JP2020092057A - 二次電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1(A1)に示すように第1の集電体301上に活物質の粒子を含む活物質層302を形成し、その上に第1の固体電解質層303を塗布法により形成する。なお、拡大模式図を図(A2)に示す。
本実施の形態では、実施の形態1と一部異なる例を図3に示す。また、工程のフローを図4に示す。
本実施の形態では、実施の形態2に示す蓄電池用電極の製造方法を、図5に示す製造装置を用いて量産に適用する場合について説明する。
本実施の形態では、実施の形態1に示す、活物質の粒子を含む活物質層302に用いる正極活物質の作製方法の一例について説明する。また図6及び図7により具体的な作製方法の他の一例を示す。
図6のS11に示すように、第1の混合物の材料として、フッ素等のハロゲン源およびマグネシウム源を用意する。またリチウム源も用意する。
次に、上記の第1の混合物の材料を混合および粉砕する(図6および図7のS12)。混合は乾式または湿式で行うことができるが、湿式で行うとより小さく粉砕することができるため好ましい。混合には例えばボールミル、ビーズミル等を用いることができる。ボールミルを用いる場合は、たとえばメディアとしてジルコニアボールを用いることが好ましい。この混合および粉砕工程を十分に行い、第1の混合物を微粉化することが好ましい。
上記で混合、粉砕した材料を回収し(図6および図7のS13)、第1の混合物を得る(図6および図7のS14)。
次に、図6のS21に示すように、リチウム、遷移金属および酸素を有する複合酸化物の材料として、リチウム源および遷移金属源を用意する。
次に、上記のリチウム源および遷移金属源を混合する(S22)。混合は乾式または湿式で行うことができる。混合には例えばボールミル、ビーズミル等を用いることができる。ボールミルを用いる場合は、たとえばメディアとしてジルコニアボールを用いることが好ましい。
次に、上記で混合した材料を加熱する。本工程は、後の加熱工程との区別のために、焼成または第1の加熱という場合がある。加熱は800℃以上1100℃未満で行うことが好ましく、900℃以上1000℃以下で行うことがより好ましく、950℃程度がさらに好ましい。温度が低すぎると、出発材料の分解および溶融が不十分となるおそれがある。一方、温度が高すぎると、遷移金属が過剰に還元される、リチウムが蒸散するなどの原因で欠陥が生じるおそれがある。たとえばコバルトが2価となる欠陥が生じうる。
上記で焼成した材料を回収し(S24)、リチウム、遷移金属および酸素を有する複合酸化物を得る(S25)。具体的には、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、コバルトの一部がマンガンで置換されたコバルト酸リチウム、またはニッケル−マンガン−コバルト酸リチウムを得る。
次に、第1の混合物と、リチウム、遷移金属および酸素を有する複合酸化物と、を混合する(S31)。リチウム、遷移金属および酸素を有する複合酸化物中の遷移金属TMと、第1の混合物Mix1が有するマグネシウムとの原子数MgMix1の比は、TM:MgMix1=1:y(0.0005≦y≦0.03)であることが好ましく、TM:MgMix1=1:y(0.001≦y≦0.01)であることがより好ましく、TM:MgMix1=1:0.005程度がさらに好ましい。
上記で混合した材料を回収し(S32)、第2の混合物を得る(S33)。
次に、第2の混合物を加熱する。本工程は、先の加熱工程との区別のために、アニールまたは第2の加熱という場合がある。
上記でアニールした材料を回収し、本発明の一態様である正極活物質111を得る。
ラミネート型の二次電池およびその作製例を図8および図9に示す。
本実施の形態では、図10および図11を用いて、先の実施の形態で説明した二次電池を電子機器に実装する例について説明する。
302 活物質層
303 固体電解質層
310 工程
311 ボビン
312 機構
313 ローラ
314a スラリー付着手段
314b スラリー付着手段
314c スラリー付着手段
314d スラリー付着手段
320 工程
321a 加熱室
321b 加熱室
321c 加熱室
322 吸気口
323 排気口
324 乾燥手段
324a 乾燥手段
325 加圧ロール
326 加圧ロール
327 機構
328 ボビン
330 工程
340 工程
401 集電体
402 固体電解質層
403 活物質層
405 ボビン
406 ローラ
410 二次電池
411 集電体
411a 集電体
411b 集電体
411c 集電体
412 集電体
412a 集電体
412b 集電体
412c 集電体
500 二次電池
501 正極集電体
502 正極活物質層
503 正極
504 負極集電体
505 負極活物質層
506 負極
507 固体電解質層
509 外装体
510 正極リード電極
511 負極リード電極
521 プレート
524 プレート
525a 固定器具
525b 固定器具
2100 携帯電話機
2101 筐体
2102 表示部
2103 操作ボタン
2104 外部接続ポート
2105 スピーカ
2106 マイク
2107 二次電池
2200 電子タバコ
2201 加熱素子
2202 スティック
2204 二次電池
2300 無人航空機
2301 二次電池
2302 ローター
2303 カメラ
2400 電動二輪車
2401 二次電池
2402 表示部
2403 ハンドル
2500 電動自転車
2502 電池パック
2601 二次電池
2602 二次電池モジュール
2603 車両
2604 充電装置
2610 ソーラーパネル
2611 配線
2612 蓄電システム
Claims (7)
- 第1の集電体上に活物質の粒子を含む層を形成し、
前記活物質の粒子を含む層上に電解液を含んだ第1のゲルポリマー層を形成し、
前記第1のゲルポリマー層上に電解液を含んだ第2のゲルポリマー層を形成し、前記第2のゲルポリマー層上に第2の活物質を含む層を形成した集電体を重ねた後、加熱加圧することによって、前記第1のゲルポリマー層を一時的にゾル化させて前記活物質の粒子間に配置し、前記第2のゲルポリマー層と前記活物質の粒子とが接する状態とする二次電池の製造方法。 - 第1の集電体上に活物質の粒子を含む層を形成し、前記活物質の粒子を含む層上に電解液を含んだ第1のゲルポリマー層を形成し、前記第1のゲルポリマー層上に電解液を含んだ第2のゲルポリマー層を形成し、前記第2のゲルポリマー層上に第2の集電体を重ねた後、前記第1のゲルポリマー層を一時的にゾル化させて前記活物質の粒子間に配置し、
前記第1の集電体と前記第2の集電体の間を加圧することで前記第2のゲルポリマー層と前記活物質の粒子とが接する状態とする二次電池の製造方法。 - 請求項1または請求項2において、前記第1のゲルポリマー層は、イオン液体電解液とゲル化剤とを含み、溶融状態となるある温度において前記第2のゲルポリマー層の粘度よりも低粘度である二次電池の製造方法。
- 第1の集電体上に正極活物質の粒子を含むスラリーを塗布し、乾燥させて正極活物質の粒子を含む層を形成し、
前記正極活物質の粒子を含む層上に電解液を含んだ第1のゲルポリマーを含むスラリーを加熱状態で塗布し、冷却することで第1のゲルポリマーを含む層を形成し、前記第1のゲルポリマーを含む層上に電解液を含んだ第2のゲルポリマーを含むスラリーを加熱状態で塗布し、冷却することで電解液を含んだ第2のゲルポリマーを含む層を形成し、
第2の集電体上に負極活物質の粒子を含むスラリーを塗布し、乾燥させて負極活物質の粒子を含む層を形成し、
前記負極活物質の粒子を含む層上に電解液を含んだ第3のゲルポリマーを含むスラリーを塗布し、乾燥させて電解液を含んだ第3のゲルポリマーを含む層を形成し、前記第3の電解液を含んだゲルポリマーを含む層上に電解液を含んだ第4のゲルポリマーを含むスラリーを塗布し、乾燥させて電解液を含んだ第4のゲルポリマーを含む層を形成し、前記第1の集電体と前記第2の集電体の間に前記電解液を含んだ第2のゲルポリマーを含む層及び前記電解液を含んだ第4のゲルポリマーを含む層を挟んだ状態で一対の加圧ロール間を通過させる二次電池の製造方法。 - 請求項4において、前記第2のゲルポリマーを含む層及び前記第4のゲルポリマーを含む層は、同一材料である二次電池の製造方法。
- 請求項4または請求項5において、前記第1のゲルポリマーを含むスラリーは、イオン液体電解液とゲル化剤とを含み、該ゲル化剤は、溶融状態となるある温度において前記第2のゲルポリマーを含むスラリーに含まれるゲル化剤よりも低粘度である二次電池の製造方法。
- 請求項4乃至6のいずれか一において、前記第3のゲルポリマーを含むスラリーは、イオン液体電解液とゲル化剤とを含み、該ゲル化剤は、溶融状態となるある温度において前記第4のゲルポリマー層よりも低粘度である二次電池の製造方法。
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