用した場合、比較的高い温度での加熱が為されて、負極活物質層が形成される。   The Si-containing negative electrode active material is known to expand and contract during charge and discharge. Therefore, in a negative electrode having the Si-containing negative electrode active material, a binder such as polyamide, polyimide or polyamideimide having a strong binding power is used. It is preferable to adopt. And when binders, such as polyamide, polyimide, and polyamide imide, are adopted, heating at a relatively high temperature is performed to form a negative electrode active material layer.

実際に、特許文献1には、負極活物質としてのシリコン粉末とポリアミック酸を含有する組成物を銅箔に塗布した上で、300℃で加熱して、ポリアミック酸をイミド化させて、負極活物質層を形成したことが記載されている。   In fact, Patent Document 1 discloses that a composition containing a silicon powder as a negative electrode active material and a polyamic acid is applied to a copper foil, and then heated at 300 ° C. to imidate a polyamic acid, thereby making the negative electrode active. It is described that the material layer was formed.

特許文献2には、負極活物質としてのシリコン粒子とポリイミド前駆体を含有するスラリーを銅箔に塗布した上で、372℃まで加熱して、負極を製造したことが記載されている。   Patent Document 2 describes that a slurry containing silicon particles as a negative electrode active material and a polyimide precursor is applied to a copper foil and then heated to 372 ° C. to manufacture a negative electrode.

特許文献3には、負極活物質としてのSiOとポリアミドイミドを含有するスラリーを銅箔に塗布した上で、熱プレスローラーで200℃、300℃又は400℃で圧縮加熱して、負極を製造したことが記載されている。   In Patent Document 3, a slurry containing SiO and polyamideimide as a negative electrode active material was applied to a copper foil, and then compressed and heated at 200 ° C., 300 ° C. or 400 ° C. by a heat press roller to produce a negative electrode. It is described.

特許文献4には、負極活物質としてのSiOとポリイミドを含有する組成物を銅箔に塗布した上で、200℃で加熱して、負極を製造したことが記載されている。   Patent Document 4 describes that a composition containing SiO as a negative electrode active material and a polyimide is applied to a copper foil and then heated at 200 ° C. to manufacture a negative electrode.

特許文献5には、負極活物質としてのシリコン材料とポリアミドイミドを含有するスラリーを銅箔に塗布した上で、200℃で加熱して、負極を製造したことが記載されている。   Patent Document 5 describes that a slurry containing a silicon material as a negative electrode active material and a polyamide imide is applied to a copper foil and then heated at 200 ° C. to manufacture a negative electrode.

特開2014−203595号公報JP, 2014-203595, A 特開2015−57767号公報JP, 2015-57767, A 特開2015−185509号公報JP, 2015-185509, A 特開2015−179625号公報JP, 2015-179625, A 国際公開第2014/080608号International Publication No. 2014/080608

本発明者が、Si含有負極活物質とポリアミドイミドを含有する負極活物質層が銅箔上に形成された負極について、鋭意検討を行ったところ、比較的高い温度での加熱に因り、ポリアミドイミドの結着力が強くなること、及び、比較的高い温度での加熱に因り、負極の性能が向上することを知見した。他方、比較的高い温度での加熱に因り、銅箔の物理的強度が低下することも知見した。   The inventors of the present invention conducted intensive studies on a negative electrode in which a negative electrode active material layer containing a Si-containing negative electrode active material and a polyamideimide was formed on a copper foil. According to heating at a relatively high temperature, It has been found that the binding ability of the negative electrode is enhanced, and the performance of the negative electrode is improved due to heating at a relatively high temperature. On the other hand, it was also found that the physical strength of the copper foil decreases due to heating at a relatively high temperature.

本発明はかかる事情に鑑みて為されたものであり、物理的強度に優れ、かつ、性能に優れる負極を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a negative electrode which is excellent in physical strength and excellent in performance.

本発明者は、銅箔よりも物理的強度に優れるNi含有箔を、集電体として採用することを想起した。そして、Ni含有集電箔を採用した負極を製造し、実際に各種の試験を行ったところ、Ni含有集電箔は、銅箔よりも著しく物理的強度が高く、かつ、加熱に因る強度低下もほとんど生じないことが実証された。かかる試験結果に基づき、本発明者は本発明を完成させた。   The present inventor recalled the use of a Ni-containing foil, which is superior in physical strength to copper foil, as a current collector. And when the negative electrode which adopted Ni containing current collector foil was manufactured and various kinds of tests were actually done, Ni containing current collector foil is remarkably high in physical strength compared with copper foil, and the strength by heating It has been demonstrated that almost no decline occurs. Based on the test results, the inventor has completed the present invention.

本発明の負極は、
Ni含有集電箔と、
前記Ni含有集電箔の表面に形成され、Si含有負極活物質及びポリアミドイミドを含む負極活物質層と、
を具備することを特徴とする。
The negative electrode of the present invention is
Ni-containing current collector foil,
A negative electrode active material layer formed on the surface of the Ni-containing current collector foil and containing a Si-containing negative electrode active material and a polyamideimide;
It is characterized by having.

本発明の負極は、物理的強度に優れ、かつ、性能に優れる。   The negative electrode of the present invention is excellent in physical strength and excellent in performance.

実施例1の負極の断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a negative electrode of Example 1; 評価例1の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of evaluation example 1. 評価例2の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of evaluation example 2. 評価例4の結果を示すグラフである。15 is a graph showing the results of Evaluation Example 4;

以下に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「a〜b」は、下限a及び上限bをその範囲に含む。そして、これらの上限値及び下限値、ならびに実施例中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに、これらの数値範囲内から任意に選択した数値を、新たな上限や下限の数値とすることができる。   Below, the form for implementing this invention is demonstrated. In addition, unless otherwise indicated, the numerical range "ab" described in this specification includes the lower limit a and the upper limit b in the range. And a numerical range can be constituted by combining these arbitrarily including the upper limit and lower limit, and the numerical value listed in the example. Furthermore, numerical values arbitrarily selected from these numerical ranges can be used as new upper and lower numerical values.

本発明の負極は、Ni含有集電箔と、前記Ni含有集電箔の表面に形成され、Si含有負極活物質及びポリアミドイミドを含む負極活物質層と、を具備することを特徴とする。   The negative electrode of the present invention is characterized by comprising a Ni-containing current collector foil and a negative electrode active material layer formed on the surface of the Ni-containing current collector foil and containing a Si-containing negative electrode active material and a polyamideimide.

Ni含有集電箔としては、集電箔の一部がNiで構成されているものでもよいし、集電箔の全部がNiで構成されているものでもよい。Niの含有量としては、質量%又は元素組成%として、20〜100%、30〜90%、40〜80%を例示できる。Ni含有集電箔におけるNi以外の構成元素としては、第3族〜第15族元素などの各種の元素を例示できる。   As the Ni-containing current collector foil, a part of the current collector foil may be made of Ni, or all of the current collector foil may be made of Ni. As content of Ni, 20-100%, 30-90%, 40-80% can be illustrated as mass% or elemental composition%. As constituent elements other than Ni in the Ni-containing current collector foil, various elements such as Group 3 to 15 elements can be exemplified.

Ni含有集電箔の厚みとしては、1〜100μmが好ましく、3〜50μmがより好ましく、5〜30μmがさらに好ましく、7〜20μmが特に好ましい。   The thickness of the Ni-containing current collector foil is preferably 1 to 100 μm, more preferably 3 to 50 μm, still more preferably 5 to 30 μm, and particularly preferably 7 to 20 μm.

また、Niの高い物理的強度及びCuの高い導電性との両者の特性を生かすために、Ni含有集電箔としては、Ni製の芯材層、及び、Ni製の芯材層を挟むCu製の金属層で構成される3層構造のクラッド箔を採用するのが好ましい。Ni製の芯材層の厚みは、Ni含有集電箔全体の40〜90%の範囲が好ましく、50〜80%の範囲がより好ましい。   In addition, in order to take advantage of both the high physical strength of Ni and the high conductivity of Cu, Ni-containing current collector foils include a core layer made of Ni and a Cu sandwiching the core layer made of Ni. It is preferable to employ a three-layered clad foil composed of a metallic layer. The thickness of the core layer made of Ni is preferably in the range of 40 to 90% of the entire Ni-containing current collector foil, and more preferably in the range of 50 to 80%.

Ni製の芯材層におけるNiの含有量としては、質量%又は元素組成%として、50〜100%、70〜99%、80〜98%、90〜97%を例示できる。Ni製の芯材層におけるNi以外の構成元素としては、第3族〜第15族元素などの各種の元素を例示でき、より具体的には、第4族〜第6族元素を例示できる。Ni製の芯材層に、Ni以外の構成元素を少量添加することで、芯材層の物理的強度を向上させることができる。   As content of Ni in the core material layer made from Ni, 50-100%, 70-99%, 80-98%, 90-97% can be illustrated as mass% or elemental composition%. As constituent elements other than Ni in the core layer made of Ni, various elements such as Group 3 to Group 15 elements can be exemplified, and more specifically, Group 4 to Group 6 elements can be exemplified. The physical strength of the core layer can be improved by adding a small amount of constituent elements other than Ni to the core layer made of Ni.

Cu製の金属層におけるCuの含有量としては、質量%又は元素組成%として、80〜100%、90〜100%、95〜100%を例示できる。Cu製の金属層におけるCu以外の構成元素としては、Ag、Au、Pt、Pd、Ir、Hgを例示できる。   As content of Cu in the metal layer made from Cu, 80-100%, 90-100%, 95-100% can be illustrated as mass% or elemental composition%. Ag, Au, Pt, Pd, Ir, and Hg can be illustrated as constituent elements other than Cu in the metal layer made of Cu.

Si含有負極活物質としては、電荷担体を吸蔵及び放出し得るSi含有材料が使用可能である。   As the Si-containing negative electrode active material, a Si-containing material capable of inserting and extracting charge carriers can be used.

Si含有材料の具体例として、Si単体や、Si相とケイ素酸化物相との2相に不均化されたSiO(0.3≦x≦1.6)を例示できる。SiOにおけるSi相は、リチウムイオンを吸蔵及び放出でき、二次電池の充放電に伴って体積変化する。ケイ素酸化物相はSi相に比べて充放電に伴う体積変化が少ない。つまり、負極活物質としてのSiOは、Si相により高容量を実現するとともに、ケイ素酸化物相を有することにより負極活物質全体の体積変化を抑制する。なお、xが下限値未満であると、Siの比率が過大になるため、充放電時の体積変化が大きくなりすぎて二次電池のサイクル特性が低下する。一方、xが上限値を超えると、Si比率が過小になってエネルギー密度が低下する。xの範囲は0.5≦x≦1.5であるのがより好ましく、0.7≦x≦1.2であるのがさらに好ましい。 As specific examples of the Si-containing material, it is possible to exemplify Si alone or SiO x (0.3 ≦ x ≦ 1.6) disproportionated into two phases of the Si phase and the silicon oxide phase. The Si phase in SiO x can occlude and release lithium ions, and changes in volume as the secondary battery charges and discharges. The silicon oxide phase has less change in volume due to charge and discharge as compared to the Si phase. That is, SiO x as the negative electrode active material realizes a high capacity by the Si phase, and suppresses the volume change of the whole negative electrode active material by having the silicon oxide phase. When x is less than the lower limit value, the ratio of Si becomes excessive, so that the volume change during charge and discharge becomes too large, and the cycle characteristics of the secondary battery deteriorate. On the other hand, when x exceeds the upper limit value, the Si ratio becomes too small and the energy density decreases. The range of x is more preferably 0.5 ≦ x ≦ 1.5, and still more preferably 0.7 ≦ x ≦ 1.2.

Si含有材料の具体例として、国際公開第2014/080608号などに開示されるシリコン材料(以下、単に「シリコン材料」という。)を挙げることができる。   As a specific example of the Si-containing material, a silicon material (hereinafter, simply referred to as "silicon material") disclosed in WO 2014/080608 and the like can be mentioned.

シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有するものである。シリコン材料は、例えば、CaSiと酸とを反応させてポリシランを主成分とする層状シリコン化合物を合成する工程、さらに、当該層状シリコン化合物を300℃以上で加熱して水素を離脱させる工程を経て製造されるものである。 The silicon material has a structure in which a plurality of plate-like silicon bodies are stacked in the thickness direction. For example, a silicon material may be reacted with CaSi 2 and an acid to synthesize a layered silicon compound containing polysilane as a main component, and further, the layered silicon compound may be heated at 300 ° C. or higher to release hydrogen. It is manufactured.

シリコン材料の製造方法を、酸として塩化水素を用いた場合の理想的な反応式で示すと以下のとおりとなる。
3CaSi+6HCl → Si+3CaCl
Si → 6Si+3H
An ideal reaction formula in the case of using hydrogen chloride as an acid is as follows when a method of manufacturing a silicon material is used.
3CaSi 2 +6 HCl → Si 6 H 6 +3 CaCl 2
Si 6 H 6 → 6Si + 3H 2

ただし、ポリシランであるSiを合成する上段の反応では、副生物や不純物除去の観点から、通常、反応溶媒として水が用いられる。そして、Siは水と反応し得るため、上段の反応を含む層状シリコン化合物を合成する工程において、層状シリコン化合物がSiのみを含むものとして製造されることはほとんどなく、層状シリコン化合物はSi(OH)(Xは酸のアニオン由来の元素若しくは基、s+t+u=6、0<s<6、0<t<6、0<u<6)で表されるものとして製造される。なお、上記の化学式においては、残存し得るCaなどの不可避不純物については、考慮していない。そして、当該層状シリコン化合物を加熱して得られるシリコン材料も、酸素や酸のアニオン由来の元素を含む。 However, in the upper reaction for synthesizing Si 6 H 6 which is polysilane, water is generally used as a reaction solvent from the viewpoint of removal of by-products and impurities. And, since Si 6 H 6 can react with water, in the process of synthesizing the layered silicon compound including the reaction in the upper stage, the layered silicon compound is hardly produced as one containing only Si 6 H 6 , and the layered silicon compound is layered The silicon compound is represented by Si 6 H s (OH) t X u (X is an element or group derived from the anion of an acid, s + t + u = 6, 0 <s <6, 0 <t <6, 0 <u <6) Manufactured as In the above chemical formula, unavoidable impurities such as remaining Ca are not taken into consideration. And the silicon material obtained by heating the said layered silicon compound also contains the element derived from the anion of oxygen or an acid.

既述のとおり、シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有する。リチウムイオン等の電荷担体が効率的に吸蔵及び放出されるためには、板状シリコン体は厚さが10nm〜100nmの範囲内のものが好ましく、20nm〜50nmの範囲内のものがより好ましい。板状シリコン体の長手方向の長さは、0.1μm〜50μmの範囲内が好ましい。また、板状シリコン体は、(長手方向の長さ)/(厚さ)が2〜1000の範囲内であるのが好ましい。板状シリコン体の積層構造は走査型電子顕微鏡などによる観察で確認できる。また、この積層構造は、原料のCaSiにおけるSi層の名残りであると考えられる。 As described above, the silicon material has a structure in which a plurality of plate-like silicon bodies are stacked in the thickness direction. The plate-like silicon body preferably has a thickness in the range of 10 nm to 100 nm, and more preferably in the range of 20 nm to 50 nm in order to efficiently store and release charge carriers such as lithium ions. The length in the longitudinal direction of the plate-like silicon body is preferably in the range of 0.1 μm to 50 μm. The plate-like silicon body preferably has a (longitudinal length) / (thickness) in the range of 2 to 1000. The layered structure of the plate-like silicon body can be confirmed by observation with a scanning electron microscope or the like. Moreover, this laminated structure is considered to be a remnant of the Si layer in the raw material CaSi 2 .

シリコン材料には、アモルファスシリコン及び/又はシリコン結晶子が含まれるのが好ましい。特に、上記板状シリコン体において、アモルファスシリコンをマトリックスとし、シリコン結晶子が当該マトリックス中に点在している状態が好ましい。シリコン結晶子のサイズは、0.5nm〜300nmの範囲内が好ましく、1nm〜100nmの範囲内がより好ましく、1nm〜50nmの範囲内がさらに好ましく、1nm〜10nmの範囲内が特に好ましい。なお、シリコン結晶子のサイズは、シリコン材料に対してX線回折測定を行い、得られたX線回折チャートのSi(111)面の回折ピークの半値幅を用いたシェラーの式から算出される。   The silicon material preferably includes amorphous silicon and / or silicon crystallites. In particular, in the plate-like silicon body, it is preferable that amorphous silicon be a matrix and silicon crystallites be scattered in the matrix. The size of the silicon crystallite is preferably in the range of 0.5 nm to 300 nm, more preferably in the range of 1 nm to 100 nm, still more preferably in the range of 1 nm to 50 nm, and particularly preferably in the range of 1 nm to 10 nm. The size of the silicon crystallite is calculated from the Scheller equation using the half width of the diffraction peak of the Si (111) plane of the obtained X-ray diffraction chart by performing X-ray diffraction measurement on the silicon material. .

シリコン材料に含まれる板状シリコン体、アモルファスシリコン及びシリコン結晶子の存在量や大きさは、主に加熱温度や加熱時間に左右される。加熱温度は、350℃〜950℃の範囲内が好ましく、400℃〜900℃の範囲内がより好ましい。   The amount and size of the plate-like silicon body, amorphous silicon and silicon crystallite contained in the silicon material mainly depend on the heating temperature and heating time. The heating temperature is preferably in the range of 350 ° C. to 950 ° C., and more preferably in the range of 400 ° C. to 900 ° C.

また、Si含有負極活物質として、Si含有材料を炭素で被覆したものを採用してもよい。   Moreover, you may employ | adopt what coat | covered Si containing material with carbon as Si containing negative electrode active material.

Si含有負極活物質は、粒子の集合体である粉末状のものが好ましい。Si含有負極活物質の平均粒子径は、1〜30μmの範囲内が好ましく、2〜20μmの範囲内がより好ましい。なお、本明細書における平均粒子径とは、一般的なレーザー回折式粒度分布測定装置で試料を測定した場合におけるD50を意味する。 The Si-containing negative electrode active material is preferably in the form of a powder which is an aggregate of particles. The average particle diameter of the Si-containing negative electrode active material is preferably in the range of 1 to 30 μm, and more preferably in the range of 2 to 20 μm. The average particle diameter herein means a D 50 in the case of measuring a sample in a conventional laser diffraction particle size distribution analyzer.

負極活物質層には、Si含有負極活物質が負極活物質層全体の質量に対して、60〜99質量%で含まれるのが好ましく、70〜95質量%で含まれるのがより好ましい。なお、負極活物質層には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、公知の負極活物質を含んでもよい。   The Si-containing negative electrode active material is preferably contained in an amount of 60 to 99% by mass, more preferably 70 to 95% by mass, based on the total mass of the negative electrode active material layer. The negative electrode active material layer may contain a known negative electrode active material without departing from the scope of the present invention.

また、本発明者が、Ni含有集電箔の強度と、負極活物質層におけるSi含有負極活物質の量についての関係を精査したところ、以下の式(1)で算出される指標Pが6≦P≦43を満足する場合には、従来の負極と比較して、本発明の負極が好適に機能することを見出した。   In addition, when the inventor carefully examined the relationship between the strength of the Ni-containing current collector foil and the amount of the Si-containing negative electrode active material in the negative electrode active material layer, the index P calculated by the following equation (1) is 6 When satisfying ≦ P ≦ 43, it has been found that the negative electrode of the present invention functions favorably as compared with the conventional negative electrode.

式(1):
P=(負極活物質層におけるSi含有負極活物質の質量%)×(Ni含有集電箔における単位面積あたりの負極活物質層の存在量(mg/cm))÷(Ni含有集電箔の厚み(μm))
Formula (1):
P = (mass% of Si-containing negative electrode active material in negative electrode active material layer) × (Abundance of negative electrode active material layer per unit area in Ni-containing current collector foil (mg / cm 2 )) ÷ (Ni-containing current collector foil) Thickness (μm))

本発明の負極においては、指標Pが6≦P≦43を満足するように、(負極活物質層におけるSi含有負極活物質の質量%)、(Ni含有集電箔における単位面積あたりの負極活物質層の存在量(mg/cm))及び(Ni含有集電箔の厚み(μm)をそれぞれ決定するのが好ましい。 In the negative electrode of the present invention, (mass% of Si-containing negative electrode active material in negative electrode active material layer), (negative electrode activity per unit area in Ni-containing current collector foil) so that index P satisfies 6 ≦ P ≦ 43. It is preferable to determine the amount of the substance layer present (mg / cm 2 ) and the thickness (μm) of the Ni-containing current collector foil, respectively.

負極活物質層において、ポリアミドイミドは結着剤として機能する。ポリアミドイミドとは、分子内にアミド結合とイミド結合をそれぞれ2つ以上有する化合物を意味する。ポリアミドイミドは、アミド結合及びイミド結合におけるカルボニル部分となる酸成分と、アミド結合及びイミド結合における窒素部分となるジアミン成分又はジイソシアネート成分を反応させることで製造される。ポリアミドイミドを得るには、当該方法で製造しても良いし、また、市販のポリアミドイミドを購入しても良い。市販のポリアミドイミドとしては、東洋紡株式会社のバイロマックス(登録商標)シリーズであるHR−11NN、HR−12N2、HR−13NX、HR−14ET、HR−15ET及びHR−16NN、東レプラスチック精工株式会社のTPS(登録商標)TI−5000シリーズであるTI−5013、TI−5031、TI−5032、TI−5023及びTI−503−AE3、ソルベイ社のトローン(登録商標)PAIシリーズであるTorlon4203L、Torlon4275、Torlon7130及びTorlon5030を例示できる。   In the negative electrode active material layer, polyamide imide functions as a binder. Polyamideimide means a compound having two or more amide bonds and two or more imide bonds in the molecule. Polyamideimide is produced by reacting an acid component which is to be a carbonyl moiety in an amide bond and an imide bond, and a diamine component or a diisocyanate component which is to be a nitrogen moiety in an amide bond and an imide bond. In order to obtain a polyamideimide, it may manufacture by the said method, and may purchase a commercially available polyamideimide. Commercially available polyamideimides include HR-11NN, HR-12N2, HR-13NX, HR-14ET, HR-15ET and HR-16NN, which are Viromax (registered trademark) series of Toyobo Co., Ltd., Toray Plastics Seiko Co., Ltd. TPS (registered trademark) TI-5000 series TI-5013, TI-5031, TI-5032, TI-5023 and TI-503-AE3, Solvay's Troon (registered trademark) PAI series Torlon 4203L, Torlon 4275, Torlon 7130 And Torlon 5030 can be exemplified.

ポリアミドイミドの製造に用いられる酸成分としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸、シュウ酸、アジピン酸、マロン酸、セバチン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、ジカルボキシポリブタジエン、ジカルボキシポリ(アクリロニトリル−ブタジエン)、ジカルボキシポリ(スチレン−ブタジエン)、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸、シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ビス(カルボキシフェニル)スルホン、ビス(カルボキシフェニル)エーテル、ナフタレンジカルボン酸、及び、これらの無水物、酸ハロゲン化物、誘導体を挙げることができる。酸成分としては、上記の化合物を単独で又は複数で採用すればよいが、ただし、イミド結合を形成させる点から、カルボキシル基が結合している炭素の隣接炭素にカルボキシル基が存在する酸成分又はその同等物が、必須となる。酸成分としては、反応性、耐熱性などの点から、トリメリット酸無水物が好ましい。また、ポリアミドイミドの引っ張り強度、引っ張り弾性率、電解液耐性の点から、トリメリット酸無水物に加えて、酸成分の一部として、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物を採用するのが好ましい。   Examples of acid components used for producing polyamideimides include trimellitic acid, pyromellitic acid, biphenyl tetracarboxylic acid, diphenyl sulfone tetracarboxylic acid, benzophenone tetracarboxylic acid, diphenyl ether tetracarboxylic acid, oxalic acid, adipic acid, malonic acid, Sebacic acid, azelaic acid, dodecanedicarboxylic acid, dicarboxypolybutadiene, dicarboxypoly (acrylonitrile-butadiene), dicarboxypoly (styrene-butadiene), cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid, cyclohexane-1,3-dicarboxylic acid, Dicyclohexylmethane-4,4'-dicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, bis (carboxyphenyl) sulfone, bis (carboxyphenyl) ether, naphthalene dicarboxylic acid, and These anhydrides, acid halides, mention may be made of derivatives. As the acid component, the above compounds may be employed singly or in a plurality, but from the viewpoint of forming an imide bond, an acid component or a carboxyl group is present at the adjacent carbon of the carbon to which the carboxyl group is bonded The equivalent is essential. As the acid component, trimellitic anhydride is preferable in terms of reactivity, heat resistance, and the like. In addition to trimellitic anhydride, in addition to trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic acid anhydride, biphenyltetramer as a part of the acid component from the viewpoint of tensile strength, tensile modulus of elasticity and electrolytic solution resistance of polyamideimide. It is preferred to employ a carboxylic acid anhydride.

ポリアミドイミドの製造に用いられるジアミン成分としては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン等の含飽和炭素環ジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ベンジジン、o−トリジン、2,4−トリレンジアミン、2,6−トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ナフタレンジアミン等の芳香族ジアミンが挙げられる。耐熱性、溶解性の観点から、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,4−トリレンジアミン、o−トリジン、ナフタレンジアミン、イソホロンジアミンが好ましい。ポリアミドイミドの引っ張り強度、引っ張り弾性率の点からはo−トリジン、ナフタレンジアミンが好ましい。   As a diamine component used for manufacture of polyamidoimide, alkylene diamines, such as ethylene diamine, propylene diamine, hexamethylene diamine, 1, 4- diamino cyclohexane, 1, 3- diamino cyclohexane, isophorone diamine, bis (4-amino cyclohexyl) methane Saturated carbocyclic ring diamines such as m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylether, bis (4-aminophenyl) sulfone, benzidine, o-tolidine, 2 And aromatic diamines such as 2,4-tolylenediamine, 2,6-tolylenediamine, xylylenediamine, and naphthalenediamine. From the viewpoint of heat resistance and solubility, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 2,4-tolylenediamine, o-tolidine, naphthalenediamine and isophoronediamine are preferable. From the viewpoint of tensile strength and tensile modulus of polyamideimide, o-tolidine and naphthalenediamine are preferred.

ポリアミドイミドの製造に用いられるジイソシアネート成分としては、上記ジアミン成分のアミンをイソシアネートで置き換えたものを挙げることができる。そして、ジイソシアネート成分と、酸成分の無水物とを反応させて、ポリアミドイミドを製造する。   As a diisocyanate component used for manufacture of polyamidoimide, what substituted the amine of the said diamine component by the isocyanate can be mentioned. Then, the diisocyanate component is reacted with the anhydride of the acid component to produce polyamideimide.

ポリアミドイミドの数平均分子量(Mn)としては、5000〜1000000が好ましく、7000〜500000がより好ましく、10000〜100000がさらに好ましく、12000〜50000が特に好ましい。   The number average molecular weight (Mn) of the polyamideimide is preferably 5,000 to 1,000,000, more preferably 7,000 to 500,000, still more preferably 10,000 to 100,000, and particularly preferably 1,200 to 50,000.

ポリアミドイミドとしては、負極活物質が形成される加熱温度及びその付近にて、物性の変化を伴うものが好ましい。負極活物質が形成される加熱温度及びその付近で、物性の変化が生じることに因り、ポリアミドイミドとNi含有集電箔との結着強度や、ポリアミドイミドとSi含有負極活物質との結着強度が増大することが期待できる。   As the polyamideimide, those accompanied by changes in physical properties at a heating temperature at which the negative electrode active material is formed and in the vicinity thereof are preferable. The binding strength between the polyamideimide and the Ni-containing current collector foil or the binding between the polyamideimide and the Si-containing negative electrode active material due to the change in physical properties occurring at and near the heating temperature at which the negative electrode active material is formed. It can be expected that the strength will increase.

ポリアミドイミドのガラス転移温度(Tg)としては、200〜450℃が好ましく、250〜400℃がより好ましく、250〜350℃がさらに好ましい。ポリアミドイミドの熱膨張係数(線膨張率)としては、1×10−5/℃〜10×10−5/℃が好ましく、2×10−5/℃〜7×10−5/℃がより好ましく、3×10−5/℃〜6×10−5/℃がさらに好ましい。 As a glass transition temperature (Tg) of polyamideimide, 200-450 ° C is preferred, 250-400 ° C is more preferred, and 250-350 ° C is still more preferred. The thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) of the polyamideimide is preferably 1 × 10 −5 / ° C. to 10 × 10 −5 / ° C., more preferably 2 × 10 −5 / ° C. to 7 × 10 −5 / ° C. And 3 × 10 −5 / ° C. to 6 × 10 −5 / ° C. are more preferable.

負極活物質層中のポリアミドイミドの配合割合は、1〜20質量%が好ましく、3〜15質量%がより好ましく、5〜13質量%がさらに好ましい。なお、負極活物質層には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、ポリアミドイミド以外の公知の結着剤を含有させてもよい。   1-20 mass% is preferable, as for the mixture ratio of the polyamideimide in a negative electrode active material layer, 3-15 mass% is more preferable, and 5-13 mass% is further more preferable. In the negative electrode active material layer, a known binder other than polyamideimide may be contained without departing from the scope of the present invention.

負極活物質層には、必要に応じて導電助剤や公知の添加剤が含有されてもよい。   The negative electrode active material layer may contain a conductive auxiliary agent or a known additive, if necessary.

導電助剤は、負極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、負極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、負極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。導電助剤としては化学的に不活性な電子高伝導体であれば良く、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber)、および各種金属粒子などが例示される。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどが例示される。これらの導電助剤を単独又は二種以上組み合わせて負極活物質層に添加することができる。   The conductive aid is added to enhance the conductivity of the negative electrode. Therefore, the conductive support agent may be optionally added when the conductivity of the negative electrode is insufficient, and may not be added when the conductivity of the negative electrode is sufficiently excellent. The conductive support agent may be any chemically active high electron conductor, and carbon black fine particles such as carbon black, graphite, vapor grown carbon fiber, and various metal particles are exemplified. Ru. Examples of the carbon black include acetylene black, ketjen black (registered trademark), furnace black, channel black and the like. These conductive assistants can be added to the negative electrode active material layer singly or in combination of two or more.

負極活物質層中の導電助剤の配合割合は、1〜20質量%が好ましく、3〜15質量%がより好ましく、5〜13質量%がさらに好ましい。また、Si含有負極活物質及び導電助剤の質量比は、99:1〜85:15が好ましく、97:3〜90:10がより好ましく、95:5〜92:8がさらに好ましく、94:6〜93:7が特に好ましい。   1-20 mass% is preferable, as for the mixture ratio of the conductive support agent in a negative electrode active material layer, 3-15 mass% is more preferable, and 5-13 mass% is more preferable. Further, the mass ratio of the Si-containing negative electrode active material to the conductive aid is preferably 99: 1 to 85:15, more preferably 97: 3 to 90:10, still more preferably 95: 5 to 92: 8, and 94: 6 to 93: 7 are particularly preferred.

Ni含有集電箔の表面に負極活物質層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、Ni含有集電箔の表面にSi含有負極活物質及びポリアミドイミド又はポリアミドイミドの原料を塗布すればよい。   In order to form the negative electrode active material layer on the surface of the Ni-containing current collector foil, conventionally known methods such as roll coating method, die coating method, dip coating method, doctor blade method, spray coating method and curtain coating method are used. The material of the Si-containing negative electrode active material and the polyamideimide or the polyamideimide may be applied to the surface of the Ni-containing current collector foil.

具体的には、Si含有負極活物、ポリアミドイミド又はポリアミドイミドの原料、溶剤、並びに必要に応じて導電助剤を混合してスラリーなどの組成物にしてから、当該組成物を集電体の表面に塗布後、加熱する。溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。   Specifically, a composition such as a slurry is prepared by mixing a Si-containing negative electrode active material, a polyamideimide or a raw material of polyamideimide or polyamideimide, a solvent, and a conductive auxiliary agent if necessary, and then the composition is used as a collector. After coating on the surface, it is heated. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone and water.

加熱温度としては、200〜450℃が好ましく、250〜400℃がより好ましい。200〜450℃で加熱することで、負極活物質層とNi含有集電箔との結着強度や、ポリアミドイミドとSi含有負極活物質との結着強度が増大することが期待できるし、本発明の負極の電池性能が向上することも期待できる。   As a heating temperature, 200-450 degreeC is preferable and 250-400 degreeC is more preferable. By heating at 200 to 450 ° C., it can be expected that the binding strength between the negative electrode active material layer and the Ni-containing current collector foil and the binding strength between polyamideimide and the Si-containing negative electrode active material can be increased. It can also be expected that the battery performance of the negative electrode of the invention is improved.

また、本発明の負極が導電助剤を含有する場合には、200〜450℃で加熱することで、ポリアミドイミド及び導電助剤で形成される負極活物質層内の導電ネットワークが、より均一に形成されることが期待できる。その結果、導電助剤の量を通常必要とされる量よりも減量することが可能となる。そうすると、負極活物質層において、導電助剤の減量分をSi含有負極活物質の増量に振り替えることができるため、蓄電装置のさらなる高容量化が可能になる。   When the negative electrode of the present invention contains a conductive aid, the conductive network in the negative electrode active material layer formed of polyamideimide and the conductive aid can be made more uniform by heating at 200 to 450 ° C. It can be expected to be formed. As a result, it is possible to reduce the amount of the conductive aid more than that normally required. Then, in the negative electrode active material layer, the reduction amount of the conductive additive can be transferred to the increase of the Si-containing negative electrode active material, so that the capacity of the power storage device can be further increased.

以上の観点から、ポリアミドイミドとしては、ガラス転移温度(Tg)が加熱温度の範囲内にあるものを採用するのが好ましいといえる。また、後述する評価例2の結果から、ポリアミドイミドとしては、加熱温度の範囲内で、赤外吸収スペクトルにおけるアミドに由来するピーク位置がシフトするものを採用するのが好ましいといえる。
より詳細には、ポリアミドイミドとしては、熱走査−赤外分光測定装置での測定において、アミド構造に由来する吸収ピークが、200℃での加熱時には波数W200℃(cm−1)に観測され、350℃での加熱時には波数W350℃(cm−1)にシフトして観測されるものが好ましい。波数W200℃(cm−1)から波数W350℃(cm−1)へのシフト幅の範囲としては、2〜30cm−1、4〜25cm−1、6〜20cm−1、8〜15cm−1を例示できる。
また、本発明の負極としては、赤外分光測定装置で測定した際に、ポリアミドイミドのアミド構造に由来する吸収ピークが、波数W200℃(cm−1)よりも波数W350℃(cm−1)の方向にシフトして観測されるのが好ましい。かかる規定は、負極活物質層の形成における加熱時のポリアミドイミドの環境変化が、本発明の負極においても維持されていることを意味する。ここでのシフト幅の範囲としても、2〜30cm−1、4〜25cm−1、6〜20cm−1、8〜15cm−1を例示できる。
From the above viewpoints, it is preferable to use a polyamideimide having a glass transition temperature (Tg) within the range of heating temperature. Moreover, it can be said that it is preferable to employ | adopt what the peak position originating in the amide | amido in infrared absorption spectrum shifts as a polyamideimide from the result of the evaluation example 2 mentioned later.
More specifically, as the polyamideimide, an absorption peak derived from an amide structure is observed at a wave number W 200 ° C. (cm −1 ) when heated at 200 ° C. in measurement with a thermal scanning-infrared spectrometer. When heating at 350 ° C., it is preferable that the wave number be observed to shift to a wave number W 350 ° C. (cm −1 ). The range of the shift width of the wave number W 200 ° C. from (cm -1) wavenumber W 350 ° C. to (cm -1), 2~30cm -1, 4~25cm -1, 6~20cm -1, 8~15cm - 1 can be illustrated.
Further, as the negative electrode of the present invention, the absorption peak derived from the amide structure of polyamideimide has a wave number W 350 ° C. (cm ) more than wave number W 200 ° C. (cm −1 ) when measured by an infrared spectrometer. It is preferable to be observed with a shift in the direction 1 ). Such a definition means that the environmental change of polyamideimide during heating in the formation of the negative electrode active material layer is also maintained in the negative electrode of the present invention. Be in the range of the shift width here can be exemplified by 2~30cm -1, 4~25cm -1, 6~20cm -1 , 8~15cm -1.

次に、本発明の負極を具備する蓄電装置についての説明をする。
蓄電装置としては、一次電池、二次電池、キャパシタを例示できる。以下、蓄電装置の代表例であるリチウムイオン二次電池についての説明を通じて、本発明の蓄電装置の説明をする。
Next, a power storage device provided with the negative electrode of the present invention will be described.
As a power storage device, a primary battery, a secondary battery, and a capacitor can be exemplified. Hereinafter, the power storage device of the present invention will be described through the description of a lithium ion secondary battery which is a typical example of the power storage device.

本発明のリチウムイオン二次電池の一態様は、本発明の負極、正極、セパレータ及び電解液を具備する。
正極は、集電体と集電体の表面に形成された正極活物質層とを具備する。
One aspect of the lithium ion secondary battery of the present invention comprises the negative electrode, the positive electrode, the separator and the electrolytic solution of the present invention.
The positive electrode includes a current collector and a positive electrode active material layer formed on the surface of the current collector.

集電体は、リチウムイオン二次電池などの二次電池の放電又は充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な電子伝導体をいう。集電体の材料は、使用する正極活物質に適した電圧に耐え得る金属であれば特に制限はない。集電体の材料としては、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、並びにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。集電体は公知の保護層で被覆されていても良い。集電体の表面を公知の方法で処理したものを集電体として用いても良い。   A current collector refers to a chemically inert electron conductor for keeping current flowing to an electrode during discharge or charge of a secondary battery such as a lithium ion secondary battery. The material of the current collector is not particularly limited as long as it is a metal that can withstand a voltage suitable for the positive electrode active material used. The material of the current collector is at least one selected from silver, copper, gold, aluminum, tungsten, cobalt, zinc, nickel, iron, platinum, tin, indium, titanium, ruthenium, tantalum, chromium, molybdenum, and stainless steel Etc. can be exemplified. The current collector may be coated with a known protective layer. What processed the surface of a collector by a well-known method may be used as a collector.

集電体は箔、シート、フィルム、線状、棒状、メッシュなどの形態をとることができる。そのため、集電体として、例えば、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などの金属箔を好適に用いることができる。集電体が箔、シート、フィルム形態の場合は、その厚みが1μm〜100μmの範囲内であることが好ましい。   The current collector can take the form of a foil, a sheet, a film, a line, a rod, a mesh or the like. Therefore, as the current collector, for example, metal foils such as copper foil, nickel foil, aluminum foil, and stainless steel foil can be suitably used. When the current collector is in the form of a foil, a sheet or a film, the thickness is preferably in the range of 1 μm to 100 μm.

正極の電位をリチウム基準で4V以上とする場合には、正極用集電体としてアルミニウムを採用するのが好ましい。   When the potential of the positive electrode is set to 4 V or more based on lithium, it is preferable to use aluminum as a current collector for the positive electrode.

具体的には、正極用集電体として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものを用いるのが好ましい。ここでアルミニウムは、純アルミニウムを指し、純度99.0%以上のアルミニウムを純アルミニウムと称する。純アルミニウムに種々の元素を添加して合金としたものをアルミニウム合金と称する。アルミニウム合金としては、Al−Cu系、Al−Mn系、Al−Fe系、Al−Si系、Al−Mg系、Al−Mg−Si系、Al−Zn−Mg系が挙げられる。   Specifically, it is preferable to use an aluminum or an aluminum alloy as the positive electrode current collector. Here, aluminum refers to pure aluminum, and aluminum having a purity of 99.0% or more is referred to as pure aluminum. An alloy obtained by adding various elements to pure aluminum is called an aluminum alloy. Examples of aluminum alloys include Al-Cu-based, Al-Mn-based, Al-Fe-based, Al-Si-based, Al-Mg-based, Al-Mg-Si-based and Al-Zn-Mg-based.

また、アルミニウム又はアルミニウム合金として、具体的には、例えばJIS A1085、A1N30等のA1000系合金(純アルミニウム系)、JIS A3003、A3004等のA3000系合金(Al−Mn系)、JIS A8079、A8021等のA8000系合金(Al−Fe系)が挙げられる。   As aluminum or aluminum alloy, specifically, for example, A1000 series alloys (pure aluminum series) such as JIS A1085, A1N30, A3000 series alloys such as JIS A3003, A3004 (Al-Mn series), JIS A8079, A8021 etc. A 8000 series alloy (Al-Fe series) is mentioned.

正極活物質層は、リチウムイオンなどの電荷担体を吸蔵及び放出し得る正極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を含む。正極活物質層には、正極活物質が正極活物質層全体の質量に対して、60〜99質量%で含まれるのが好ましく、70〜95質量%で含まれるのがより好ましい。   The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material capable of inserting and extracting a charge carrier such as lithium ion, and, optionally, a binder and a conductive agent. The positive electrode active material layer preferably contains 60 to 99% by mass, and more preferably 70 to 95% by mass of the positive electrode active material with respect to the total mass of the positive electrode active material layer.

正極活物質としては、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)、又は、LiNiCoAl(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)、で表されるリチウム複合金属酸化物、LiMnOを挙げることができる。また、正極活物質として、LiMn等のスピネル構造の金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物と層状化合物の混合物で構成される固溶体、LiMPO、LiMVO又はLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)などで表されるポリアニオン系化合物を挙げることができる。さらに、正極活物質として、LiFePOFなどのLiMPOF(Mは遷移金属)で表されるタボライト系化合物、LiFeBOなどのLiMBO(Mは遷移金属)で表されるボレート系化合物を挙げることができる。正極活物質として用いられるいずれの金属酸化物も上記の組成式を基本組成とすればよく、基本組成に含まれる金属元素を他の金属元素で置換したものも使用可能である。また、正極活物質として、電荷担体(例えば充放電に寄与するリチウムイオン)を含まないものを用いても良い。例えば、硫黄単体、硫黄と炭素を複合化した化合物、TiSなどの金属硫化物、V、MnOなどの酸化物、ポリアニリン及びアントラキノン並びにこれら芳香族を化学構造に含む化合物、共役二酢酸系有機物などの共役系材料、その他公知の材料を用いることもできる。さらに、ニトロキシド、ニトロニルニトロキシド、ガルビノキシル、フェノキシルなどの安定なラジカルを有する化合物を正極活物質として採用してもよい。リチウム等の電荷担体を含まない正極活物質材料を用いる場合には、正極及び/又は負極に、公知の方法により、予め電荷担体を添加しておく必要がある。電荷担体は、イオンの状態で添加しても良いし、金属等の非イオンの状態で添加しても良い。例えば、電荷担体がリチウムである場合には、リチウム箔を正極及び/又は負極に貼り付けるなどして一体化しても良い。 As a positive electrode active material, a general formula of layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, At least one element selected from Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V, 1.7 ≦ f ≦ 3), or Li a Ni b Co c Al d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2 , b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Zr, Ti, P And at least one element selected from Ga, Ge, V, Mo, Nb, W and La, and represented by 1.7 ≦ f ≦ 3) A lithium mixed metal oxide, Li 2 MnO 3 can be mentioned. In addition, as a positive electrode active material, a metal oxide of spinel structure such as LiMn 2 O 4 , a solid solution composed of a mixture of a metal oxide of spinel structure and a layered compound, LiMPO 4 , LiMVO 4 or Li 2 MSiO 4 M is selected from at least one of Co, Ni, Mn, and Fe), and the like. Furthermore, as the positive electrode active material, tavorite compound (the M a transition metal) LiMPO 4 F, such as LiFePO 4 F represented by, Limbo 3 such LiFeBO 3 (M is a transition metal) include borate-based compound represented by be able to. Any metal oxide used as a positive electrode active material may have the above composition formula as a basic composition, and one obtained by replacing the metal element contained in the basic composition with another metal element can also be used. Further, as the positive electrode active material, one not containing charge carriers (for example, lithium ions contributing to charge and discharge) may be used. For example, elemental sulfur, compounds in which sulfur and carbon are complexed, metal sulfides such as TiS 2 , oxides such as V 2 O 5 , MnO 2 , polyaniline and anthraquinone, and compounds containing these aromatic groups in the chemical structure, conjugated Conjugated materials such as acetic acid-based organic materials and other known materials can also be used. Furthermore, a compound having a stable radical such as nitroxide, nitronyl nitroxide, galvinoxyl, phenoxyl or the like may be adopted as the positive electrode active material. In the case of using a positive electrode active material containing no charge carrier such as lithium, the charge carrier needs to be previously added to the positive electrode and / or the negative electrode by a known method. The charge carrier may be added in the form of ions or may be added in the form of non ions such as metals. For example, when the charge carrier is lithium, a lithium foil may be attached to the positive electrode and / or the negative electrode to be integrated.

高容量及び耐久性などに優れる点から、正極活物質として、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) 、又は、LiNiCoAl(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)で表されるリチウム複合金属酸化物を採用することが好ましい。 From the point of being excellent in high capacity and durability, etc., a general formula of layered rock salt structure as a positive electrode active material: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, At least one element selected from Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Na, K, P, V, 1.7 ≦ f ≦ 3) or Li a Ni b Co c Al d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si , At least one selected from Na, K, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La It is preferable to use a lithium mixed metal oxide represented by the following element: 1.7 ≦ f ≦ 3).

上記一般式において、b、c、dの値は、上記条件を満足するものであれば特に制限はないが、0<b<1、0<c<1、0<d<1であるものが良く、また、b、c、dの少なくともいずれか一つが30/100<b<90/100、10/100<c<90/100、1/100<d<50/100の範囲であることが好ましく、40/100<b<90/100、10/100<c<50/100、2/100<d<30/100の範囲であることがより好ましく、50/100<b<90/100、10/100<c<30/100、2/100<d<10/100の範囲であることがさらに好ましい。   In the above general formula, the values of b, c and d are not particularly limited as long as they satisfy the above conditions, but those with 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 It is preferable that at least one of b, c and d is in the range of 30/100 <b <90/100, 10/100 <c <90/100, 1/100 <d <50/100. The range of 40/100 <b <90/100, 10/100 <c <50/100, 2/100 <d <30/100 is more preferable, and 50/100 <b <90/100, It is more preferable to be in the range of 10/100 <c <30/100 and 2/100 <d <10/100.

a、e、fについては、上記一般式で規定する範囲内の数値であればよく、好ましくは0.5≦a≦1.5、0≦e<0.2、1.8≦f≦2.5、より好ましくは0.8≦a≦1.3、0≦e<0.1、1.9≦f≦2.1をそれぞれ例示することができる。   The values of a, e and f may be numerical values within the range defined by the above general formula, preferably 0.5 ≦ a ≦ 1.5, 0 ≦ e <0.2, 1.8 ≦ f ≦ 2. And more preferably 0.8 ≦ a ≦ 1.3, 0 ≦ e <0.1, and 1.9 ≦ f ≦ 2.1, respectively.

高容量及び耐久性などに優れる点から、正極活物質として、スピネル構造のLiMn2―y(Aは、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、P、Ga、Geから選ばれる少なくとも1の元素、及び、Niなどの遷移金属元素から選ばれる少なくとも1種の金属元素から選択される。0<x≦2.2、0≦y≦1)を例示できる。xの値の範囲としては、0.5≦x≦1.8、0.7≦x≦1.5、0.9≦x≦1.2を例示でき、yの値の範囲としては、0≦y≦0.8、0≦y≦0.6を例示できる。具体的なスピネル構造の化合物として、LiMn、LiMn1.5Ni0.5を例示できる。 As a positive electrode active material, Li x Mn 2-y A y O 4 (A is Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, P, Ga, and so on) from the viewpoint of high capacity and excellent durability And at least one element selected from Ge, and at least one metal element selected from transition metal elements such as Ni, etc. 0 <x ≦ 2.2, 0 ≦ y ≦ 1) can be exemplified. As the range of the value of x, 0.5 ≦ x ≦ 1.8, 0.7 ≦ x ≦ 1.5, 0.9 ≦ x ≦ 1.2 can be exemplified, and as the range of the value of y, 0 ≦ y ≦ 0.8 and 0 ≦ y ≦ 0.6 can be exemplified. As a specific compound of spinel structure, LiMn 2 O 4 and LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 can be exemplified.

具体的な正極活物質として、LiFePO、LiFeSiO、LiCoPO、LiCoPO、LiMnPO、LiMnSiO、LiCoPOFを例示できる。他の具体的な正極活物質として、LiMnO−LiCoOを例示できる。 Specific examples of the positive electrode active material include LiFePO 4 , Li 2 FeSiO 4 , LiCoPO 4 , Li 2 CoPO 4 , Li 2 MnPO 4 , Li 2 MnSiO 4 , and Li 2 CoPO 4 F. Li 2 MnO 3 -LiCoO 2 can be exemplified as another specific positive electrode active material.

結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴムなどの公知のものを採用すればよい。   As the binder, fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, alkoxysilyl group-containing resin, carboxymethyl cellulose Known materials such as styrene butadiene rubber may be employed.

導電助剤としては、負極で説明したものを採用すればよい。
正極活物質層における、結着剤及び導電助剤の配合量は、適宜適切な量とすればよい。また、集電体の表面に正極活物質層を形成させるには、公知の方法を適宜適切に採用すればよい。
As the conductive additive, those described for the negative electrode may be employed.
The compounding amounts of the binder and the conductive additive in the positive electrode active material layer may be appropriately set as appropriate. Further, in order to form the positive electrode active material layer on the surface of the current collector, a known method may be appropriately adopted appropriately.

セパレータは、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータとしては、公知のものを採用すればよく、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド(Aromatic polyamide)、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子及びセラミックスなどの電気絶縁性材料を1種若しくは複数用いた多孔体、不織布及び織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。   The separator separates the positive electrode and the negative electrode, and allows lithium ions to pass while preventing a short circuit due to the contact of the both electrodes. As the separator, a known one may be employed, and polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polyimide, polyamide, polyaramid (Aromatic polyamide), polyester, synthetic resin such as polyacrylonitrile, polysaccharide such as cellulose, amylose, fibroin Examples thereof include porous bodies, non-woven fabrics, and woven fabrics using one or more of electrically insulating materials such as natural polymers and ceramics such as keratin, lignin and suberin. In addition, the separator may have a multilayer structure.

電解液は、非水溶媒と非水溶媒に溶解した電解質とを含んでいる。   The electrolytic solution contains a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent.

非水溶媒としては、環状カーボネート、環状エステル、鎖状カーボネート、鎖状エステル、エーテル類等が使用できる。環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネートを例示でき、環状エステルとしては、ガンマブチロラクトン、2−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトンを例示できる。鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネートを例示でき、鎖状エステルとしては、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル等を例示できる。エーテル類としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンを例示できる。非水溶媒としては、上記具体的な溶媒の化学構造のうち一部又は全部の水素がフッ素に置換した化合物を採用しても良い。非水溶媒としては、上記具体的な溶媒の化学構造のうち一部又は全部の水素がフッ素に置換した化合物を採用しても良い。   As the non-aqueous solvent, cyclic carbonate, cyclic ester, chain carbonate, chain ester, ethers and the like can be used. Examples of cyclic carbonates include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, fluoroethylene carbonate, and vinylene carbonate. Examples of cyclic esters include gamma butyrolactone, 2-methyl-gamma butyrolactone, acetyl-gamma butyrolactone, and gamma valerolactone. . Examples of chain carbonates include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, dipropyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. Examples of chain esters include propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, acetic acid alkyl ester and the like. As the ethers, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane can be exemplified. As the non-aqueous solvent, a compound in which part or all of hydrogens in the chemical structure of the above specific solvent is substituted with fluorine may be adopted. As the non-aqueous solvent, a compound in which part or all of hydrogens in the chemical structure of the above specific solvent is substituted with fluorine may be adopted.

電解質としては、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(FSO等のリチウム塩を例示できる。 Examples of the electrolyte include lithium salts such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and LiN (FSO 2 ) 2 .

電解液としては、フルオロエチレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの非水溶媒にリチウム塩を0.5mol/Lから3mol/L程度、好ましくは1.5mol/Lから2.5mol/Lの濃度で溶解させた溶液を例示できる。   As an electrolytic solution, lithium salt is added to a nonaqueous solvent such as fluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, etc. 0.5 mol / L to about 3 mol / L, preferably 1.5 mol / L to 2 A solution dissolved at a concentration of 5 mol / L can be exemplified.

本発明のリチウムイオン二次電池の具体的な製造方法について述べる。
例えば、正極と負極とでセパレータを挟持して電極体とする。電極体は、正極、セパレータ及び負極を重ねた積層型、又は、正極、セパレータ及び負極の積層体を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電体および負極の集電体から外部に通ずる正極端子および負極端子までを、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に電解液を加えてリチウムイオン二次電池とするとよい。
The specific manufacturing method of the lithium ion secondary battery of this invention is described.
For example, the positive electrode and the negative electrode sandwich a separator to form an electrode body. The electrode body may be any of a laminated type in which a positive electrode, a separator and a negative electrode are stacked, or a wound type in which a laminate of a positive electrode, a separator and a negative electrode is wound. After connecting the current collector of the positive electrode and the current collector of the negative electrode to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal leading to the outside using a current collection lead or the like, an electrolytic solution is added to the electrode body to form a lithium ion secondary battery. Good.

本発明のリチウムイオン二次電池の形状は特に限定されるものでなく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。   The shape of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as cylindrical, square, coin, and laminate types can be adopted.

本発明のリチウムイオン二次電池は、車両に搭載してもよい。車両は、その動力源の全部あるいは一部にリチウムイオン二次電池による電気エネルギーを使用している車両であればよく、例えば、電気車両、ハイブリッド車両などであるとよい。車両にリチウムイオン二次電池を搭載する場合には、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して組電池とするとよい。リチウムイオン二次電池を搭載する機器としては、車両以外にも、パーソナルコンピュータ、携帯通信機器など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。さらに、本発明のリチウムイオン二次電池は、風力発電、太陽光発電、水力発電その他電力系統の蓄電装置及び電力平滑化装置、船舶等の動力及び/又は補機類の電力供給源、航空機、宇宙船等の動力及び/又は補機類の電力供給源、電気を動力源に用いない車両の補助用電源、移動式の家庭用ロボットの電源、システムバックアップ用電源、無停電電源装置の電源、電動車両用充電ステーションなどにおいて充電に必要な電力を一時蓄える蓄電装置に用いてもよい。   The lithium ion secondary battery of the present invention may be mounted on a vehicle. The vehicle may be a vehicle using electric energy from a lithium ion secondary battery for all or part of its power source, and may be, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle. When a lithium ion secondary battery is mounted on a vehicle, a plurality of lithium ion secondary batteries may be connected in series to form a battery pack. As an apparatus which mounts a lithium ion secondary battery, various household appliances driven by a battery, such as a personal computer and a mobile communication apparatus, as well as a vehicle, an office apparatus, an industrial apparatus and the like can be mentioned. Furthermore, the lithium ion secondary battery of the present invention can be used in wind power generation, solar power generation, hydroelectric power generation, storage devices and power smoothing devices for electric power systems, power sources for power and / or accessories of ships, etc., aircraft, Power supply source for power of spacecraft and / or accessories, auxiliary power supply for vehicles not using electricity as power source, power supply for mobile home robots, power supply for system backup, power supply for uninterruptible power supply, You may use for the electrical storage apparatus which stores temporarily the electric power required for charge in the charge station etc. for electric vehicles.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. In the range which does not deviate from the summary of the present invention, it can carry out with various forms which gave change, improvement, etc. which a person skilled in the art can make.

以下に、実施例及び比較例などを示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically by showing Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited by these examples.

(評価例1)
厚さ10μmの銅箔と、厚さ8μmのNi含有集電箔を準備した。
Ni含有集電箔としては、5質量%のNbを含有するNi−Nb合金からなる芯材層(厚さ5μm程度)、及び、芯材層を挟む2つのCu層(厚さ1〜2μm程度)で構成される、3層構造のクラッド箔(株式会社日立金属ネオマテリアル製:厚さ8μm)を採用した。
加熱条件下に曝した後の銅箔及びNi含有集電箔の引張強度(破断強度)を、JIS Z 2241に準じて測定した。結果を表1及び図2に示す。
(Evaluation example 1)
A 10 μm thick copper foil and an 8 μm thick Ni-containing current collector foil were prepared.
As a Ni-containing current collector foil, a core material layer (about 5 μm thick) made of a Ni-Nb alloy containing 5% by mass of Nb, and two Cu layers (about 1 to 2 μm thickness sandwiching the core material layer) A three-layer clad foil (made by Hitachi Metals Neomaterials, Ltd .: thickness 8 μm) was adopted.
The tensile strength (breaking strength) of the copper foil and the Ni-containing current collector foil after exposure to heating conditions was measured according to JIS Z 2241. The results are shown in Table 1 and FIG.

表1及び図2の結果から、銅箔は、200〜400℃の範囲内で加熱されることで、その強度が大幅に低下することがわかる。他方、Ni含有集電箔は、200〜400℃の範囲内で加熱されても、強度の低下が緩やかであり、また、400℃で加熱された場合であっても、銅箔よりも著しく強度が高いことがわかる。   From the results of Table 1 and FIG. 2, it can be seen that the strength of the copper foil is significantly reduced by heating in the range of 200 to 400 ° C. On the other hand, Ni-containing current collector foils show a gradual decrease in strength even when heated within the range of 200 to 400 ° C., and even when heated at 400 ° C., they are significantly stronger than copper foil. Is high.

(評価例2)
ポリアミドイミドとして、バイロマックス(登録商標)HR−11NN(東洋紡株式会社)を準備した。
HR−11NNは、数平均分子量(Mn)が15×10であり、ガラス転移温度(Tg)が300℃であり、熱膨張係数が4.2×10−5/℃であって、以下の化学構造のポリアミドイミドである。
(Evaluation example 2)
Viromax (registered trademark) HR-11NN (Toyobo Co., Ltd.) was prepared as a polyamideimide.
HR-11NN has a number average molecular weight (Mn) of 15 × 10 3 , a glass transition temperature (Tg) of 300 ° C., and a thermal expansion coefficient of 4.2 × 10 −5 / ° C. It is a polyamideimide of a chemical structure.

上記ポリアミドイミドを熱走査−赤外分光測定装置に供して、加熱条件下でのIRスペクトルの変化を分析した。
その結果、アミド構造及びイミド構造に由来する1720cm−1付近に観察される強い吸収ピーク、並びに、イミド構造に由来する1770cm−1付近に観察される中程度の強度の吸収ピークについては、温度変化に因る、波数の変化は観察されなかった。他方、アミド構造に由来する1680cm−1付近に観察される中程度の強度の吸収ピーク(以下、「アミドピークm」という)については、温度変化に因る、波数の変化が観察された。アミドピークmについての加熱温度と波数の関係を、表2及び図3に示す。
The above polyamideimide was subjected to a thermal scanning-infrared spectrometer to analyze changes in IR spectrum under heating conditions.
As a result, for the strong absorption peak observed in the vicinity of 1720 cm -1 derived from the amide structure and the imide structure, and the medium intensity absorption peak observed in the vicinity of 1770 cm -1 derived from the imide structure No change in wave number was observed. On the other hand, for the medium-intensity absorption peak (hereinafter referred to as “amide peak m”) observed near 1680 cm −1 derived from the amide structure, a change in wave number due to temperature change was observed. The relationship between the heating temperature and the wave number for the amide peak m is shown in Table 2 and FIG.

表2及び図3の結果から、アミドピークmは、加熱温度275℃以上の高い温度で高波数側にシフトすることがわかる。さらに、加熱温度275℃以上の温度とアミドピークmの波数シフトには、線形関係があることもわかる。
以上の結果から、ポリアミドイミドのアミド構造部分には、275℃以上の温度で何らかの環境変化が生じたことが示唆される。
From the results of Table 2 and FIG. 3, it can be seen that the amide peak m shifts to the high wave number side at a high temperature of 275 ° C. or higher. Furthermore, it is also understood that there is a linear relationship between the heating temperature of 275 ° C. or higher and the wave number shift of the amide peak m.
From the above results, it is suggested that some environmental change occurred at a temperature of 275 ° C. or more in the amide structure part of polyamideimide.

(実施例1)
<Si含有負極活物質の製造>
撹拌条件下の0℃の濃塩酸溶液に、CaSiを加えて1時間反応させた。反応液に水を加え、濾過を行い、黄色の粉体を濾取した。黄色の粉体を水洗し、さらにエタノール洗浄した後に、減圧乾燥して、層状ポリシランを含有する層状シリコン化合物を得た。次いで、層状シリコン化合物をアルゴン雰囲気下、800℃で加熱することで、水素を離脱させて、シリコン材料を製造した。プロパンガス雰囲気下、シリコン材料を880℃で加熱することで、Si含有負極活物質である炭素被覆シリコン材料を製造した。
Example 1
<Manufacture of Si-containing negative electrode active material>
CaSi 2 was added to a concentrated hydrochloric acid solution at 0 ° C. under stirring conditions, and allowed to react for 1 hour. Water was added to the reaction solution, filtration was performed, and a yellow powder was collected by filtration. The yellow powder was washed with water, further washed with ethanol, and then dried under reduced pressure to obtain a layered silicon compound containing layered polysilane. Then, hydrogen was released by heating the layered silicon compound at 800 ° C. in an argon atmosphere to produce a silicon material. By heating the silicon material at 880 ° C. in a propane gas atmosphere, a carbon-coated silicon material which is a Si-containing negative electrode active material was manufactured.

<負極の製造>
Si含有負極活物質として炭素被覆シリコン材料11.5質量部、負極活物質として黒鉛66質量部、導電助剤としてアセチレンブラック10質量部、結着剤としてポリアミドイミド12.5質量部、及び、適量のN−メチル−2−ピロリドンを混合して、スラリーを製造した。負極用集電体として厚み8μmのNi含有集電箔を準備した。Ni含有集電箔の表面に、コンマコーターを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布されたNi含有集電箔を減圧下で乾燥させて、N−メチル−2−ピロリドンを除去した。次いで、プレスし、200℃で3分間加熱処理することで、負極活物質層が形成された実施例1の負極を製造した。
なお、Ni含有集電箔としては、評価例1で用いた3層構造のクラッド箔を採用し、ポリアミドイミドとしては、評価例2で用いたHR−11NNを採用した。また、Ni含有集電箔における単位面積あたりの負極活物質層の存在量(mg/cm)(以下、目付量という。)は、3.5mg/cmであった。
<Manufacture of negative electrode>
11.5 parts by mass of a carbon-coated silicon material as a Si-containing negative electrode active material, 66 parts by mass of graphite as a negative electrode active material, 10 parts by mass of acetylene black as a conductive additive, 12.5 parts by mass of polyamideimide as a binder, The slurry was prepared by mixing N-methyl-2-pyrrolidone. A Ni-containing current collector foil having a thickness of 8 μm was prepared as a current collector for the negative electrode. The above slurry was applied in a film form on the surface of the Ni-containing current collector foil using a comma coater. The slurry-coated Ni-containing current collector foil was dried under reduced pressure to remove N-methyl-2-pyrrolidone. Subsequently, it pressed and heat-processed at 200 degreeC for 3 minutes, and manufactured the negative electrode of Example 1 in which the negative electrode active material layer was formed.
In addition, as Ni-containing current collector foil, clad foil of 3 layer structure used by evaluation example 1 was adopted, and HR-11NN used by evaluation example 2 was adopted as polyamide imide. In addition, the amount (mg / cm 2 ) (hereinafter referred to as the basis weight) of the negative electrode active material layer per unit area in the Ni-containing current collector foil was 3.5 mg / cm 2 .

図1に、実施例1の負極の模式図を示す。
実施例1の負極1は、Ni含有集電箔2と、前記Ni含有集電箔2の表面に形成され、Si含有負極活物質30及びポリアミドイミド31を含む負極活物質層3と、を具備する。前記Ni含有集電箔2は、Ni製の芯材層20、及び、前記Ni製の芯材層20を挟むCu製の金属層21で構成される3層構造のクラッド箔である。
The schematic diagram of the negative electrode of Example 1 is shown in FIG.
The negative electrode 1 of Example 1 includes the Ni-containing current collector foil 2 and the negative electrode active material layer 3 formed on the surface of the Ni-containing current collector foil 2 and containing the Si-containing negative electrode active material 30 and the polyamideimide 31. Do. The Ni-containing current collector foil 2 is a three-layered clad foil composed of a core material layer 20 made of Ni and a metal layer 21 made of Cu sandwiching the core material layer 20 made of Ni.

<正極の製造>
正極活物質としてLiNi82/100Co15/100Al3/10096質量部、導電助剤としてアセチレンブラック2質量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデン2質量部、及び、適量のN−メチル−2−ピロリドンを混合して、スラリーを製造した。正極用集電体としてアルミニウム箔を準備した。このアルミニウム箔の表面に、ダイコーターを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布されたアルミニウム箔を乾燥することで、N−メチル−2−ピロリドンを除去した。その後、プレスし、120℃での加熱処理をすることで、正極集電体の表面に正極活物質層が形成された正極を製造した。
<Manufacture of positive electrode>
96 parts by mass of LiNi 82/100 Co 15/100 Al 3/100 O 2 as a positive electrode active material, 2 parts by mass of acetylene black as a conduction aid, 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and an appropriate amount of N-methyl The -2-pyrrolidone was mixed to produce a slurry. An aluminum foil was prepared as a positive electrode current collector. The above slurry was applied in a film form on the surface of the aluminum foil using a die coater. The N-methyl-2-pyrrolidone was removed by drying the aluminum foil to which the slurry was applied. Then, it pressed and heat-processed at 120 degreeC, and manufactured the positive electrode by which the positive electrode active material layer was formed in the surface of a positive electrode collector.

非水溶媒にLiPFを2mol/Lの濃度で含有する電解液を準備した。非水溶媒としては、ジメチルカーボネート及びフルオロエチレンカーボネートを、体積比81:19で混合したものを用いた。 An electrolyte containing LiPF 6 at a concentration of 2 mol / L in a non-aqueous solvent was prepared. As a non-aqueous solvent, what mixed dimethyl carbonate and fluoro ethylene carbonate by the volume ratio 81:19 was used.

セパレータとして、ポリエチレン製の多孔質膜を準備した。   A porous membrane made of polyethylene was prepared as a separator.

<リチウムイオン二次電池の製造>
正極と実施例1の負極とでセパレータを挟持し、極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに、電解液を注入した。残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群および電解液が密閉されたリチウムイオン二次電池を得た。この電池を実施例1のリチウムイオン二次電池とした。
<Manufacturing of lithium ion secondary battery>
A separator was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode of Example 1 to form an electrode plate group. The electrode plate group was covered with a pair of laminate films, the three sides were sealed, and then an electrolytic solution was injected into the bag-like laminate film. By sealing the remaining one side, the four sides were airtightly sealed to obtain a lithium ion secondary battery in which the electrode plate group and the electrolytic solution were sealed. This battery is referred to as the lithium ion secondary battery of Example 1.

(実施例2)
<負極の製造>における200℃での3分間加熱処理を、350℃での3分間加熱処理に変更した以外は、実施例1と同様の方法で、実施例2の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 2)
The negative electrode and lithium ion secondary battery of Example 2 are the same as in Example 1 except that the heat treatment at 200 ° C. for 3 minutes in <Production of negative electrode> is changed to heat treatment for 3 minutes at 350 ° C. Manufactured.

(実施例3)
<負極の製造>において、炭素被覆シリコン材料の量を17.5質量部に変更し、黒鉛の量を60質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法で、実施例3の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 3)
In the same manner as in Example 1, except that the amount of the carbon-coated silicon material was changed to 17.5 parts by mass and the amount of graphite was changed to 60 parts by mass in <Production of negative electrode>, the negative electrode of Example 3 And a lithium ion secondary battery.

(実施例4)
<負極の製造>において、炭素被覆シリコン材料の量を77.5質量部に変更し、黒鉛の量を0質量部に変更し、200℃での3分間加熱処理を350℃での3分間加熱処理に変更し、さらに、目付量を5.5mg/cmに変更した以外は、実施例1と同様の方法で、実施例4の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 4)
In <Production of negative electrode>, the amount of carbon-coated silicon material is changed to 77.5 parts by mass, the amount of graphite is changed to 0 parts by mass, and the heat treatment at 200 ° C. for 3 minutes is heated at 350 ° C. for 3 minutes A negative electrode and a lithium ion secondary battery of Example 4 were produced in the same manner as in Example 1 except that the treatment was changed and the weight per unit area was changed to 5.5 mg / cm 2 .

(実施例5)
<負極の製造>において、350℃での3分間加熱処理を400℃での3分間加熱処理に変更した以外は、実施例4と同様の方法で、実施例5の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 5)
The negative electrode and the lithium ion secondary battery of Example 5 were produced in the same manner as in Example 4, except that the heat treatment at 350 ° C. for 3 minutes was changed to the heat treatment at 400 ° C. for 3 minutes. Manufactured.

(実施例6)
<負極の製造>において、炭素被覆シリコン材料の量を77.5質量部に変更し、黒鉛の量を0質量部に変更し、さらに、目付量を6mg/cmに変更した以外は、実施例1と同様の方法で、実施例6の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 6)
In <Production of negative electrode>, the amount of carbon-coated silicon material was changed to 77.5 parts by mass, the amount of graphite was changed to 0 parts by mass, and the coated weight was further changed to 6 mg / cm 2 , except for In the same manner as in Example 1, a negative electrode and a lithium ion secondary battery of Example 6 were produced.

(比較例1〜比較例6)
Ni含有集電箔を厚み10μmの銅箔に変更した以外は、実施例1〜実施例6と同様の方法で、比較例1〜比較例6の負極及びリチウムイオン二次電池をそれぞれ製造した。
(Comparative Examples 1 to 6)
A negative electrode and a lithium ion secondary battery of Comparative Examples 1 to 6 were manufactured in the same manner as in Examples 1 to 6, except that the Ni-containing current collector foil was changed to a copper foil having a thickness of 10 μm.

実施例1〜実施例6、及び、比較例1〜比較例6の負極の一覧を、以下の式(1)で算出される指標Pとともに、表3に示す。
P=(負極活物質層におけるSi含有負極活物質の質量%)×(目付量(mg/cm))÷(集電箔の厚み(μm))
A list of the negative electrodes of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 is shown in Table 3 together with the index P calculated by the following formula (1).
P = (mass% of Si-containing negative electrode active material in negative electrode active material layer) × (area weight (mg / cm 2 )) / (thickness of current collector foil (μm))

(評価例3)
実施例1のリチウムイオン二次電池につき、充放電前後における、集電箔の長さの膨張率を測定した。実施例2〜実施例6及び比較例1〜比較例6のリチウムイオン二次電池についても同様の試験を行った。集電箔の長さが1%以上膨張したものを×、それ以外を○として、表4に示す。
なお、リチウムイオン二次電池の充放電は、SOC100%まで充電した後に、SOC0%まで放電する条件とした。
(Evaluation example 3)
For the lithium ion secondary battery of Example 1, the expansion coefficient of the length of the current collector foil before and after charge and discharge was measured. The same test was performed on the lithium ion secondary batteries of Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 6. The length of the current collector foil is shown in Table 4 with x being 1% or more and x being the other.
The charge and discharge of the lithium ion secondary battery were performed under the condition that the battery was discharged to SOC 0% after being charged to SOC 100%.

表4の結果から、銅箔を用いた比較例の負極と比較して、Ni含有集電箔を用いた実施例の負極は、Si含有負極活物質の膨張収縮に耐える強度を概ね有していることがわかる。ただし、実施例6で示されたように、Ni含有集電箔を用いた場合であっても、指標Pが大きな値の場合には、Ni含有集電箔の膨張が観察された。また、指標Pが4程度の小さな値の場合は、銅箔を用いた場合であっても、膨張が抑制されるといえる。
したがって、本発明の負極においては、指標Pが6≦P≦43を満足する範囲であれば、銅箔を用いた負極と比較して、優れた強度を示すといえる。
From the results of Table 4, in comparison with the negative electrode of the comparative example using copper foil, the negative electrode of the example using Ni-containing current collector foil has almost the strength to endure the expansion and contraction of the Si-containing negative electrode active material I understand that However, as shown in Example 6, even when the Ni-containing current collector foil was used, expansion of the Ni-containing current collector foil was observed when the index P was a large value. Moreover, when the index P is a small value of about 4, it can be said that expansion is suppressed even when using copper foil.
Therefore, in the negative electrode of the present invention, when the index P is in a range satisfying 6 ≦ P ≦ 43, it can be said to exhibit superior strength as compared to the negative electrode using copper foil.

(実施例7)
<負極の製造>
Si含有負極活物質として実施例1と同様の方法で製造した炭素被覆シリコン材料81質量部、導電助剤としてアセチレンブラック10質量部、結着剤としてポリアミドイミド9質量部、及び、適量のN−メチル−2−ピロリドンを混合して、スラリーを製造した。負極用集電体として厚み10μmのNi含有集電箔を準備した。Ni含有集電箔の表面に、ドクターブレードを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布されたNi含有集電箔を減圧下で乾燥させて、N−メチル−2−ピロリドンを除去した。次いで、プレスし、200℃で3分間加熱処理することで、負極活物質層が形成された実施例7の負極を製造した。
なお、Ni含有集電箔としては、評価例1で用いた3層構造のクラッド箔を採用し、ポリアミドイミドとしては、評価例2で用いたHR−11NNを採用した。
(Example 7)
<Manufacture of negative electrode>
81 parts by mass of a carbon-coated silicon material manufactured by the same method as Example 1 as a Si-containing negative electrode active material, 10 parts by mass of acetylene black as a conductive additive, 9 parts by mass of polyamideimide as a binder, and an appropriate amount of N- Methyl-2-pyrrolidone was mixed to produce a slurry. A 10 μm thick Ni-containing current collector foil was prepared as a current collector for the negative electrode. The above slurry was applied in the form of a film on the surface of the Ni-containing current collector foil using a doctor blade. The slurry-coated Ni-containing current collector foil was dried under reduced pressure to remove N-methyl-2-pyrrolidone. Subsequently, it pressed and heat-processed at 200 degreeC for 3 minutes, and manufactured the negative electrode of Example 7 in which the negative electrode active material layer was formed.
In addition, as Ni-containing current collector foil, clad foil of 3 layer structure used by evaluation example 1 was adopted, and HR-11NN used by evaluation example 2 was adopted as polyamide imide.

<正極の製造>
正極活物質としてLiNi82/100Co15/100Al3/10096質量部、導電助剤としてアセチレンブラック2質量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデン2質量部、及び、適量のN−メチル−2−ピロリドンを混合して、スラリーを製造した。正極用集電体としてアルミニウム箔を準備した。このアルミニウム箔の表面に、ドクターブレードを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布されたアルミニウム箔を乾燥することで、N−メチル−2−ピロリドンを除去した。その後、プレスし、120℃での加熱処理をすることで、正極集電体の表面に正極活物質層が形成された正極を製造した。
<Manufacture of positive electrode>
96 parts by mass of LiNi 82/100 Co 15/100 Al 3/100 O 2 as a positive electrode active material, 2 parts by mass of acetylene black as a conduction aid, 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and an appropriate amount of N-methyl The -2-pyrrolidone was mixed to produce a slurry. An aluminum foil was prepared as a positive electrode current collector. The slurry was applied in the form of a film on the surface of the aluminum foil using a doctor blade. The N-methyl-2-pyrrolidone was removed by drying the aluminum foil to which the slurry was applied. Then, it pressed and heat-processed at 120 degreeC, and manufactured the positive electrode by which the positive electrode active material layer was formed in the surface of a positive electrode collector.

ジメチルカーボネート及びフルオロエチレンカーボネートを、体積比81:19で混合して、混合有機溶媒とした。混合有機溶媒にLiPFを2mol/Lの濃度で溶解して、電解液とした。 Dimethyl carbonate and fluoroethylene carbonate were mixed at a volume ratio of 81:19 to give a mixed organic solvent. LiPF 6 was dissolved in a mixed organic solvent at a concentration of 2 mol / L to form an electrolyte.

セパレータとして、ポリエチレン製の多孔質膜を準備した。   A porous membrane made of polyethylene was prepared as a separator.

<リチウムイオン二次電池の製造>
正極と実施例7の負極とでセパレータを挟持し、極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに、電解液を注入した。残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群および電解液が密閉されたリチウムイオン二次電池を得た。この電池を実施例7のリチウムイオン二次電池とした。
<Manufacturing of lithium ion secondary battery>
The separator was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode of Example 7 to form an electrode plate group. The electrode plate group was covered with a pair of laminate films, the three sides were sealed, and then an electrolytic solution was injected into the bag-like laminate film. By sealing the remaining one side, the four sides were airtightly sealed to obtain a lithium ion secondary battery in which the electrode plate group and the electrolytic solution were sealed. This battery was used as a lithium ion secondary battery of Example 7.

(実施例8)
<負極の製造>における200℃での3分間加熱処理を、250℃での3分間加熱処理に変更した以外は、実施例7と同様の方法で、実施例8の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 8)
The negative electrode and lithium ion secondary battery of Example 8 were processed in the same manner as in Example 7 except that the heat treatment at 200 ° C for 3 minutes in <Production of negative electrode> was changed to heat treatment for 3 minutes at 250 ° C. Manufactured.

(実施例9)
<負極の製造>における200℃での3分間加熱処理を、300℃での3分間加熱処理に変更した以外は、実施例7と同様の方法で、実施例9の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 9)
The negative electrode of Example 9 and a lithium ion secondary battery are the same as in Example 7 except that the heat treatment at 200 ° C. for 3 minutes in <Production of negative electrode> is changed to the heat treatment for 3 minutes at 300 ° C. Manufactured.

(実施例10)
<負極の製造>における200℃での3分間加熱処理を、350℃での3分間加熱処理に変更した以外は、実施例7と同様の方法で、実施例10の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 10)
The negative electrode and lithium ion secondary battery of Example 10 were processed in the same manner as in Example 7 except that the heat treatment at 200 ° C for 3 minutes in <Production of negative electrode> was changed to heat treatment for 3 minutes at 350 ° C. Manufactured.

(実施例11)
<負極の製造>における200℃での3分間加熱処理を、400℃での3分間加熱処理に変更した以外は、実施例7と同様の方法で、実施例11の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 11)
The negative electrode and lithium ion secondary battery of Example 11 were processed in the same manner as in Example 7 except that the heat treatment at 200 ° C. for 3 minutes in <Production of negative electrode> was changed to heat treatment for 3 minutes at 400 ° C. Manufactured.

(評価例4)
引張試験機を用いて、実施例7〜11の負極の剥離強度を測定した。試験方法はJIS Z 0237に準拠した。試験方法について詳細に述べると、負極活物質層側を下向きにして台座に粘着テープで接着し、そして、負極を上向きに90度の方向に引っ張ることにより剥離強度を測定した。剥離強度の結果を、それぞれの負極の加熱温度とともに、表5及び図4に示す。
(Evaluation example 4)
The peel strength of the negative electrode of Examples 7 to 11 was measured using a tensile tester. The test method conformed to JIS Z 0237. Describing the test method in detail, the negative electrode active material layer side was attached downward to the base with an adhesive tape, and the peel strength was measured by pulling the negative electrode upward in the direction of 90 degrees. The results of peel strength are shown in Table 5 and FIG. 4 together with the heating temperatures of the respective negative electrodes.

表5及び図4から、加熱温度が250℃を超えると、剥離強度が急激に上昇することがわかる。評価例2の結果を併せて考察すると、ポリアミドイミドにおけるアミド構造部分の環境変化が、負極活物質層の剥離強度向上に寄与していることが示唆される。また、剥離強度の点からは、<負極の製造>における加熱温度は350℃付近が最も好適であることがわかる。   It can be seen from Table 5 and FIG. 4 that when the heating temperature exceeds 250 ° C., the peel strength rises sharply. When the results of Evaluation Example 2 are considered together, it is suggested that the environmental change of the amide structure in the polyamideimide contributes to the improvement of the peel strength of the negative electrode active material layer. In addition, it can be seen that the heating temperature in <production of negative electrode> is most preferably around 350 ° C. from the viewpoint of peel strength.

(評価例5)
実施例7、実施例10及び実施例11のリチウムイオン二次電池に対して、SOC100%まで1Cで充電を行い、その後、SOC0%まで1Cで放電を行うとの初回充放電を行った。そして、初期効率を以下の式で算出した。
初期効率(%)=100×(初回放電容量)/(初回充電容量)
また、SOC15%に調整した各リチウムイオン二次電池に対して、25℃の条件下、一定電流で10秒間放電させた場合の電圧を測定した。当該測定は、電流を変えた複数の条件下で行った。得られた結果から、SOC15%の各リチウムイオン二次電池につき、電圧2.5Vまでの放電時間が10秒となる一定電流を算出した。そして、算出された電流値と2.5Vとを乗算した値を出力(mW)とした。
初期効率及び出力の結果を、表6に示す。
(Evaluation example 5)
The lithium ion secondary batteries of Example 7, Example 10 and Example 11 were charged at 1 C to an SOC of 100%, and then discharged at an initial charge of 1 C to an SOC of 0%. Then, the initial efficiency was calculated by the following equation.
Initial efficiency (%) = 100 × (first discharge capacity) / (first charge capacity)
In addition, with respect to each lithium ion secondary battery adjusted to SOC 15%, a voltage was measured in the case of discharging at constant current for 10 seconds under the condition of 25 ° C. The measurements were performed under multiple conditions of varying current. From the obtained results, a constant current for which the discharge time up to a voltage of 2.5 V is 10 seconds was calculated for each lithium ion secondary battery of SOC 15%. Then, a value obtained by multiplying the calculated current value by 2.5 V was taken as an output (mW).
The initial efficiency and output results are shown in Table 6.

表6の結果から、<負極の製造>における加熱温度に因り、リチウムイオン二次電池の特性が変化すること、及び、<負極の製造>における加熱温度は350℃付近が最も好適であることがわかる。   From the results in Table 6, the characteristics of the lithium ion secondary battery change due to the heating temperature in <production of negative electrode>, and the heating temperature in <production of negative electrode> is most preferably around 350 ° C. Recognize.

(実施例12)
<負極の製造>における炭素被覆シリコン材料及びアセチレンブラックの配合を、83質量部及び8質量部に変更した以外は、実施例10と同様の方法で、実施例12の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 12)
Negative electrode and lithium ion secondary battery of Example 12 in the same manner as Example 10 except that the composition of the carbon-coated silicon material and acetylene black in <Production of negative electrode> was changed to 83 parts by mass and 8 parts by mass. Manufactured.

(実施例13)
<負極の製造>における炭素被覆シリコン材料及びアセチレンブラックの配合を、85質量部及び6質量部に変更した以外は、実施例10と同様の方法で、実施例13の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 13)
A negative electrode and a lithium ion secondary battery of Example 13 in the same manner as Example 10 except that the composition of the carbon-coated silicon material and acetylene black in <Production of negative electrode> is changed to 85 parts by mass and 6 parts by mass. Manufactured.

(実施例14)
<負極の製造>における炭素被覆シリコン材料及びアセチレンブラックの配合を、87質量部及び4質量部に変更した以外は、実施例10と同様の方法で、実施例14の負極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 14)
The negative electrode and the lithium ion secondary battery of Example 14 are prepared in the same manner as in Example 10 except that the composition of the carbon-coated silicon material and acetylene black in <Production of negative electrode> is changed to 87 parts by mass and 4 parts by mass. Manufactured.

(評価例6)
<負極の製造>における加熱温度がいずれも350℃である、実施例10、実施例12〜実施例14のリチウムイオン二次電池に対して、以下の試験を行った。
SOC15%に調整した各リチウムイオン二次電池に対して、25℃の条件下、一定電流で10秒間放電させた場合の電圧を測定した。当該測定は、電流を変えた複数の条件下で行った。得られた結果から、SOC15%の各リチウムイオン二次電池につき、電圧2.5Vまでの放電時間が10秒となる一定電流を算出した。そして、算出された電流値と2.5Vとを乗算した値を出力(mW)とした。
また、実施例10、実施例12〜実施例14のリチウムイオン二次電池に対して、60℃の条件下、SOC90%〜SOC15%の間を1Cで充放電させる充放電サイクルを200回繰り返した。容量維持率を以下の式で算出した。
容量維持率(%)=100×(200サイクル時の放電容量)/(1サイクル時の放電容量)
出力及び容量維持率の結果を、表7に示す。
(Evaluation example 6)
The following tests were performed on the lithium ion secondary batteries of Example 10 and Examples 12 to 14 in which the heating temperature in <Manufacturing of negative electrode> was 350 ° C. in all cases.
With respect to each lithium ion secondary battery adjusted to SOC 15%, the voltage in the case of discharging at constant current for 10 seconds at 25 ° C. was measured. The measurements were performed under multiple conditions of varying current. From the obtained results, a constant current for which the discharge time up to a voltage of 2.5 V is 10 seconds was calculated for each lithium ion secondary battery of SOC 15%. Then, a value obtained by multiplying the calculated current value by 2.5 V was taken as an output (mW).
In addition, with respect to the lithium ion secondary batteries of Example 10 and Examples 12 to 14, the charge and discharge cycle of charging and discharging at 1 C between 90% SOC and 15% SOC was repeated 200 times under the condition of 60 ° C. . The capacity retention rate was calculated by the following equation.
Capacity retention rate (%) = 100 × (discharge capacity at 200 cycles) / (discharge capacity at 1 cycle)
The results of output and capacity retention are shown in Table 7.

表7の結果から、実施例10、実施例12〜実施例14のリチウムイオン二次電池は、いずれも厳しい条件下での出力及び容量維持率に優れているといえる。<負極の製造>における加熱温度を350℃にしたことにより、ポリアミドイミド及び導電助剤で形成される負極活物質層内の導電ネットワークが、より均一に形成されたため、導電助剤の量を削減することが可能になったといえる。
特に、Si含有負極活物質及び導電助剤の質量比が85:6の実施例13のリチウムイオン二次電池は、出力及び容量維持率の両者に著しく優れることがわかる。
From the results of Table 7, it can be said that the lithium ion secondary batteries of Example 10 and Examples 12 to 14 are all excellent in output and capacity retention under severe conditions. By setting the heating temperature in <Production of negative electrode> to 350 ° C., the conductive network in the negative electrode active material layer formed of the polyamideimide and the conductive support is formed more uniformly, so the amount of the conductive support is reduced. It can be said that it became possible to
In particular, it is understood that the lithium ion secondary battery of Example 13 in which the mass ratio of the Si-containing negative electrode active material and the conductive additive is 85: 6 is remarkably excellent in both the output and the capacity retention ratio.

1 負極
2 Ni含有集電箔
3 負極活物質層
20 Ni製の芯材層
21 Cu製の金属層
30 Si含有負極活物質
31 ポリアミドイミド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 negative electrode 2 Ni containing current collector foil 3 negative electrode active material layer 20 Ni core material layer 21 Cu metal layer 30 Si containing negative electrode active material 31 polyamidoimide

Claims (8)

Ni含有集電箔と、
前記Ni含有集電箔の表面に形成され、Si含有負極活物質及びポリアミドイミドを含む負極活物質層と、
を具備することを特徴とする負極。
Ni-containing current collector foil,
A negative electrode active material layer formed on the surface of the Ni-containing current collector foil and containing a Si-containing negative electrode active material and a polyamideimide;
A negative electrode comprising:
以下の式(1)で算出される指標Pが6≦P≦43を満足する請求項1に記載の負極。
式(1):
P=(前記負極活物質層における前記Si含有負極活物質の質量%)×(前記Ni含有集電箔における単位面積あたりの前記負極活物質層の存在量(mg/cm))÷(前記Ni含有集電箔の厚み(μm))
The negative electrode according to claim 1, wherein the index P calculated by the following formula (1) satisfies 6 ≦ P ≦ 43.
Formula (1):
P = (mass% of the Si-containing negative electrode active material in the negative electrode active material layer) x (amount of the negative electrode active material layer per unit area in the Ni-containing current collector foil (mg / cm 2 )) Thickness of Ni-containing current collector foil (μm))
前記Ni含有集電箔が、Ni製の芯材層、及び、前記Ni製の芯材層を挟むCu製の金属層で構成される3層構造のクラッド箔である請求項1又は2に記載の負極。   The clad foil according to claim 1 or 2, wherein the Ni-containing current collector foil is a three-layer clad foil composed of a core layer made of Ni and a metal layer made of Cu sandwiching the core layer made of Ni. Negative electrode. 前記ポリアミドイミドは、熱走査−赤外分光測定装置での測定において、アミド構造に由来する吸収ピークが、200℃での加熱時には波数W200℃(cm−1)に観測され、350℃での加熱時には波数W350℃(cm−1)に観測されるものであり、
かつ、前記負極を赤外分光測定装置で測定した際に、前記ポリアミドイミドのアミド構造に由来する吸収ピークが、波数W200℃(cm−1)よりも波数W350℃(cm−1)の方向にシフトして観測される請求項1〜3のいずれか1項に記載の負極。
The absorption peak derived from the amide structure is observed at a wave number W of 200 ° C. (cm −1 ) when heated at 200 ° C. in measurement with a thermal scanning-infrared spectrometer, and the polyamideimide is measured at 350 ° C. It is observed at wave number W 350 ° C (cm -1 ) at the time of heating,
And, when the negative electrode is measured by an infrared spectrometer, the absorption peak derived from the amide structure of the polyamideimide has a wave number W of 350 ° C. (cm −1 ) than that of the wave number W 200 ° C. (cm −1 ) The negative electrode according to any one of claims 1 to 3, which is observed while being shifted in the direction.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の負極を具備する蓄電装置。   A storage device comprising the negative electrode according to any one of claims 1 to 4. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の負極の製造方法であって、
Ni含有集電箔に、Si含有負極活物質及びポリアミドイミドを含む組成物を塗布し、次いで、200〜450℃で加熱する工程を有することを特徴とする負極の製造方法。
It is a manufacturing method of the negative electrode of any one of Claims 1-4, Comprising:
A method for producing a negative electrode, comprising the steps of applying a composition containing a Si-containing negative electrode active material and a polyamideimide to a Ni-containing current collector foil and then heating the composition at 200 to 450 ° C.
加熱温度が250〜400℃である請求項6に記載の負極の製造方法。   The manufacturing method of the negative electrode of Claim 6 whose heating temperature is 250-400 degreeC. 請求項6又は7に記載の製造方法で製造された負極を用いる、蓄電装置の製造方法。   The manufacturing method of an electrical storage apparatus using the negative electrode manufactured by the manufacturing method of Claim 6 or 7.
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