JP2020167000A - Electrode and nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Abstract

To provide an electrode to be used in a nonaqueous electrolyte secondary battery superior in cycle characteristic.SOLUTION: An electrode comprises: a current collector; and an active material layer on at least part of a principal face of the current collector. The active material layer has active material particles, a conductive assistant, a binder, and a gap. When in a section of the active material layer in a direction in parallel with the principal face of the current collector, the rate of a total area S1 of the active material layer in the section to a total area S2 of the gap is AR(S1/S2), the minimum value m of the AR satisfies 2.5%≤m, and the maximum value M of the AR meets M≤30%.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、電極及び非水電解液二次電池に関する。 The present invention relates to an electrode and a non-aqueous electrolyte secondary battery.

非水電解液二次電池は、携帯電話、ノートパソコン等のモバイル機器やハイブリットカー等の動力源としても広く用いられている。これらの分野の発展と共に、非水電解液二次電池の様々な性能を高めることが求められている。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries are also widely used as a power source for mobile devices such as mobile phones and laptop computers, and hybrid cars. With the development of these fields, it is required to improve various performances of non-aqueous electrolyte secondary batteries.

その性能の一つが、非水電解液二次電池の高エネルギー密度化である。非水電解液二次電池のエネルギー密度は、非水電解液二次電池の電極によって大きな影響を受ける。エネルギー密度に優れた電極を得るために、活物質粒子の材料開発、表面処理等の種々の検討が行われている(例えば、特許文献1)。 One of its performances is to increase the energy density of non-aqueous electrolyte secondary batteries. The energy density of the non-aqueous electrolyte secondary battery is greatly affected by the electrodes of the non-aqueous electrolyte secondary battery. In order to obtain an electrode having excellent energy density, various studies such as material development of active material particles and surface treatment have been carried out (for example, Patent Document 1).

特開2017−84674号公報JP-A-2017-846774

高エネルギー密度化を実現する為には、電極活物質層を高密度にする必要があり、電極活物質層内の空隙を減らすことが求められる。一方、電極活物質層内の空隙は、電解液含侵後には、電解液を保持し、充放電時には電解液中のリチウムイオンが移動していく場でもある。 In order to achieve high energy density, it is necessary to increase the density of the electrode active material layer, and it is required to reduce the voids in the electrode active material layer. On the other hand, the voids in the electrode active material layer hold the electrolytic solution after the electrolytic solution is impregnated, and are also places where lithium ions in the electrolytic solution move during charging and discharging.

現在実用化されている正極活物質層における空隙は、正極活物質、導電助剤とバインダーの複合部の間にできる数百nm〜μmオーダーの比較的大きな空隙と、導電助剤とバインダーの複合部中にできる数十nmオーダーの微小な空隙に大別できる。その中で、前者の比較的大きな空隙は、その分布状態によって、電池を製造するときの注液工程における正極活物質層中へ電解液の浸透の均一性に大きく影響を与える。また、空隙の分布が注液後の電解液の分布となるので、正極活物質層中の不均一な電解液の分布は、充放電時の電極活物質の利用が著しく不均一となり、非水電解液二次電池のサイクル特性を低下させる原因となる。 The voids in the positive electrode active material layer currently in practical use are relatively large voids on the order of several hundred nm to μm formed between the composite portion of the positive electrode active material, the conductive auxiliary agent and the binder, and the composite of the conductive auxiliary agent and the binder. It can be roughly divided into minute voids on the order of several tens of nm formed in the part. Among them, the former relatively large voids have a great influence on the uniformity of permeation of the electrolytic solution into the positive electrode active material layer in the liquid injection process at the time of manufacturing the battery, depending on the distribution state. Further, since the distribution of the voids is the distribution of the electrolytic solution after injection, the non-uniform distribution of the electrolytic solution in the positive electrode active material layer causes the utilization of the electrode active material during charging and discharging to be significantly uneven, and is non-water. It causes deterioration of the cycle characteristics of the electrolytic solution secondary battery.

特許文献1には、電池の出力特性及びサイクル特性がいずれも良好な表面修飾されたリチウムイオン電池用正極活物質として、Li、Ni、Co、Mn及びWを含有する第1の複合酸化物の粒子表面に、Liと、AlまたはNbとの複合酸化物で構成された第2の複合酸化物が存在するリチウムイオン電池用正極活物質について開示している。しかしながら、このように設計された活物質粒子を利用しても、活物質層内の構造が適切ではなく、想定される特性を十分発揮できない場合があり、特にサイクル特性が低下する場合があった。 Patent Document 1 describes a first composite oxide containing Li, Ni, Co, Mn and W as a positive electrode active material for a surface-modified lithium ion battery having good battery output characteristics and cycle characteristics. A positive electrode active material for a lithium ion battery in which a second composite oxide composed of a composite oxide of Li and Al or Nb is present on the particle surface is disclosed. However, even if the active material particles designed in this way are used, the structure in the active material layer may not be appropriate, and the expected characteristics may not be sufficiently exhibited, and the cycle characteristics may be particularly deteriorated. ..

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、サイクル特性に優れた非水電解液二次電池に用いられる電極を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electrode used in a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent cycle characteristics.

本発明者らは、鋭意検討の結果、非水電解液二次電池のサイクル特性の低下は、活物質層における表面から集電体における空隙の分布状態が大きな影響を与えることを見出した。 As a result of diligent studies, the present inventors have found that the deterioration of the cycle characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery is greatly affected by the distribution of voids from the surface of the active material layer to the current collector.

すなわち、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。 That is, in order to solve the above problems, the following means are provided.

第1の態様にかかる電極は、集電体と、前記集電体の主面上の少なくとも一部に活物質層を有し、前記活物質層は、活物質粒子と、導電助剤と、バインダーと、空隙とを有し、前記活物質層の、前記集電体の主面と平行方向における断面において、前記断面における前記活物質層の総面積S1に対する、前記空隙の総面積S2の比率をAR(S1/S2)としたとき、前記ARの極小値mが、2.5%≦mであり、かつ前記ARの極大値Mが、M≦30%である。 The electrode according to the first aspect has a current collector and an active material layer on at least a part of the main surface of the current collector, and the active material layer includes active material particles, a conductive auxiliary agent, and the like. The ratio of the total area S2 of the voids to the total area S1 of the active material layer in the cross section of the active material layer having a binder and voids in a direction parallel to the main surface of the current collector. When is AR (S1 / S2), the minimum value m of the AR is 2.5% ≦ m, and the maximum value M of the AR is M ≦ 30%.

上記態様にかかる電極は、前記ARの極大値Mと、前記AR極小値mの差が、M−m<20であってもよい。 In the electrode according to the above aspect, the difference between the maximum value M of AR and the minimum AR value m may be Mm <20.

上記態様にかかる正極において、前記活物質粒子がリチウム複合酸化物であり、前記リチウム複合酸化物は、一般式LiM1M21−yで表記され、前記一般式において、M1はNi、Co及びMnからなる群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、M2はAl、Fe、Ti、Cr、Mg、Cu、Ga、Zn、Sn、B、V、Ca及びSrからなる群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、xは0.05≦x≦1.2を満たし、yは0.3≦y≦1.0を満たしてもよい。 In the positive electrode according to the above aspect, the active material particles are lithium composite oxides, and the lithium composite oxides are represented by the general formula Li x M1 y M2 1-y O 2 , where M1 is Ni in the general formula. , Co and Mn, at least one metal element selected from the group, M2 is a group consisting of Al, Fe, Ti, Cr, Mg, Cu, Ga, Zn, Sn, B, V, Ca and Sr. It is at least one metal element selected from, and x may satisfy 0.05 ≦ x ≦ 1.2 and y may satisfy 0.3 ≦ y ≦ 1.0.

上記態様にかかる正極において、前記活物質粒子は、中央部と外周部とで構成する元素の組成又は組成比が異なっていてもよい。 In the positive electrode according to the above aspect, the active material particles may have different compositions or composition ratios of the elements composed of the central portion and the outer peripheral portion.

上記態様にかかる正極において、前記活物質粒子は、表面にコーティング層を備えてもよい。 In the positive electrode according to the above aspect, the active material particles may be provided with a coating layer on the surface.

上記態様にかかる正極は、前記正極集電体と前記正極活物質層との間に、アンダーコート層をさらに備えてもよい。 The positive electrode according to the above aspect may further include an undercoat layer between the positive electrode current collector and the positive electrode active material layer.

第2の態様にかかる非水電解液二次電池は、上記態様にかかる電極と、前記電極と対向する電極と、それらの間に配設されたセパレータと、備える。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the second aspect includes an electrode according to the above aspect, an electrode facing the electrode, and a separator disposed between them.

上記態様に係る電極を非水電解液二次電池に用いると、サイクル特性に優れた非水電解液二次電池を得ることができる。 When the electrode according to the above aspect is used for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent cycle characteristics can be obtained.

本実施形態にかかる非水電解液二次電池の模式図である。It is a schematic diagram of the non-aqueous electrolyte secondary battery which concerns on this embodiment. 正極の一部の三次元像である。It is a three-dimensional image of a part of the positive electrode. 図2に示す正極活物質の三次元像を積層方向と直交する面で切断した画像である。It is an image which cut the three-dimensional image of the positive electrode active material shown in FIG. 2 in the plane orthogonal to the stacking direction. 図2に示す正極活物質の三次元像を積層方向と直交する面で切断した切断面の画像である。It is an image of a cut surface obtained by cutting a three-dimensional image of the positive electrode active material shown in FIG. 2 on a surface orthogonal to the stacking direction. 図3の断面画像から空隙部分を抽出し、単色化した画像である。It is an image obtained by extracting a void portion from the cross-sectional image of FIG. 3 and making it monochromatic. 断面画像における空隙部分の比率と集電体からの距離の関係を示した図である。It is a figure which showed the relationship between the ratio of the void part in the cross-sectional image, and the distance from a current collector. 断面画像における空隙部分の比率と集電体からの距離の関係を示した図である。空隙の分布が大きな例である。図中のmは最小極小値、Mは最大極大値である。It is a figure which showed the relationship between the ratio of the void part in the cross-sectional image, and the distance from a current collector. This is an example of a large void distribution. In the figure, m is the minimum minimum value and M is the maximum maximum value.

以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。非水電解液二次電池の電極は正極、負極があるが、以下では正極を中心に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. The electrodes of the non-aqueous electrolyte secondary battery have a positive electrode and a negative electrode, but the positive electrode will be mainly described below. In the drawings used in the following description, in order to make the features of the present invention easy to understand, the featured portions may be enlarged and shown, and the dimensional ratios and the like of each component may differ from the actual ones. is there. The materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited thereto, and the present invention can be appropriately modified without changing the gist thereof.

[非水電解液二次電池]
図1は、本実施形態にかかる非水電解液二次電池の模式図である。図1に示す非水電解液二次電池100は、発電素子40と外装体50とを備える。外装体50は、発電素子40の周囲を被覆する。発電素子40は、接続された一対の端子60、62によって外部と接続される。また図示されていないが、発電素子40とともに電解液が、外装体50内に収容されている。
[Non-aqueous electrolyte secondary battery]
FIG. 1 is a schematic view of a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment. The non-aqueous electrolyte secondary battery 100 shown in FIG. 1 includes a power generation element 40 and an exterior body 50. The exterior body 50 covers the periphery of the power generation element 40. The power generation element 40 is connected to the outside by a pair of connected terminals 60 and 62. Although not shown, the electrolytic solution is housed in the exterior body 50 together with the power generation element 40.

(発電素子)
発電素子40は、正極20と負極30とセパレータ10とを備える。セパレータ10は、正極20と負極30との間に配設される。
(Power generation element)
The power generation element 40 includes a positive electrode 20, a negative electrode 30, and a separator 10. The separator 10 is arranged between the positive electrode 20 and the negative electrode 30.

<セパレータ>
セパレータ10は、電気絶縁性の多孔質構造から形成されていればよく、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン等のポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いはセルロース、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。
<Separator>
The separator 10 may be formed from an electrically insulating porous structure, for example, a monolayer of a film made of polyolefin such as polyethylene or polypropylene, a laminate, a stretched film of a mixture of the above resins, or cellulose or polyester. , Polyacrylonitrile, polyamide, polyethylene and fiber non-woven fabrics made of at least one constituent material selected from the group consisting of polypropylene.

セパレータ10は、電気絶縁性の多孔質構造から形成されたものの代わりに、固体電解質であってもよい。 The separator 10 may be a solid electrolyte instead of the one formed from the electrically insulating porous structure.

固体電解質は、公知のものを用いることができる。例えば、ポリエチレンオキサイド系高分子にアルカリ金属塩を溶解させた高分子固体電解質や、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO(ナシコン型)、Li1.07Al0.69Ti1.46(PO(ガラスセラミックス)、Li0.34La0.51TiO2.94(ペロブスカイト型)、LiLaZr12(ガーネット型)、Li2.9PO3.30.46(アモルファス、LIPON)、50LiSiO・50LiBO(ガラス)、90LiBO・10LiSO(ガラスセラミックス)といった酸化物系固体電解質、Li3.25Ge0.250.75(結晶)、Li10GeP12(結晶、LGPS)、LiPSCl(結晶、アルジロダイト型)、Li9.54Si1.741.44S11.7l0.3(結晶)、Li3.250.95(ガラスセラミックス)、Li11(ガラスセラミックス)、70LiS・30P(ガラス)、30LiS・26B・44LiI(ガラス)、50LiS・17P・33LiBH(ガラス)、63LiS・36SiS・LiPO(ガラス)、57LiS・38SiS・5LiSiO(ガラス)といった硫化物系固体電解質が挙げられる。 As the solid electrolyte, known ones can be used. For example, a polymer solid electrolyte in which an alkali metal salt is dissolved in a polyethylene oxide-based polymer, Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 (Nashikon type), Li 1.07 Al 0. 69 Ti 1.46 (PO 4 ) 3 (glass ceramics), Li 0.34 La 0.5 1Ti O2.94 (perovskite type), Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (garnet type), Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 (amorphous, LIPON), 50Li 4 SiO 4 · 50Li 2 BO 3 ( glass), 90Li 3 BO 3 · 10Li 2 SO 4 ( glass ceramic) such oxide-based solid electrolyte, Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 (crystal), Li 10 GeP 2 S 12 (crystal, LGPS), Li 6 PS 5 Cl (crystal, algyrodite type), Li 9.54 Si 1.74 P 1.44 S1 1.7 C l0.3 (crystal), Li 3.25 P 0.95 S 4 (glass ceramics), Li 7 P 3 S 11 (glass ceramics), 70Li 2 S / 30P 2 S 5 (glass), 30Li 2 S · 26B 2 S 3 · 44LiI ( glass), 50Li 2 S · 17P 2 S 5 · 33LiBH 4 ( glass), 63Li 2 S · 36SiS 2 · Li 3 PO 4 ( glass), 57Li 2 S · 38SiS 2 A sulfide-based solid electrolyte such as 5Li 4 SiO 4 (glass) can be mentioned.

<正極>
正極20は、板状(膜状)の正極集電体22と正極活物質層24とを有する。正極活物質層24は、正極集電体22の少なくとも一面に形成されている。
<Positive electrode>
The positive electrode 20 has a plate-shaped (film-shaped) positive electrode current collector 22 and a positive electrode active material layer 24. The positive electrode active material layer 24 is formed on at least one surface of the positive electrode current collector 22.

[正極集電体]
正極集電体22は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔等の金属薄板を用いることができる。
[Positive current collector]
The positive electrode current collector 22 may be a conductive plate material, and for example, a thin metal plate such as an aluminum foil, a copper foil, or a nickel foil can be used.

[正極活物質層]
正極活物質層24に用いる活物質粒子24Aは、イオンの吸蔵及び放出、イオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、イオンとカウンターアニオンのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能な電極活物質を用いることができる。イオンには、例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン等を用いることができ、リチウムイオンを用いることが特に好ましい。
[Positive electrode active material layer]
The active material particles 24A used in the positive electrode active material layer 24 can reversibly proceed with occlusion and release of ions, desorption and insertion (intercalation) of ions, or doping and dedoping of ions and counter anions. Possible electrode active materials can be used. As the ion, for example, lithium ion, sodium ion, magnesium ion and the like can be used, and it is particularly preferable to use lithium ion.

例えばリチウムイオン二次電池の場合、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMnO)、リチウムマンガンスピネル(LiMn)、及び、一般式:LiNiCoMn(x+y+z+a=1、0≦x<1、0≦y<1、0≦z<1、0≦a<1、MはAl、Mg、Nb、Ti、Cu、Zn、Crより選ばれる1種類以上の元素)で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物(LiV)、オリビン型LiMPO(ただし、Mは、Co、Ni、Mn、Fe、Mg、Nb、Ti、Al、Zrより選ばれる1種類以上の元素又はVOを示す)、チタン酸リチウム(LiTi12)、LiNiCoAl(0.9<x+y+z<1.1)等の複合金属酸化物、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセン等を、活物質粒子24Aとして用いることができる。 For example, in the case of a lithium ion secondary battery, lithium cobalt oxide (LiCoO 2), lithium nickelate (LiNiO 2), lithium manganate (LiMnO 2), lithium manganese spinel (LiMn 2 O 4), and the general formula: LiNi x Co y Mn z M a O 2 (x + y + z + a = 1,0 ≦ x <1,0 ≦ y <1,0 ≦ z <1,0 ≦ a <1, M is Al, Mg, Nb, Ti, Cu, Zn , One or more elements selected from Cr), lithium vanadium compound (LiV 2 O 5 ), olivine type LiMPO 4 (where M is Co, Ni, Mn, Fe, Mg, nb, shows Ti, Al, one or more elements or VO selected from Zr), lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12) , LiNi x Co y Al z O 2 (0.9 <x + y + z <1. Composite metal oxides such as 1), polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacene and the like can be used as the active material particles 24A.

活物質粒子24Aは、上記に例示されるものの中でも、一般式LiM1M21−yで表記される材料であることが好ましい。一般式において、M1はNi、Co及びMnからなる群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、M2はAl、Fe、Ti、Cr、Mg、Cu、Ga、Zn、Sn、B、V、Ca及びSrからなる群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、xは0.05≦x≦1.2を満たし、yは0.3≦y≦1.0を満たす。当該材料は、高いエネルギー密度を実現できる。 Among those exemplified above, the active material particle 24A is preferably a material represented by the general formula Li x M1 y M2 1-y O 2 . In the general formula, M1 is at least one metal element selected from the group consisting of Ni, Co and Mn, and M2 is Al, Fe, Ti, Cr, Mg, Cu, Ga, Zn, Sn, B and V. , Ca and Sr, at least one metal element selected from the group, x satisfies 0.05 ≦ x ≦ 1.2 and y satisfies 0.3 ≦ y ≦ 1.0. The material can achieve high energy density.

活物質粒子24Aは、中央部と外周部との間で構成する元素の組成又は組成比が異なっていることが好ましい。電解液と直接接触する外周部と中央部とでは求められる性能が異なる。例えば、外周部の反応性に優れた材料を用い、中央部に高容量材料を用いることで、充放電特性に優れ、高容量の活物質粒子24Aを得ることができる。 It is preferable that the active material particles 24A have different compositions or composition ratios of the elements constituting the central portion and the outer peripheral portion. The required performance differs between the outer peripheral portion and the central portion, which are in direct contact with the electrolytic solution. For example, by using a material having excellent reactivity in the outer peripheral portion and a high-capacity material in the central portion, it is possible to obtain active material particles 24A having excellent charge / discharge characteristics and high capacity.

活物質粒子24Aは、表面にコーティング層を有していることが好ましい。コーティング層としては、例えばZrフルオロ錯体、グラフェン等を用いることができる。コーティング層を活物質粒子24Aと異なる材料で作製することで、上述のように部分ごとに求められる性能を実現することができる。 The active material particles 24A preferably have a coating layer on the surface. As the coating layer, for example, a Zrfluoro complex, graphene or the like can be used. By producing the coating layer with a material different from that of the active material particles 24A, the performance required for each part can be realized as described above.

正極活物質層24は、活物質粒子24Aの他に、導電助剤、バインダー、固体電解質を含んでもよい。導電助剤として、例えば、カーボンブラック類等のカーボン粉末、カーボンナノチューブ、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ITO等の導電性酸化物等を用いることができる。これらの中でも、カーボンブラック等の炭素材料が好ましい。活物質材料のみで十分な導電性を確保できる場合は、導電助剤を含んでいなくてもよい。 The positive electrode active material layer 24 may contain a conductive auxiliary agent, a binder, and a solid electrolyte in addition to the active material particles 24A. As the conductive auxiliary agent, for example, carbon powder such as carbon black, carbon nanotube, carbon material, metal fine powder such as copper, nickel, stainless steel, iron, a mixture of carbon material and metal fine powder, conductive oxide such as ITO, etc. Can be used. Among these, a carbon material such as carbon black is preferable. If sufficient conductivity can be ensured only by the active material, it is not necessary to contain the conductive additive.

バインダーは、公知のものを用いることができる。例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂、が挙げられる。 As the binder, a known binder can be used. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoro Fluororesin such as ethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), polyvinylidene fluoride (PVF) can be mentioned.

上記の他に、バインダーとして、例えば、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−HFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−PFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFMVE−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−CTFE系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴムを用いてもよい。 In addition to the above, as binders, for example, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber (VDF-HFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-HFP-TFE-based) Fluororesin), Vinylidene Fluoride-Pentafluoropropylene Fluororesin (VDF-PFP Fluororubber), Vinylidene Fluoride-Pentafluoropropylene-Tetrafluoroethylene Fluororesin (VDF-PFP-TFE Fluororesin), Vinylidene Fluoro Vinylidene fluoride-based fluoropolymers such as Ride-Perfluoromethyl Vinyl Ether-Tetrafluoroethylene Fluororesin (VDF-PFMVE-TFE Fluororesin) and Vinylidene Fluoride-Chlorotrifluoroethylene Fluororesin (VDF-CTFE Fluororesin) Rubber may be used.

固体電解質は、セパレータで挙げたものと同様のものを用いることができる。 As the solid electrolyte, the same ones as those mentioned in the separator can be used.

正極活物質層24の密度は、2.9g/cm以上であることが好ましく、3.2g/cm以上であることがより好ましく、3.5g/cm以上であることがさらに好ましい。正極活物質層24の密度が高密度であることで、非水電解液二次電池100が高エネルギー密度化する。 The density of the positive electrode active material layer 24 is preferably 2.9 g / cm 3 or more, more preferably 3.2 g / cm 3 or more, and even more preferably 3.5 g / cm 3 or more. Since the density of the positive electrode active material layer 24 is high, the energy density of the non-aqueous electrolyte secondary battery 100 is increased.

正極集電体22と正極活物質層24との間には、アンダーコート層を設けることが好ましい。アンダーコート層には、導電材とバインダーとを混合したものを用いることができる。アンダーコート層は、正極活物質層24との密着性を向上させ、正極活物質層の剥離を抑制する。 It is preferable to provide an undercoat layer between the positive electrode current collector 22 and the positive electrode active material layer 24. As the undercoat layer, a mixture of a conductive material and a binder can be used. The undercoat layer improves the adhesion with the positive electrode active material layer 24 and suppresses the peeling of the positive electrode active material layer.

[解析方法]
図2は、正極の一部の三次元像である。図2に示す三次元像は、FIB(Focused Ion Beam)−SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて測定された積層方向の断面画像を合計200枚組あわせて、画像解析ソフトウェアImageJを用いて三次元化して得た。FIB−SEM像は、加速電圧30kV、電流値4nA、加工幅80μm、加工奥行き50μm、奥行ピッチ0.25μmの条件で200枚撮影した。断面画像の解像度は図2の場合、380×320であった。
[analysis method]
FIG. 2 is a three-dimensional image of a part of the positive electrode. The three-dimensional image shown in FIG. 2 is a combination of a total of 200 cross-sectional images in the stacking direction measured using a FIB (Focused Ion Beam) -SEM (scanning electron microscope), and is tertiary using the image analysis software ImageJ. I got it by converting it. 200 FIB-SEM images were taken under the conditions of an acceleration voltage of 30 kV, a current value of 4 nA, a processing width of 80 μm, a processing depth of 50 μm, and a depth pitch of 0.25 μm. The resolution of the cross-sectional image was 380 × 320 in the case of FIG.

図3は、図2に示す正極活物質層の三次元像を積層方向と直交する面で切断した画像の一例である。画像解析ソフトウェアImageJを用いて、電極表面から集電体に向かって、縦方向の画素数380に応じて、380枚の断面画像を再構成した。図3は表面から150枚目の部分で切った画像である。 FIG. 3 is an example of an image obtained by cutting a three-dimensional image of the positive electrode active material layer shown in FIG. 2 at a plane orthogonal to the stacking direction. Using the image analysis software ImageJ, 380 cross-sectional images were reconstructed from the electrode surface toward the current collector according to the number of pixels in the vertical direction of 380. FIG. 3 is an image cut at the 150th portion from the surface.

図4は表面から150枚目の断面画像である。図4に示すように、正極活物質層24は、活物質粒子24Aを有する。また図4に示すように、正極活物質粒子24A以外の部分として、コントラストの低い第1領域24Bとさらに低い第2領域24Cがある。第1領域24Bは、導電助剤、バインダー、第2領域24Cは空隙からなる。ただし、コントラストだけでは、導電助剤、バインダー部分と空隙部分は正確にはきりわけられないので、前後の断面画像と比べながら切り分けると、精度を上げることができる。 FIG. 4 is a cross-sectional image of the 150th sheet from the surface. As shown in FIG. 4, the positive electrode active material layer 24 has active material particles 24A. Further, as shown in FIG. 4, as a portion other than the positive electrode active material particles 24A, there is a first region 24B having a low contrast and a second region 24C having a lower contrast. The first region 24B is composed of a conductive auxiliary agent and a binder, and the second region 24C is composed of voids. However, since the conductive auxiliary agent, the binder portion and the void portion cannot be accurately separated only by the contrast, the accuracy can be improved by separating the conductive auxiliary agent, the binder portion and the void portion while comparing with the front and rear cross-sectional images.

図5は、図4に対して、切り分けた空隙の部分を抽出して単色化した画像である。この画像において、空隙の比率は4.3%であった。 FIG. 5 is an image obtained by extracting a portion of the separated voids and monochromaticizing the image with respect to FIG. In this image, the ratio of voids was 4.3%.

図6は、縦方向の画素数に応じた断面画像に対して、それぞれ図5のように空隙の部分を抽出して単色化し、空隙の比率を求め、断面画像における空隙部分の比率と集電体からの距離の関係を示した図である。図5のような集電体と正極活物質層の界面は平坦ではないので、正極活物質層が現れ始める部分を起点(距離=0)とした。図中のmは最小極小値、Mは最大極大値である。この例では空隙の分布が小さい。 In FIG. 6, with respect to the cross-sectional image corresponding to the number of pixels in the vertical direction, the gap portion is extracted and monochromatic as shown in FIG. 5, the gap ratio is obtained, and the gap portion ratio and current collection in the cross-sectional image are obtained. It is a figure which showed the relationship of the distance from the body. Since the interface between the current collector and the positive electrode active material layer as shown in FIG. 5 is not flat, the portion where the positive electrode active material layer begins to appear is set as the starting point (distance = 0). In the figure, m is the minimum minimum value and M is the maximum maximum value. In this example, the distribution of voids is small.

図7は、図6と同様断面画像における空隙部分の比率と集電体からの距離の関係を示した図であるが、この例では空隙の分布が大きい。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the ratio of the void portion in the cross-sectional image and the distance from the current collector as in FIG. 6, but in this example, the distribution of the voids is large.

本実施形態にかかる正極活物質層24は、各切断において空隙の比率が著しく低下、あるいは増大することがない。具体的には、集電体の主面と平行方向における断面における、活物質と、導電助剤とバインダーと、空隙との総面積S1に対する、空隙の総面積S2の比率をARとしたとき、前記活物質層の表面から、前記集電体との接触面までの長さを縦軸とし、各長さにおける前記ARの値を横軸としたとき、ARの値が、2.5%≦AR≦30%である。 In the positive electrode active material layer 24 according to the present embodiment, the ratio of voids does not significantly decrease or increase in each cutting. Specifically, when the ratio of the total area S2 of the voids to the total area S1 of the active material, the conductive auxiliary agent, the binder, and the voids in the cross section in the direction parallel to the main surface of the current collector is AR. When the length from the surface of the active material layer to the contact surface with the current collector is the vertical axis and the AR value at each length is the horizontal axis, the AR value is 2.5% ≦ AR ≦ 30%.

ARの値が低すぎる層では、注液工程での正極活物質層内への電解液の浸透が不十分でで、充放電反応の不均一さを増長する。充放電反応の不均一さが増すと、反応過剰の部分ができ、サイクル特性が低下する。一方、ARの値が高すぎる層では、活物質比率が低下し、正極活物質層内での充放電反応の不均一さを増長し、サイクル特性が低下する。 In the layer where the AR value is too low, the permeation of the electrolytic solution into the positive electrode active material layer in the liquid injection step is insufficient, which increases the non-uniformity of the charge / discharge reaction. When the non-uniformity of the charge / discharge reaction increases, an overreaction portion is formed and the cycle characteristics deteriorate. On the other hand, in the layer where the AR value is too high, the active material ratio decreases, the non-uniformity of the charge / discharge reaction in the positive electrode active material layer increases, and the cycle characteristics deteriorate.

これに対し、本実施形態にかかる正極活物質層24は、活物質粒子24Aが予定された性能を発揮する。また正極活物質層24内における電解液と活物質粒子24Aの不均一が解消されるため、非水電解液二次電池100のサイクル特性を高めることができる。 On the other hand, in the positive electrode active material layer 24 according to the present embodiment, the active material particles 24A exhibit the expected performance. Further, since the non-uniformity between the electrolytic solution and the active material particles 24A in the positive electrode active material layer 24 is eliminated, the cycle characteristics of the non-aqueous electrolytic solution secondary battery 100 can be improved.

前記横軸におけるピークのうち、最大値Mと最小極小値mの差M−mが、M−m<20であることが好ましい。 Of the peaks on the horizontal axis, the difference Mm between the maximum value M and the minimum minimum value m is preferably Mm <20.

M−mの差が大きすぎると、正極活物質層の積層方向での充放電時の電解液の濃度勾配が大きくなり、充放電反応の不均一さが増し、サイクル特性が低下する。空隙が、適正な比率で分布することで、充放電時の正極活物質層内での充放電反応の不均一さが緩和され、非水電解液二次電池100のサイクル特性を向上させることができる。 If the difference in Mm is too large, the concentration gradient of the electrolytic solution during charging / discharging in the stacking direction of the positive electrode active material layer becomes large, the non-uniformity of the charging / discharging reaction increases, and the cycle characteristics deteriorate. By distributing the voids in an appropriate ratio, the non-uniformity of the charge / discharge reaction in the positive electrode active material layer during charge / discharge can be alleviated, and the cycle characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery 100 can be improved. it can.

<負極>
負極30は、板状(膜状)の負極集電体32と負極活物質層34とを有する。負極活物質層34は、負極集電体32の少なくとも一面に形成されている。
<Negative electrode>
The negative electrode 30 has a plate-shaped (film-shaped) negative electrode current collector 32 and a negative electrode active material layer 34. The negative electrode active material layer 34 is formed on at least one surface of the negative electrode current collector 32.

[負極集電体]
負極集電体32は、導電性の板材であればよく、正極集電体22と同様のものを用いることができる。
[Negative electrode current collector]
The negative electrode current collector 32 may be any conductive plate material, and the same one as the positive electrode current collector 22 can be used.

[負極活物質層]
負極活物質層34は、負極活物質を含む。また必要に応じて、導電材、バインダー、固体電解質を含んでもよい。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer 34 contains a negative electrode active material. Further, if necessary, a conductive material, a binder, and a solid electrolyte may be contained.

負極活物質は、イオンを吸蔵・放出可能な化合物であればよく、公知の非水電解液二次電池に用いられる負極活物質を使用できる。負極活物質としては、例えば、金属リチウム等のアルカリ又はアルカリ土類金属、イオンを吸蔵・放出可能な黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)、カーボンナノチューブ、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等の炭素材料、アルミニウム、シリコン、スズ等のリチウム等の金属と化合することのできる金属、SiO(0<x<2)、二酸化スズ等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム(LiTi12)等を含む粒子が挙げられる。 The negative electrode active material may be any compound that can occlude and release ions, and a negative electrode active material used in a known non-aqueous electrolyte secondary battery can be used. Examples of the negative electrode active material include alkali or alkaline earth metals such as metallic lithium, graphite capable of storing and releasing ions (natural graphite, artificial graphite), carbon nanotubes, non-graphitizable carbon, easily graphitized carbon, and low temperature. Amorphous, mainly composed of carbon materials such as calcined carbon, metals that can be combined with metals such as lithium such as aluminum, silicon, and tin, and oxides such as SiO x (0 <x <2) and tin dioxide. Examples thereof include particles containing a compound, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) and the like.

負極活物質層に負極活物質を含まずに、集電体のみであってもよい。この場合、充電時に、金属リチウム等のアルカリ又はアルカリ土類金属が析出し、負極活物質が形成される。 The negative electrode active material layer may not contain the negative electrode active material and may be only a current collector. In this case, during charging, an alkali or alkaline earth metal such as metallic lithium is precipitated to form a negative electrode active material.

導電材及びバインダーは、正極20と同様のものを用いることができる。負極に用いるバインダーは正極に挙げたものの他に、例えば、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂等を用いてもよい。 As the conductive material and the binder, the same ones as those of the positive electrode 20 can be used. As the binder used for the negative electrode, for example, cellulose, styrene / butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, polyimide resin, polyamide-imide resin, acrylic resin and the like may be used in addition to those listed for the positive electrode.

固体電解質は、セパレータで挙げたものと同様のものを用いることができる。 As the solid electrolyte, the same ones as those mentioned in the separator can be used.

[解析方法]
負極においても、正極と同様の解析方法を用いることができる。
[analysis method]
For the negative electrode, the same analysis method as for the positive electrode can be used.

(端子)
端子60、62は、それぞれ正極20と負極30とに接続されている。正極20に接続された端子60は正極端子であり、負極30に接続された端子62は負極端子である。端子60、62は、外部との電気的接続を担う。端子60、62は、アルミニウム、ニッケル、銅等の導電材料から形成されている。接続方法は、溶接でもネジ止めでもよい。端子60、62は短絡を防ぐために、絶縁テープで保護することが好ましい。
(Terminal)
The terminals 60 and 62 are connected to the positive electrode 20 and the negative electrode 30, respectively. The terminal 60 connected to the positive electrode 20 is a positive electrode terminal, and the terminal 62 connected to the negative electrode 30 is a negative electrode terminal. The terminals 60 and 62 are responsible for electrical connection with the outside. The terminals 60 and 62 are formed of a conductive material such as aluminum, nickel, or copper. The connection method may be welding or screwing. It is preferable to protect the terminals 60 and 62 with insulating tape in order to prevent a short circuit.

(外装体)
外装体50は、その内部に発電素子40及び電解液を密封する。外装体50は、電解液の外部への漏出や、外部からの非水電解液二次電池100内部への水分等の侵入等を抑止できる物であれば特に限定されない。
(Exterior body)
The exterior body 50 seals the power generation element 40 and the electrolytic solution inside. The exterior body 50 is not particularly limited as long as it can prevent leakage of the electrolytic solution to the outside and invasion of water or the like into the non-aqueous electrolytic solution secondary battery 100 from the outside.

例えば図1に示すように、外装体50として金属箔を高分子膜で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムを用いてもよい。図1に示す外装体50は、金属箔52と、金属箔52の各面に積層された樹脂層54と、を有する。 For example, as shown in FIG. 1, a metal laminate film in which a metal foil is coated from both sides with a polymer film may be used as the exterior body 50. The exterior body 50 shown in FIG. 1 has a metal foil 52 and a resin layer 54 laminated on each surface of the metal foil 52.

金属箔52としては例えばアルミ箔を用いることができる。樹脂層54には、ポリプロピレン等の高分子膜を利用できる。樹脂層54を構成する材料は、内側と外側とで異なっていてもよい。例えば、外側の材料としては融点の高い高分子、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド(PA)等を用い、内側の高分子膜の材料としてはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等を用いることができる。 As the metal foil 52, for example, an aluminum foil can be used. A polymer film such as polypropylene can be used for the resin layer 54. The material constituting the resin layer 54 may be different between the inside and the outside. For example, a polymer having a high melting point, for example, polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA), etc. is used as the outer material, and polyethylene (PE), polypropylene (PP), etc. are used as the material of the inner polymer film. be able to.

(電解液)
電解液は、外装体50内に封入され、発電素子40に含浸する。
(Electrolytic solution)
The electrolytic solution is sealed in the exterior body 50 and impregnated in the power generation element 40.

電解液には、リチウム塩等を含む電解質溶液(電解質水溶液、有機溶媒を使用する電解質溶液) を使用することができる。ただし、電解質水溶液は電気化学的に分解電圧が低いため、充電時の耐用電圧が低く制限される。そのため、有機溶媒を使用する電解質溶液(非水電解液)であることが好ましい。 As the electrolyte solution, an electrolyte solution containing a lithium salt or the like (electrolyte aqueous solution, electrolyte solution using an organic solvent) can be used. However, since the electrolyte aqueous solution has a low electrochemical decomposition voltage, the withstand voltage during charging is low and limited. Therefore, it is preferable that the electrolyte solution (non-aqueous electrolyte solution) uses an organic solvent.

非水電解液は、非水溶媒に電解質が溶解されており、非水溶媒として環状カーボネートと、鎖状カーボネートと、を含有してもよい。 The non-aqueous electrolyte solution has an electrolyte dissolved in a non-aqueous solvent, and may contain a cyclic carbonate and a chain carbonate as the non-aqueous solvent.

環状カーボネートとしては、電解質を溶媒和することができるものを用いることができる。例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)及びブチレンカーボネート(BC)等を用いることができる。環状カーボネートは、PCを少なくとも含むことが好ましい。 As the cyclic carbonate, one capable of solvating an electrolyte can be used. For example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC) and the like can be used. The cyclic carbonate preferably contains at least PC.

鎖状カーボネートは、環状カーボネートの粘性を低下させることができる。例えば、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)が挙げられる。その他、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン等を混合して使用してもよい。 The chain carbonate can reduce the viscosity of the cyclic carbonate. For example, diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC) can be mentioned. In addition, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane and the like may be mixed and used.

非水溶媒中の環状カーボネートと鎖状カーボネートの割合は体積にして1:9〜1:1にすることが好ましい。 The ratio of cyclic carbonate to chain carbonate in the non-aqueous solvent is preferably 1: 9 to 1: 1 in volume.

電解質としては、金属塩を用いることができる。例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiCFSO、LiCFCFSO、LiC(CFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiN(CFCFCO)、LiBOB等のリチウム塩が使用できる。なお、これらのリチウム塩は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。特に、電離度の観点から、電解質としてLiPFを含むことが好ましい。 As the electrolyte, a metal salt can be used. For example, LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CF 2 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2. Lithium salts such as LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiN (CF 3 CF 2 CO) 2 , LiBOB can be used. One of these lithium salts may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. In particular, from the viewpoint of the degree of ionization, it is preferable to contain LiPF 6 as the electrolyte.

LiPFを非水溶媒に溶解する際は、非水電解液中の電解質の濃度を、0.5〜2.0mol/Lに調整することが好ましい。電解質の濃度が0.5mol/L以上であると、非水電解液のリチウムイオン濃度を充分に確保することができ、充放電時に十分な容量が得られやすい。また、電解質の濃度が2.0mol/L以内に抑えることで、非水電解液の粘度上昇を抑え、リチウムイオンの移動度を充分に確保することができ、充放電時に十分な容量が得られやすくなる。 When dissolving LiPF 6 in a non-aqueous solvent, it is preferable to adjust the concentration of the electrolyte in the non-aqueous electrolyte solution to 0.5 to 2.0 mol / L. When the concentration of the electrolyte is 0.5 mol / L or more, the lithium ion concentration of the non-aqueous electrolyte solution can be sufficiently secured, and a sufficient capacity can be easily obtained during charging / discharging. Further, by suppressing the concentration of the electrolyte to 2.0 mol / L or less, it is possible to suppress an increase in the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution, to sufficiently secure the mobility of lithium ions, and to obtain a sufficient capacity during charging and discharging. It will be easier.

LiPFをその他の電解質と混合する場合にも、非水電解液中のリチウムイオン濃度が0.5〜2.0mol/Lに調整することが好ましく、LiPFからのリチウムイオン濃度がその50mol%以上含まれることがさらに好ましい。 Even when LiPF 6 is mixed with other electrolytes, it is preferable to adjust the lithium ion concentration in the non-aqueous electrolyte solution to 0.5 to 2.0 mol / L, and the lithium ion concentration from LiPF 6 is 50 mol% thereof. It is more preferable to include the above.

非水溶媒の代わりに、アルカリ金属塩を溶解するイオン液体を用いてもよい。 An ionic liquid that dissolves an alkali metal salt may be used instead of the non-aqueous solvent.

イオン液体は、例えば、カチオンに、イミダゾリウム塩類・ピリジニウム塩類等のアンモニウム系カチオンやホスホニウム系カチオン等を、アニオンに、臭化物イオンやトリフラート等のハロゲン系アニオン、テトラフェニルボレート等のホウ素系アニオン、ヘキサフルオロホスフェート等のリン系アニオンを用いたものが挙げられる。 The ionic liquid includes, for example, ammonium cations such as imidazolium salts and pyridinium salts and phosphonium cations as cations, halogen anions such as bromide ions and trifurates, boron anions such as tetraphenylborate, and hexagons as anions. Examples thereof include those using a phosphorus anion such as fluorophosphate.

セパレータ、正極、負極に電解液を含侵させる代わりに、セパレータの代わりに固体電解質を用い、正極、負極に固体電解質を添加することにより、固体電解質電池としてもよい。 Instead of impregnating the separator, the positive electrode, and the negative electrode with the electrolytic solution, a solid electrolyte may be used instead of the separator, and the solid electrolyte may be added to the positive electrode and the negative electrode to form a solid electrolyte battery.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the configurations and combinations thereof in the respective embodiments are examples, and the configurations are added or omitted within a range not deviating from the gist of the present invention. , Replacement, and other changes are possible.

以下、前記の実施形態に基づいて、さらに実施例および比較例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples based on the above-described embodiment.

[実施例1]
(正極複合粒子の作製)
先ず、PVDFをN,N−ジメチルホルムアミド{(DMF):溶媒}に溶解させた溶液にアセチレンブラックを分散させた「原料液」(アセチレンブラック3重量%、ポリフッ化ビニリデン2重量%)を調製した。
[Example 1]
(Preparation of positive electrode composite particles)
First, a "raw material solution" (3% by weight of acetylene black, 2% by weight of polyvinylidene fluoride) in which acetylene black was dispersed in a solution in which PVDF was dissolved in N, N-dimethylformamide {(DMF): solvent} was prepared. ..

正極複合粒子1は、流動層造粒装置の容器内で空気からなる気流を発生させ、活物質として平均粒径3μmのLiNi0.85Co0.10Al0.05粉体を投入しこれを流動層化させた。次に、上記の原料液を流動層化した活物質の粉体に噴霧し、当該粉体表面に溶液を付着させた。複合粒子の組成は、活物質が95.0重量%、導電助剤が3.0重量%、バインダーが2.0重量%であった。なお、この噴霧を行う際の粉体の置かれる雰囲気中の温度を一定に保持することにより、噴霧とほぼ同時に当該粉体表面からN,N−ジメチルホルムアミドを除去した。このようにして粉体表面にアセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデンを密着させ、正極複合粒子1(平均粒子径:15μm)を得た。 The positive electrode composite particle 1 generates an air flow consisting of air in the container of the fluidized bed granulator, and LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 powder having an average particle size of 3 μm is charged as an active material. This was fluidized. Next, the above raw material solution was sprayed onto the fluidized bed active material powder, and the solution was adhered to the powder surface. The composition of the composite particles was 95.0% by weight of the active material, 3.0% by weight of the conductive additive, and 2.0% by weight of the binder. By keeping the temperature in the atmosphere in which the powder was placed constant at the time of this spraying, N, N-dimethylformamide was removed from the surface of the powder almost at the same time as the spraying. In this way, acetylene black and polyvinylidene fluoride were brought into close contact with the powder surface to obtain positive electrode composite particles 1 (average particle diameter: 15 μm).

正極複合粒子2は、流動層造粒装置の容器内で空気からなる気流を発生させ、活物質として平均粒径15μmのLiNi0.85Co0.10Al0.05粉体を投入しこれを流動層化させた。次に、上記の2倍に希釈した原料液を流動層化した活物質の粉体に噴霧し、当該粉体表面に溶液を付着させた。複合粒子の組成は、活物質が97.5重量%、導電助剤が1.5重量%、バインダーが1.0重量%であった。なお、この噴霧を行う際の粉体の置かれる雰囲気中の温度を一定に保持することにより、噴霧とほぼ同時に当該粉体表面からN,N−ジメチルホルムアミドを除去した。このようにして粉体表面にアセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデンを密着させ、正極複合粒子2(平均粒子径:18μm)を得た。 The positive electrode composite particles 2 generate an air flow consisting of air in the container of the fluidized bed granulator, and LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 powder having an average particle size of 15 μm is charged as an active material. This was fluidized. Next, the raw material solution diluted twice as described above was sprayed on the powder of the active material in a fluidized bed, and the solution was adhered to the surface of the powder. The composition of the composite particles was 97.5% by weight of the active material, 1.5% by weight of the conductive additive, and 1.0% by weight of the binder. By keeping the temperature in the atmosphere in which the powder was placed constant at the time of this spraying, N, N-dimethylformamide was removed from the surface of the powder almost at the same time as the spraying. In this way, acetylene black and polyvinylidene fluoride were brought into close contact with the powder surface to obtain positive electrode composite particles 2 (average particle diameter: 18 μm).

(スラリーの作製)
正極スラリーとして、65.8重量部の正極複合粒子1と、28.2部の正極複合粒子2と、1.1重量部のアセチレンブラック(導電助剤)と、0.7重量部のポリフッ化ビニリデン(PVDF:バインダー)と、N−メチル−2−ピロリドン(溶媒)とを混合分散させて、ペースト状の正極スラリーを作製した。
(Preparation of slurry)
As the positive electrode slurry, 65.8 parts by weight of positive electrode composite particles 1, 28.2 parts by weight of positive electrode composite particles 2, 1.1 parts by weight of acetylene black (conductive aid), and 0.7 parts by weight of polyvinylidene fluoride. Vinylidene (PVDF: binder) and N-methyl-2-pyrrolidone (solvent) were mixed and dispersed to prepare a paste-like positive electrode slurry.

(正極の作製)
得られた正極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に、活物質粒子の塗布量が12.5mg/cmとなるように、コンマロールコーターを用いて均一に塗布した。次いで、乾燥炉内にて、110℃の大気雰囲気下でN−メチル−2−ピロリドンを乾燥させた。そして、得られた活物質層をロールプレス機によってプレスし、下層を正極集電体の両面に圧着させた。活物質層の平均組成は、活物質94重量%、導電助剤3.6%、バインダー2.4重量%、密度は、3.4g/cmであった。
(Preparation of positive electrode)
The obtained positive electrode slurry was uniformly applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 20 μm using a comma roll coater so that the amount of active material particles applied was 12.5 mg / cm 2 . Next, N-methyl-2-pyrrolidone was dried in an air atmosphere at 110 ° C. in a drying oven. Then, the obtained active material layer was pressed by a roll press machine, and the lower layer was pressed against both sides of the positive electrode current collector. The average composition of the active material layer was 94% by weight of the active material, 3.6% by weight of the conductive additive, 2.4% by weight of the binder, and the density was 3.4 g / cm 3 .

(負極の作製)
94重量%のリチウムイオン電池グレードの黒鉛(負極活物質)と、2重量%のアセチレンブラック(導電助剤)と、4重量%のPVDF(バインダー)と、N−メチル−2−ピロリドン(溶媒)とを混合分散させて、ペースト状の負極スラリーを作製した。負極スラリーを厚さ10μmの電界銅箔の両面に塗布した。塗布量は、正極の活物質粒子の塗布量とバランスがとれるように、充電時のリチウムイオンの受け取り量を考慮した。塗布後に、100℃で乾燥させ、溶媒を除去し、ロールプレスにより加圧成形した。
(Preparation of negative electrode)
94% by weight lithium-ion battery grade graphite (negative electrode active material), 2% by weight acetylene black (conductive aid), 4% by weight PVDF (binder), and N-methyl-2-pyrrolidone (solvent) Was mixed and dispersed to prepare a paste-like negative electrode slurry. The negative electrode slurry was applied to both sides of an electric field copper foil having a thickness of 10 μm. The coating amount was taken into consideration with the amount of lithium ions received during charging so as to be balanced with the coating amount of the active material particles of the positive electrode. After coating, it was dried at 100 ° C., the solvent was removed, and pressure molding was performed by a roll press.

(セルの作製)
作製した負極と正極とを、所定の形状に打ち抜き、厚さ16μmのポリプロピレン製のセパレータを介して交互に積層し、負極3枚と正極2枚とを積層することで積層体を作製した。ニッケル製の負極端子は、積層体の負極において、負極活物質層を設けていない銅箔の突起端部に取り付けた。またアルミニウム製の正極端子は、積層体の正極においては、正極活物質層を設けていないアルミニウム箔の突起端部に取り付けた。負極端子及び正極端子は、超音波溶接機によって取付けた。
(Creation of cell)
The prepared negative electrode and positive electrode were punched into a predetermined shape, and alternately laminated via a polypropylene separator having a thickness of 16 μm, and three negative electrodes and two positive electrodes were laminated to prepare a laminated body. The nickel negative electrode terminal was attached to the protruding end of the copper foil in which the negative electrode active material layer was not provided in the negative electrode of the laminated body. Further, the positive electrode terminal made of aluminum was attached to the protruding end portion of the aluminum foil not provided with the positive electrode active material layer in the positive electrode of the laminated body. The negative electrode terminal and the positive electrode terminal were attached by an ultrasonic welder.

積層体を、アルミラミネートフィルムの外装体内に挿入して周囲の1箇所を除いてヒートシールすることにより開口部を形成した。外装体内には、ECとEMCとDECとが体積比3:5:2の割合で配合された溶媒と、リチウム塩として1.5M(mol/L)のLiPFが添加された非水電解液と、を注入した。そして、残りの1箇所を真空シール機によって減圧しながらヒートシールで密封し、実施例1に係るリチウムイオン二次電池を作製した。 An opening was formed by inserting the laminate into the exterior of the aluminum laminate film and heat-sealing it except for one peripheral portion. Inside the exterior, a non-aqueous electrolytic solution containing a solvent containing EC, EMC and DEC in a volume ratio of 3: 5: 2 and 1.5 M (mol / L) of LiPF 6 as a lithium salt. And injected. Then, the remaining one place was sealed with a heat seal while reducing the pressure with a vacuum sealer to prepare a lithium ion secondary battery according to Example 1.

(電池の構造解析と評価)
作製したリチウムイオン電池は、初期特性評価後に、サイクル特性評価と正極の構造解析に供した。サイクル特性評価は、1C/1Cの充放電サイクルで評価を行った。
(Battery structural analysis and evaluation)
After the initial characteristic evaluation, the produced lithium ion battery was subjected to cycle characteristic evaluation and structural analysis of the positive electrode. The cycle characteristics were evaluated in a 1C / 1C charge / discharge cycle.

(充放電サイクル特性の測定)
サイクル特性は、二次電池充放電試験装置を用いて行った。電圧範囲は、4.3Vから3.0Vまでとした。初回の充電のみ0.2C定電流充電にて行い、放電は1Cで行った。充電は定電流定電圧で行った。1.0Cの電流値で充電し、4.3Vに到達後、1C電流値の5%の電流値になったときに充電を終了した。その後、1.0Cでの電流値で放電する条件においてサイクル特性を測定した。
(Measurement of charge / discharge cycle characteristics)
The cycle characteristics were performed using a secondary battery charge / discharge test device. The voltage range was from 4.3V to 3.0V. Only the first charge was performed by 0.2C constant current charging, and the discharge was performed at 1C. Charging was performed with a constant current and a constant voltage. It was charged with a current value of 1.0 C, and after reaching 4.3 V, charging was terminated when the current value reached 5% of the 1 C current value. Then, the cycle characteristics were measured under the condition of discharging at a current value of 1.0 C.

なお、充放電サイクル特性は容量維持率(%)として評価した。容量維持率(%)は、1サイクル目の放電容量を初期放電容量とし、初期放電容量に対する各サイクル数における放電容量の割合である。容量維持率(%)は、以下の数式(1)で表される。
容量維持率(%)=(「各サイクル数における放電容量」/「1サイクル目の放電容量」)×100 ・・・(1)
The charge / discharge cycle characteristics were evaluated as the capacity retention rate (%). The capacity retention rate (%) is the ratio of the discharge capacity to the initial discharge capacity in the number of cycles, with the discharge capacity of the first cycle as the initial discharge capacity. The capacity retention rate (%) is expressed by the following mathematical formula (1).
Capacity retention rate (%) = ("Discharge capacity in each cycle number" / "Discharge capacity in the first cycle") x 100 ... (1)

なお1Cとは公称容量値の容量を有する電池セルを定電流充電、または定電流放電して、ちょうど1時間で充放電が終了となる電流値のことである。容量維持率が高いほど、充放電サイクル特性が良好であることを意味する。 Note that 1C is a current value at which a battery cell having a capacity of a nominal capacity value is charged with a constant current or discharged with a constant current, and charging / discharging is completed in exactly one hour. The higher the capacity retention rate, the better the charge / discharge cycle characteristics.

実施例1で作製したリチウムイオン二次電池は、上記の条件によって充放電を繰り返し、500サイクル後の容量維持率を充放電サイクル特性として評価した。 The lithium ion secondary battery produced in Example 1 was repeatedly charged and discharged under the above conditions, and the capacity retention rate after 500 cycles was evaluated as the charge / discharge cycle characteristics.

(正極の構造解析)
正極の構造解析は、充放電を行った後の完全放電状態のリチウムイオン電池を乾燥Ar雰囲気下のグローブボックスで、分解し、正極を分離した。そして、DMC(ジメチルカーボネート)で十分洗浄後、真空乾燥した。乾燥した正極を所定のサイズに切り出した後、FIB−SEM(FEI社製Versa3D)を用いて積層方向の断面を200枚撮影した。FIB−SEM像は、加速電圧30kV、電流値4nA、加工幅80μm、加工奥行き50μm、奥行ピッチ0.25μmの条件で撮影した。
(Structural analysis of positive electrode)
In the structural analysis of the positive electrode, the lithium ion battery in a completely discharged state after charging and discharging was disassembled in a glove box under a dry Ar atmosphere, and the positive electrode was separated. Then, it was sufficiently washed with DMC (dimethyl carbonate) and then vacuum dried. After cutting out the dried positive electrode to a predetermined size, 200 cross sections in the stacking direction were photographed using FIB-SEM (Versa3D manufactured by FEI). The FIB-SEM image was taken under the conditions of an accelerating voltage of 30 kV, a current value of 4 nA, a processing width of 80 μm, a processing depth of 50 μm, and a depth pitch of 0.25 μm.

そして撮影した画像を、画像解析ソフトImageJで三次元化し、上述の手順に従って作製した、断面画像における導電助剤とバインダー部分の比率ARと集電体からの距離の関係を示した図より、ARの最小極小値m、最大極大値M、M−mの値を求めた。 Then, the captured image is three-dimensionalized by the image analysis software ImageJ, and the ratio AR of the conductive aid and the binder portion in the cross-sectional image and the distance from the current collector are shown in the cross-sectional image. The minimum minimum value m, the maximum maximum value M, and the value of M-m were obtained.

[実施例2]
(正極複合粒子の作製)
実施例1と同様に、リチウムイオン2次電池の正極活物質層の形成に使用する正極複合粒子1、2を噴霧乾燥式流動層造粒装置により作製した。ここで、正極複合粒子1は、平均粒径5μmのLiNi0.85Co0.10Al0.05正極(活物質)を用いた以外は実施例1と同様に作製した。また、正極複合粒子2は、実施例1と同様に作製した。
[Example 2]
(Preparation of positive electrode composite particles)
In the same manner as in Example 1, positive electrode composite particles 1 and 2 used for forming the positive electrode active material layer of the lithium ion secondary battery were produced by a spray-drying fluidized bed granulator. Here, the positive electrode composite particles 1 were produced in the same manner as in Example 1 except that a LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 positive electrode (active material) having an average particle size of 5 μm was used. Further, the positive electrode composite particles 2 were produced in the same manner as in Example 1.

正極複合粒子1は、平均粒子径:25μmのものを得た。また、正極複合粒子1(平均粒子径:25μm)を得た。正極複合粒子2は、実施例1と同様の平均粒子径:18μmのものを得た。 The positive electrode composite particles 1 had an average particle diameter of 25 μm. Further, positive electrode composite particles 1 (average particle diameter: 25 μm) were obtained. The positive electrode composite particles 2 had an average particle diameter of 18 μm, which was the same as in Example 1.

(スラリーの作製)
正極スラリーとして、65.8重量部の正極複合粒子1と、28.2重量部の正極複合粒子2と、1.1重量部のアセチレンブラック(導電助剤)と、0.7重量部のポリフッ化ビニリデン(PVDF:バインダー)と、N−メチル−2−ピロリドン(溶媒)とを混合分散させて、ペースト状の正極スラリーを作製した。
(Preparation of slurry)
As the positive electrode slurry, 65.8 parts by weight of the positive electrode composite particles 1, 28.2 parts by weight of the positive electrode composite particles 2, 1.1 parts by weight of acetylene black (conductive aid), and 0.7 parts by weight of polyfluoride. Vinylidene (PVDF: binder) and N-methyl-2-pyrrolidone (solvent) were mixed and dispersed to prepare a paste-like positive electrode slurry.

(正極の作製)
得られた正極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に、活物質粒子の塗布量が12.5mg/cm2となるように、コンマロールコーターを用いて均一に塗布した。次いで、乾燥炉内にて、110℃の大気雰囲気下でN−メチル−2−ピロリドンを乾燥させた。そして、得られた活物質層をロールプレス機によってプレスし、下層を正極集電体の両面に圧着させた。活物質層の平均組成は、活物質94重量%、導電助剤3.6%、バインダー2.4重量%、密度は、3.3g/cm3であった。
(Preparation of positive electrode)
The obtained positive electrode slurry was uniformly applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 20 μm using a comma roll coater so that the amount of active material particles applied was 12.5 mg / cm2. Next, N-methyl-2-pyrrolidone was dried in an air atmosphere at 110 ° C. in a drying oven. Then, the obtained active material layer was pressed by a roll press machine, and the lower layer was pressed against both sides of the positive electrode current collector. The average composition of the active material layer was 94% by weight of the active material, 3.6% by weight of the conductive additive, 2.4% by weight of the binder, and the density was 3.3 g / cm3.

負極の作製、セルの作製、電池のサイクル特性の評価及び正極の構造解析は、実施例1と同様に行った。 Preparation of the negative electrode, preparation of the cell, evaluation of the cycle characteristics of the battery, and structural analysis of the positive electrode were carried out in the same manner as in Example 1.

[実施例3]
(スラリーの作製)
まず下層用正極スラリーとして、平均粒径3μmのLiNi0.85Co0.10Al0.05(活物質粒子)70重量%と平均粒径15μmの活物質粒子30重量%を混合した活物質粒子92重量%と、アセチレンブラック(導電助剤)4.8重量%、PVDF(バインダー)3.2重量%と、N−メチル−2−ピロリドン(溶媒)とを混合分散させて、ペースト状の正極スラリーを作製した。
[Example 3]
(Preparation of slurry)
First, as a positive electrode slurry for the lower layer, 70% by weight of LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 (active material particles) having an average particle size of 3 μm and 30% by weight of active material particles having an average particle size of 15 μm are mixed. 92% by weight of the substance particles, 4.8% by weight of acetylene black (conductive aid), 3.2% by weight of PVDF (binder), and N-methyl-2-pyrrolidone (solvent) are mixed and dispersed to form a paste. The positive electrode slurry of the above was prepared.

また上層用正極スラリーとして、平均粒径3μmのLiNi0.85Co0.10Al0.05(活物質粒子)70重量%と平均粒径15μmの活物質粒子30重量%を混合した活物質粒子97重量%と、アセチレンブラック(導電助剤)2.0重量%、PVDF(バインダー)1.0重量%と、N−メチル−2−ピロリドン(溶媒)とを混合分散させて、ペースト状の正極スラリーを作製した。 Further, as a positive electrode slurry for the upper layer, 70% by weight of LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 (active material particles) having an average particle size of 3 μm and 30% by weight of active material particles having an average particle size of 15 μm are mixed. 97% by weight of substance particles, 2.0% by weight of acetylene black (conducting auxiliary), 1.0% by weight of PVDF (binder), and N-methyl-2-pyrrolidone (solvent) are mixed and dispersed to form a paste. The positive electrode slurry of the above was prepared.

(正極の作製)
得られた下層用正極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に、活物質粒子の塗布量が6.2mg/cmとなるように、コンマロールコーターを用いて均一に塗布した。次いで、乾燥炉内にて、110℃の大気雰囲気下でN−メチル−2−ピロリドンを乾燥させた。
(Preparation of positive electrode)
The obtained positive electrode slurry for the lower layer was uniformly applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 20 μm using a comma roll coater so that the amount of the active material particles applied was 6.2 mg / cm 2 . Next, N-methyl-2-pyrrolidone was dried in an air atmosphere at 110 ° C. in a drying oven.

次いで、得られた上層用正極スラリーを下層上に、活物質粒子の塗布量が6.2mg/cmとなるように、コンマロールコーターを用いて均一に塗布した。次いで、乾燥炉内にて、110℃の大気雰囲気下でN−メチル−2−ピロリドン溶媒を乾燥させた。得られた活物質層をロールプレス機によってプレスし、密度3.3g/cmの正極を得た。活物質層の平均組成は、活物質94.5重量%、導電助剤3.4%、バインダー2.1重量%であった。 Next, the obtained positive electrode slurry for the upper layer was uniformly applied onto the lower layer using a comma roll coater so that the amount of the active material particles applied was 6.2 mg / cm 2 . Next, the N-methyl-2-pyrrolidone solvent was dried in an air atmosphere at 110 ° C. in a drying oven. The obtained active material layer was pressed by a roll press to obtain a positive electrode having a density of 3.3 g / cm 3 . The average composition of the active material layer was 94.5% by weight of the active material, 3.4% by weight of the conductive additive, and 2.1% by weight of the binder.

負極の作製、セルの作製、電池のサイクル特性の評価及び正極の構造解析は、実施例1と同様に行った。
[比較例1]
Preparation of the negative electrode, preparation of the cell, evaluation of the cycle characteristics of the battery, and structural analysis of the positive electrode were carried out in the same manner as in Example 1.
[Comparative Example 1]

(スラリーの作製)
平均粒径20μmのLiNi0.85Co0.10Al0.05(活物質粒子)94重量%と、ケッチェンブラック(導電助剤)3.6重量%、PVDF(バインダー)2.4重量%と、N−メチル−2−ピロリドン(溶媒)とを混合分散させて、ペースト状の正極スラリーを作製した。
(Preparation of slurry)
LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 (active material particles) with an average particle size of 20 μm 94% by weight, Ketjen black (conductive aid) 3.6% by weight, PVDF (binder) 2.4 By weight% and N-methyl-2-pyrrolidone (solvent) were mixed and dispersed to prepare a paste-like positive electrode slurry.

(正極の作製)
得られた正極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に、活物質粒子の塗布量が12.5mg/cmとなるように、コンマロールコーターを用いて均一に塗布した。次いで、乾燥炉内にて、110℃の大気雰囲気下でN−メチル−2−ピロリドンを乾燥させた。
(Preparation of positive electrode)
The obtained positive electrode slurry was uniformly applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 20 μm using a comma roll coater so that the amount of active material particles applied was 12.5 mg / cm 2 . Next, N-methyl-2-pyrrolidone was dried in an air atmosphere at 110 ° C. in a drying oven.

次いで、得られた活物質層をロールプレス機によってプレスし、密度3.4g/cmの正極を得た。 Next, the obtained active material layer was pressed by a roll press to obtain a positive electrode having a density of 3.4 g / cm 3 .

負極の作製、セルの作製、電池のサイクル特性の評価及び正極の構造解析は、実施例1と同様に行った。 Preparation of the negative electrode, preparation of the cell, evaluation of the cycle characteristics of the battery, and structural analysis of the positive electrode were carried out in the same manner as in Example 1.

[比較例2] [Comparative Example 2]

(スラリーの作製)
平均粒径20μmのLiNi0.85Co0.10Al0.05(活物質粒子)96重量%と、ケッチェンブラック(導電助剤)2.4重量%、PVDF(バインダー)1.6重量%と、N−メチル−2−ピロリドン(溶媒)とを混合分散させて、ペースト状の正極スラリーを作製した。
(Preparation of slurry)
LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 (active material particles) with an average particle size of 20 μm 96% by weight, Ketjen Black (conductive aid) 2.4% by weight, PVDF (binder) 1.6 By weight% and N-methyl-2-pyrrolidone (solvent) were mixed and dispersed to prepare a paste-like positive electrode slurry.

(正極の作製)
得られた正極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に、活物質粒子の塗布量が12.5mg/cmとなるように、コンマロールコーターを用いて均一に塗布した。次いで、乾燥炉内にて、110℃の大気雰囲気下でN−メチル−2−ピロリドンを乾燥させた。
(Preparation of positive electrode)
The obtained positive electrode slurry was uniformly applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 20 μm using a comma roll coater so that the amount of active material particles applied was 12.5 mg / cm 2 . Next, N-methyl-2-pyrrolidone was dried in an air atmosphere at 110 ° C. in a drying oven.

次いで、得られた活物質層をロールプレス機によってプレスし、密度3.6g/cmの正極を得た。 Next, the obtained active material layer was pressed by a roll press to obtain a positive electrode having a density of 3.6 g / cm 3 .

負極の作製、セルの作製、電池のサイクル特性の評価及び正極の構造解析は、実施例1と同様に行った。 Preparation of the negative electrode, preparation of the cell, evaluation of the cycle characteristics of the battery, and structural analysis of the positive electrode were carried out in the same manner as in Example 1.

実施例1〜3及び比較例1、2におけるサイクル特性の評価結果及び正極の構造解析の結果を表1に示す。 Table 1 shows the evaluation results of the cycle characteristics and the structural analysis results of the positive electrode in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2.

Figure 2020167000
Figure 2020167000

実施例1〜3、比較例1、2の結果より、電極断面の、前記活物質と、導電助剤と、バインダーと、空隙との総面積に対する、との総面積の比率であるARの極小値が、2.5%≦mであり、かつARの極大値が、M≦30%を満たす場合、特にサイクル特性に優れることが確認された。また、最大極大値Mと極小値mの差が、M−m<20である場合、サイクル特性が優れることが確認された。 From the results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, the minimum AR that is the ratio of the total area of the electrode cross section to the total area of the active material, the conductive auxiliary agent, the binder, and the voids. It was confirmed that when the value is 2.5% ≦ m and the maximum value of AR satisfies M ≦ 30%, the cycle characteristics are particularly excellent. Further, it was confirmed that the cycle characteristics were excellent when the difference between the maximum maximum value M and the minimum value m was Mm <20.

本発明により、サイクル特性及を改善することが可能な電極およびそれを用いた非水電解液二次電池を提供することが可能となる。これらは、携帯電子機器の電源として好適に用いられ、電気自動車や、家庭及び産業用蓄電池としても用いられる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide an electrode capable of improving cycle characteristics and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the electrode. These are suitably used as a power source for portable electronic devices, and are also used as electric vehicles, home and industrial storage batteries.

10 セパレータ
20 正極
22 正極集電体
24 正極活物質層
24A 活物質粒子
24B 第1領域(導電助剤とバインダー)
24C 第2領域(空隙)
30 負極
32 負極集電体
34 負極活物質層
40 発電素子
50 外装体
52 金属箔
54 樹脂層
60、62 端子
100 非水電解液二次電池
100 非水電解液二次電池
10 Separator 20 Positive electrode 22 Positive electrode Current collector 24 Positive electrode Active material layer 24A Active material particles 24B First region (conductive aid and binder)
24C second region (void)
30 Negative electrode 32 Negative electrode current collector 34 Negative electrode active material layer 40 Power generation element 50 Exterior body 52 Metal foil 54 Resin layer 60, 62 Terminal 100 Non-aqueous electrolyte secondary battery 100 Non-aqueous electrolyte secondary battery

Claims (3)

集電体と、前記集電体の主面上の少なくとも一部に活物質層を有し、
前記活物質層は、活物質粒子と、導電助剤と、バインダーと、空隙とを有し、
前記活物質層の、前記集電体の主面と平行方向における断面において、前記断面における前記活物質層の総面積S1に対する、前記空隙の総面積S2の比率をAR(S1/S2)としたとき、
前記ARの極小値mが、2.5%≦mであり、かつ前記ARの極大値Mが、M≦30%である、電極。
It has a current collector and an active material layer on at least a part of the main surface of the current collector.
The active material layer has active material particles, a conductive auxiliary agent, a binder, and voids.
In the cross section of the active material layer in the direction parallel to the main surface of the current collector, the ratio of the total area S2 of the voids to the total area S1 of the active material layer in the cross section was defined as AR (S1 / S2). When
An electrode in which the minimum value m of the AR is 2.5% ≦ m and the maximum value M of the AR is M ≦ 30%.
前記ARの極大値Mと、前記AR極小値mの差が、M−m<20である、請求項1に記載の電極。 The electrode according to claim 1, wherein the difference between the maximum value M of AR and the minimum AR value m is Mm <20. 請求項1または2に記載の電極を用いた非水電解液二次電池。 A non-aqueous electrolyte secondary battery using the electrode according to claim 1 or 2.
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