JP2020181717A - Manufacturing method of lithium ion secondary battery electrode - Google Patents

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Abstract

To make the manufacture of an electrode safe and convenient.SOLUTION: A manufacturing method of a lithium ion secondary battery electrode includes the steps of preparing a resin electrolyte binder by dry-kneading an ionic conductive resin and a lithium salt, dry-kneading an active material, a conductive auxiliary agent, and the resin electrolyte binder to prepare an electrode composite material, and binding the electrode composite material to a current collector by pressing.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明はリチウムイオン二次電池用の電極を製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery.

従来、全固体二次電池の電極は、バインダーとなる樹脂を溶媒に分散させ、そこに活物質や導電助剤を分散させてスラリーを形成し、このスラリーを集電材の表面に塗工した後、溶媒を揮発させることにより作製している。このような方法には、例えば、特開2005−051125号公報に開示されたものがある。 Conventionally, in the electrode of an all-solid-state secondary battery, a resin serving as a binder is dispersed in a solvent, an active material and a conductive auxiliary agent are dispersed therein to form a slurry, and this slurry is applied to the surface of a current collector. , Made by volatilizing the solvent. Such a method includes, for example, those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-051125.

特開2005−051125号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-051125

上述のように溶媒をバインダーの分散媒として使う場合、電池に不要な溶媒を揮発させる工程が必要になることから、工程が複雑になるだけでなく、安全性や環境負荷の問題が生じる。また、スラリーの塗工量は例えば溶媒の粘度や膜厚に影響を受けるため、複雑なパラメータ管理が必要となり、所望の組成で簡便に電極材料をすることが困難である。このため、安全かつ簡便に電極を作製できる方法が望まれる。 When the solvent is used as the dispersion medium of the binder as described above, a step of volatilizing an unnecessary solvent in the battery is required, which not only complicates the step but also causes problems of safety and environmental load. Further, since the amount of slurry coated is affected by, for example, the viscosity and film thickness of the solvent, complicated parameter management is required, and it is difficult to easily prepare an electrode material with a desired composition. Therefore, a method capable of producing an electrode safely and easily is desired.

本発明のひとつの態様は、リチウムイオン二次電池用の電極を製造する方法であって、イオン導電性樹脂とリチウム塩を乾式混練して樹脂電解質バインダーを調製する工程と、活物質と導電助剤と前記樹脂電解質バインダーとを乾式混練して電極複合材料を調製する工程と、集電材に電極複合材料をプレスにより結着させる工程とを含む。 One aspect of the present invention is a method of manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery, which comprises a step of dry-kneading an ion conductive resin and a lithium salt to prepare a resin electrolyte binder, and an active material and conductive assistance. It includes a step of dry-kneading the agent and the resin electrolyte binder to prepare an electrode composite material, and a step of binding the electrode composite material to the current collector by pressing.

実施形態によっては、前記イオン導電性樹脂と前記リチウム塩とを乾式混練する工程と、前記活物質と前記導電助剤と前記樹脂電解質バインダーとを乾式混練する工程とが一つの混練工程として一度に行われる。 Depending on the embodiment, the step of dry-kneading the ionic conductive resin and the lithium salt and the step of dry-kneading the active material, the conductive auxiliary agent, and the resin electrolyte binder are one kneading step at a time. Will be done.

実施形態によっては、前記樹脂電解質バインダーと前記電極複合材料の少なくとも一方を加熱する工程を含む。 Some embodiments include heating at least one of the resin electrolyte binder and the electrode composite material.

実施形態によっては、前記プレスの工程において前記電極複合材料を加熱する。 In some embodiments, the electrode composite is heated in the pressing process.

実施形態によっては、前記加熱の工程における加熱温度が180°C以上250°C以下である。 Depending on the embodiment, the heating temperature in the heating step is 180 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.

実施形態によっては、前記イオン導電性樹脂がポリエチレンオキシドである。 In some embodiments, the ionic conductive resin is polyethylene oxide.

実施形態によっては、前記リチウム塩がLiTFSIである。 In some embodiments, the lithium salt is LiTFSI.

上記の方法によれば電極の製造が安全かつ簡便になるという効果が得られる。 According to the above method, the effect of making the electrode safe and convenient can be obtained.

図1は、加熱前の正極複合材料のSEM写真とその材料中の元素分布を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an SEM photograph of the positive electrode composite material before heating and the element distribution in the material. 図2は、加熱後の正極複合材料のSEM写真とその材料中の元素分布を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an SEM photograph of the positive electrode composite material after heating and the element distribution in the material. 図3は、イオン導電性樹脂であるPEOと、これにLiTFSIを加えて乾式混練した樹脂電解質バインダーとについて、それぞれイオン導電率を測定した結果である。FIG. 3 shows the results of measuring the ionic conductivity of PEO, which is an ionic conductive resin, and a resin electrolyte binder in which LiTFSI is added and kneaded in a dry manner.

以下、本発明の各種実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

電極は正極と負極のいずれでもよい。電極は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な活物質と、導電助剤と、イオン導電性樹脂と、電解質であるリチウム塩と、集電材とを含む。 The electrode may be either a positive electrode or a negative electrode. The electrode includes an active material capable of storing and releasing lithium ions, a conductive auxiliary agent, an ion conductive resin, a lithium salt as an electrolyte, and a current collector.

活物質は特に限定されず、従来のリチウムイオン二次電池の正極や負極に使われている活物質を用いることができる。 The active material is not particularly limited, and the active material used for the positive electrode and the negative electrode of the conventional lithium ion secondary battery can be used.

電極が正極である場合、活物質は、例えば、遷移金属を含む硫化物や、リチウムと遷移金属を含む酸化物などとすることができる。このような硫化物や酸化物としては、例えば、リチウムと遷移金属の複合酸化物V2O5などの遷移金属酸化物、TiS2、TiS3、MoS3、FeS2などの遷移金属硫化物、などがある。リチウムと遷移金属の複合酸化物としては、LiMnO2、LiMn2O4などのLi-Mn系複合酸化物、LiCoO2などのLi-Co系複合酸化物、LiNiO2などのLi-Ni系複合酸化物、LiV2O3などのLi-V系複合酸化物などがある。この中で活物質はリチウムと遷移金属の複合酸化物が好ましく、特にLiCoO2(コバルト酸リチウム、LCO)が好ましい。なお、例示した化学式には化学量論組成のものに限定する意図はなく、部分的な欠損・置換や過剰があってもよい。 When the electrode is a positive electrode, the active material can be, for example, a sulfide containing a transition metal, an oxide containing lithium and a transition metal, or the like. Examples of such sulfides and oxides include transition metal oxides such as the composite oxide V 2 O 5 of lithium and transition metals, and transition metal sulfides such as TiS 2 , TiS 3 , MoS 3 , and FeS 2 . and so on. Lithium-transition metal composite oxides include Li-Mn-based composite oxides such as LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 , Li-Co-based composite oxides such as LiCoO 2, and Li-Ni-based composite oxides such as LiNiO 2. There are Li-V-based composite oxides such as LiV 2O 3 . Among these, the active material is preferably a composite oxide of lithium and a transition metal, and particularly preferably LiCoO 2 (lithium cobalt oxide, LCO). It should be noted that the illustrated chemical formula is not intended to be limited to a stoichiometric composition, and may have partial defects / substitutions or excesses.

電極が負極である場合、活物質は、例えば、黒鉛、ハードカーボンなどの炭素質材料、シリコン系材料、ゲルマニウム、スズ系材料、リチウムと遷移金属を含む複合酸化物(例えばLi4Ti5O12)などとすることができる。 When the electrode is a negative electrode, the active material is, for example, a carbonaceous material such as graphite or hard carbon, a silicon-based material, a germanium, a tin-based material, or a composite oxide containing lithium and a transition metal (eg, Li 4 Ti 5 O 12). ) And so on.

イオン導電性樹脂としては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリホスファゼン、ポリエチレンスルフィド、ポリヘキサフルオロプロピレンなどやこれらの誘導体がある。この中では特にポリエチレンオキシド(PEO)が好ましい。 Examples of the ionic conductive resin include polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, polyphosphazene, polyethylene sulfide, polyhexafluoropropylene and the like, and derivatives thereof. Of these, polyethylene oxide (PEO) is particularly preferable.

リチウム塩としては、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3、LiTFS)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(CF3SO2)2、LiTFSI)、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiN(FSO2)2、LiFSI)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(CF3SO2)2、LiTFSI)、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(LiN(CF2CF3SO2)2、LiBETI)、リチウムビス(オキサラト)ボレート(LiB(C2O4)2、LiBOB)などがある。この中では特にLiTFSIが好ましい。リチウム塩は1種を用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。リチウム塩は融点がイオン導電性樹脂の軟化温度よりも高いことが好ましい。 Examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 , LiTFS), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiTFSI). ), Lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiN (FSO 2 ) 2 , LiFSI), Lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiTFSI), Lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide (LiN (CF 2 CF 3 SO 2 ) 2 , LiBETI), lithium bis (oxalate) bolate (LiB (C 2 O4) 2 , LiBOB) and the like. Of these, LiTFSI is particularly preferable. One type of lithium salt may be used, or two or more types may be used in combination. The melting point of the lithium salt is preferably higher than the softening temperature of the ionic conductive resin.

導電助剤は特に限定されず、例えば、カーボンブラック、黒鉛などの炭素材料や、銅、ニッケル、ステンレス、鉄などの金属粉末や、酸化インジウムスズ(ITO)などの導電性酸化物などの粉末や、これらの混合物とすることができる。 The conductive auxiliary agent is not particularly limited, and for example, carbon materials such as carbon black and graphite, metal powders such as copper, nickel, stainless steel, and iron, and powders such as conductive oxides such as indium tin oxide (ITO). , These can be a mixture.

集電材の材料は特に限定されず、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラスなどである。集電材の形態も特に限定されず、箔、フィルム、シートやこれらに穿孔したもの、網状体、エキスパンドメタル、多孔質体、発泡体、繊維質体などとすることができる。例えばアルミニウム箔を用いることができる。 The material of the current collector is not particularly limited, and examples thereof include aluminum, titanium, stainless steel, nickel, iron, calcined carbon, conductive polymer, and conductive glass. The form of the current collector is also not particularly limited, and may be a foil, a film, a sheet, a perforated material thereof, a net-like body, an expanded metal, a porous body, a foam, a fibrous body, or the like. For example, aluminum foil can be used.

以下ではリチウムイオン二次電池の電極の製造方法を説明する。まず、上述のような活物質、導電助剤、イオン導電性樹脂、リチウム塩を準備する。イオン導電性樹脂の形態は限定されず、粒状あるいは粉末状とすることができる。イオン導電性樹脂とリチウム塩とを溶媒を用いずに乾式混練して、樹脂電解質バインダーを形成する。次に、この樹脂電解質バインダーと活物質と導電助剤とを溶媒を用いずに乾式混練して、電極複合材料を形成する。この二つの混練工程は一度に行っても良い。つまり、活物質、導電助剤、イオン導電性樹脂、リチウム塩を一つの工程で混練して電極複合材料を形成することもできる。粉末状のイオン導電性樹脂を用いた場合など、混練の抵抗が比較的小さい場合はこのように一度の工程で混練するのが簡便である。混練には、乳鉢など、機械的に攪拌することが可能な任意の適切な器具を用いることができる。いずれの混練時にも、混練を容易にするために必要に応じてイオン導電性樹脂の軟化温度以上の温度で材料を加熱してイオン導電性樹脂を軟化させても良い。加熱温度は、活物質、リチウム塩、導電助剤の分解が生じない温度であることが好ましい。例えば、イオン導電性樹脂としてPEOを用いた場合には180°C以上250°C以下の温度が好ましく、特に約200°Cが好ましい。積極的に加熱する工程を含めない場合でも、撹拌による発熱によってイオン導電性樹脂をある程度軟化させることができる。電極複合材料の中の樹脂電解質バインダーの体積割合は、5wt%以上50wt%以下とするのが好ましい。 The method for manufacturing the electrodes of the lithium ion secondary battery will be described below. First, the active material, the conductive auxiliary agent, the ionic conductive resin, and the lithium salt as described above are prepared. The form of the ionic conductive resin is not limited and may be granular or powdery. The ionic conductive resin and the lithium salt are dry-kneaded without using a solvent to form a resin electrolyte binder. Next, the resin electrolyte binder, the active material, and the conductive auxiliary agent are dry-kneaded without using a solvent to form an electrode composite material. These two kneading steps may be performed at the same time. That is, the active material, the conductive auxiliary agent, the ionic conductive resin, and the lithium salt can be kneaded in one step to form an electrode composite material. When the resistance to kneading is relatively small, such as when a powdered ionic conductive resin is used, it is convenient to knead in one step in this way. For kneading, any suitable instrument capable of mechanically stirring, such as a mortar, can be used. At the time of any kneading, the material may be heated at a temperature equal to or higher than the softening temperature of the ion conductive resin to soften the ion conductive resin, if necessary, in order to facilitate the kneading. The heating temperature is preferably a temperature at which decomposition of the active material, the lithium salt, and the conductive auxiliary agent does not occur. For example, when PEO is used as the ionic conductive resin, the temperature is preferably 180 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and particularly preferably about 200 ° C. Even if the step of actively heating is not included, the ionic conductive resin can be softened to some extent by the heat generated by stirring. The volume ratio of the resin electrolyte binder in the electrode composite material is preferably 5 wt% or more and 50 wt% or less.

この電極複合材料をプレスにより集電材に結着させて、電極を形成する。このとき、固体電解質を基材として用い、その上で電極複合材料を成形してもよい。また、この電極形成の工程では、必要に応じて電極複合材料を加熱しても良い。この場合も、加熱温度は、イオン導電性樹脂の軟化温度以上の温度とするのが好ましい。加熱温度は、活物質、リチウム塩、導電助剤、固体電解質の分解が生じない温度であることが好ましい。例えば、イオン導電性樹脂としてPEOを用いた場合には180°C以上250°C以下の温度が好ましく、特に約200°Cが好ましい。この加熱工程は、例えば、活物質の隙間への樹脂電解質バインダーの拡散性の向上、電極の成形性の向上、集電材や固体電解質への電極複合材料の結着性の向上を目的として行うことができる。 This electrode composite material is bound to the current collector by a press to form an electrode. At this time, a solid electrolyte may be used as a base material, on which the electrode composite material may be molded. Further, in this electrode forming step, the electrode composite material may be heated if necessary. Also in this case, the heating temperature is preferably a temperature equal to or higher than the softening temperature of the ionic conductive resin. The heating temperature is preferably a temperature at which decomposition of the active material, the lithium salt, the conductive additive, and the solid electrolyte does not occur. For example, when PEO is used as the ionic conductive resin, the temperature is preferably 180 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and particularly preferably about 200 ° C. This heating step is performed for the purpose of improving the diffusibility of the resin electrolyte binder in the gaps between the active materials, improving the moldability of the electrode, and improving the binding property of the electrode composite material to the current collector or the solid electrolyte. Can be done.

上述の方法で作製した正極または負極は、対となる電極と電解質層と組み合わせることによりリチウムイオン二次電池を構成することができる。電池の具体的な形状・構造は特に限定されない。この電池は、電解質層に固体電解質を用いた全固体型リチウムイオン二次電池とすることができる。固体電解質は無機固体電解質としても有機固体電解質としてもよい。無機固体電解質としては、酸化物系と硫化物系の種々の電解質が知られている。酸化物系電解質としては、例えば、Li0.34La0.51TiO2.94、Li7La3Zr2O12、Li7La3Zr2-xTaxO12、Li4SiO4、Li3PO4-Li4SiO4系がある。硫化物系電解質としては、例えば、Li3PS4、Li7P3S11、Li10GeP2S12、Li2S-P2S5系、Li2S-SiS2系、Li2S-SiS2-Li3PO4系がある。 The positive electrode or the negative electrode produced by the above method can form a lithium ion secondary battery by combining a pair of electrodes and an electrolyte layer. The specific shape and structure of the battery are not particularly limited. This battery can be an all-solid-state lithium ion secondary battery using a solid electrolyte in the electrolyte layer. The solid electrolyte may be an inorganic solid electrolyte or an organic solid electrolyte. As the inorganic solid electrolyte, various oxide-based and sulfide-based electrolytes are known. Examples of oxide-based electrolytes include Li 0.34 La 0.51 TiO 2.94 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 7 La 3 Zr 2-x Ta x O 12 , Li 4 SiO 4 , Li 3 PO 4 -Li 4 There is a SiO 4 system. Examples of sulfide-based electrolytes include Li 3 PS 4 , Li 7 P 3 S 11 , Li 10 GeP2S 12 , Li 2 SP 2 S 5 series, Li 2 S-SiS 2 series, and Li 2 S-SiS 2 -Li. There are 3 PO 4 series.

以上説明した電極の製造方法は溶媒を用いず溶媒を揮発させる工程も不要であることから、安全かつ簡便に電極を製造できるという利点がある。 Since the electrode manufacturing method described above does not require a step of volatilizing the solvent without using a solvent, there is an advantage that the electrode can be manufactured safely and easily.

以上、本発明を具体的な実施形態で説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば本発明の目的を逸脱することなく様々な置換、改良、変更を施すことが可能である。 Although the present invention has been described above with specific embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and those skilled in the art can perform various substitutions, improvements, and the like without deviating from the object of the present invention. It is possible to make changes.

[作製例]
以下では、電極を作製した例といくつかの実験結果について述べる。メノウ乳鉢で、イオン導電性樹脂としてのPEO(ガム状)1.00gと、リチウム塩としてLiTFSI(関東化学製、粉末)0.36gとを30分間乾式混練して、樹脂電解質バインダーを形成した。この樹脂電解質バインダー0.3gと、活物質としてLCO(日本化学工業製、セルシードC10)に別途Nbコートを施したもの(粉末)0.7gと、導電助剤としてカーボンブラックの粉末(デンカ製、Li−400)を0.05gとを30分間乾式混練して、正極複合材料を作製した。Li7La3Zr2-xTaxO12の板状焼結体(豊島製作所製)を用意し、表面を#2000の紙やすりでやすり掛けした。得られた正極複合材料10mgをこのLi7La3Zr2-xTaxO12の板状焼結体とアルミニウム箔(8〜9.5mm径で穿孔)の間に挟み、ガラス板を用いてアルミニウム箔側からプレスすることにより、正極複合材料を延ばし広げるとともに固体電解質とアルミニウム箔に結着させ、正極を形成した。
[Production example]
In the following, examples of producing electrodes and some experimental results will be described. In an agate mortar, 1.00 g of PEO (gum-like) as an ionic conductive resin and 0.36 g of LiTFSI (powder manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) as a lithium salt were dry-kneaded for 30 minutes to form a resin electrolyte binder. 0.3 g of this resin electrolyte binder, 0.7 g of LCO (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd., Celseed C10) separately Nb-coated as an active material, and carbon black powder (manufactured by Denka, manufactured by Denka) as a conductive auxiliary agent. Li-400) was dry-kneaded with 0.05 g for 30 minutes to prepare a positive electrode composite material. A plate-shaped sintered body of Li 7 La 3 Zr 2-x Ta x O 12 (manufactured by Toshima Manufacturing Co., Ltd.) was prepared, and the surface was sanded with # 2000 sandpaper. 10 mg of the obtained positive electrode composite material was sandwiched between the plate-shaped sintered body of this Li 7 La 3 Zr 2-x Ta x O 12 and an aluminum foil (perforated with a diameter of 8 to 9.5 mm), and a glass plate was used. By pressing from the aluminum foil side, the positive electrode composite material was stretched and spread, and was bound to the solid electrolyte and the aluminum foil to form a positive electrode.

[実験1]
熱分析によって上記作製例で使用した各材料の熱安定性を調べた。具体的には、各材料に対してプログラム昇温を行いながら重量の変化を測定することにより分解の有無を調べた。各材料に分解が生じた温度は以下の通りである。
正極複合材料:300°C
PEO:300°C
PEO+LiTFSI:290°C
LCO:800°C以上
カーボンブラック:800°C以上
この結果から、200°Cあるいは250°Cまで加熱してもPEOや他の材料に重量の変化はなく、分解が起きないことが確認された。
[Experiment 1]
The thermal stability of each material used in the above production example was examined by thermal analysis. Specifically, the presence or absence of decomposition was investigated by measuring the change in weight while performing the program temperature rise for each material. The temperature at which decomposition occurred in each material is as follows.
Positive electrode composite material: 300 ° C
PEO: 300 ° C
PEO + LiTFSI: 290 ° C
LCO: 800 ° C or higher Carbon black: 800 ° C or higher From this result, it was confirmed that PEO and other materials did not change in weight even when heated to 200 ° C or 250 ° C, and decomposition did not occur. ..

[実験2]
PEOの溶融状態を調べるために上記作製例の正極複合材料を昇温しながら外観を観察した。その結果を下の表に示す。

表の通り、室温から150°Cでは溶融が見られなかったが、180°Cから250°Cまでは溶融が観察された。300°Cでは溶融が見られたが、同時に変色が観察された。また、200°Cで30分間保持しても変色などの大きな変化がないことが確認できた。
[Experiment 2]
In order to investigate the molten state of PEO, the appearance was observed while raising the temperature of the positive electrode composite material of the above-mentioned production example. The results are shown in the table below.

As shown in the table, no melting was observed from room temperature to 150 ° C, but melting was observed from 180 ° C to 250 ° C. Melting was observed at 300 ° C, but discoloration was also observed at the same time. In addition, it was confirmed that there was no significant change such as discoloration even when the mixture was held at 200 ° C for 30 minutes.

[実験3]
樹脂電解質バインダーの分散状態を調べるために、上記作製例の正極複合材料について加熱前後の元素分布を調べた。図1には加熱前の正極複合材料、図2にはこれを200°Cで30分間加熱したものについての結果を示す。図1、図2の上段左は正極複合材料の走査型電子顕微鏡写真である。他の4つの画像はエネルギー分散型X線分析装置によって測定した元素分布を明暗(高濃度ほど明るい)で表現したものであり、上段中央は炭素(C)、上段右は酸素(O)、下段左は硫黄(S)、下段右はコバルト(Co)の各元素についてのものである。図1と図2の比較からわかるように、加熱前は樹脂電解質バインダー由来の炭素と硫黄が偏在しており、活物質由来のコバルトの周囲に存在しない部分がある。これはリチウムイオンにとって高抵抗の原因になりうる。一方、加熱後は炭素と硫黄が活物質由来のコバルトの隙間を埋めるように全面に分布していることが確認された。したがって、混練時あるいはプレス時に温度範囲で加熱をすると、溶融した樹脂電解質バインダーが効果的に電極中に拡散されることが確認された。これにより、集電箔や固体電解質への結着性がより良好になると考えられる。また、樹脂電解質バインダーは粒子間に毛細管現象で効率よく拡散すると考えられるため、加熱を行わない場合と比べると、電池容量に寄与しない樹脂電解質バインダーの使用量を減らして電池のエネルギー密度を高めることができる。
[Experiment 3]
In order to investigate the dispersed state of the resin electrolyte binder, the element distribution before and after heating was investigated for the positive electrode composite material of the above-mentioned production example. FIG. 1 shows the results of the positive electrode composite material before heating, and FIG. 2 shows the results of heating the composite material at 200 ° C. for 30 minutes. The upper left of FIGS. 1 and 2 is a scanning electron micrograph of the positive electrode composite material. The other four images represent the element distribution measured by the energy dispersive X-ray analyzer in light and dark (the higher the concentration, the brighter). The upper center is carbon (C), the upper right is oxygen (O), and the lower is lower. The left is for sulfur (S) and the lower right is for cobalt (Co). As can be seen from the comparison between FIGS. 1 and 2, carbon and sulfur derived from the resin electrolyte binder are unevenly distributed before heating, and there is a portion that does not exist around the cobalt derived from the active material. This can cause high resistance for lithium ions. On the other hand, after heating, it was confirmed that carbon and sulfur were distributed over the entire surface so as to fill the gaps between cobalt derived from the active material. Therefore, it was confirmed that the molten resin electrolyte binder was effectively diffused into the electrode when heated in the temperature range during kneading or pressing. As a result, it is considered that the binding property to the current collector foil and the solid electrolyte becomes better. In addition, since the resin electrolyte binder is considered to diffuse efficiently between particles due to the capillary phenomenon, the amount of the resin electrolyte binder that does not contribute to the battery capacity should be reduced and the energy density of the battery should be increased as compared with the case where heating is not performed. Can be done.

[実験4]
上記の作製例で用いたPEOと、上記作製例で乾式混練したLiTFSIを含む樹脂電解質バインダーについて、それぞれイオン導電率を測定した。図3に示した結果にあるように、LiTFSIと混練することにより樹脂電解質バインダーのイオン導電率を高めることができることがわかった。
[Experiment 4]
The ionic conductivity of each of the PEO used in the above production example and the resin electrolyte binder containing LiTFSI dry-kneaded in the above production example was measured. As shown in the results shown in FIG. 3, it was found that the ionic conductivity of the resin electrolyte binder can be increased by kneading with LiTFSI.

[実験5]
上記の作製例でLi7La3Zr2-xTaxO12の板状焼結体の上に作製した正極を負極と組み合わせて全固体型リチウムイオン二次電池を作製した。負極は負極活物質としてのグラファイトと硫化物系固体電解質であるLi3PS4を従来の方法でプレスして成形することにより作製した。得られたリチウムイオン二次電池について充電試験を行ったところ、電池として一定の充電性能を有することが確認された。
[Experiment 5]
An all-solid-state lithium-ion secondary battery was produced by combining the positive electrode produced on the plate-shaped sintered body of Li 7 La 3 Zr 2-x Ta x O 12 in the above production example with the negative electrode. The negative electrode was manufactured by pressing graphite as a negative electrode active material and Li 3 PS 4 , which is a sulfide-based solid electrolyte, by a conventional method. When a charging test was conducted on the obtained lithium ion secondary battery, it was confirmed that the battery had a certain charging performance.

Claims (7)

リチウムイオン二次電池用の電極を製造する方法であって、
イオン導電性樹脂とリチウム塩を乾式混練して樹脂電解質バインダーを調製する工程と、
活物質と導電助剤と前記樹脂電解質バインダーとを乾式混練して電極複合材料を調製する工程と、
集電材に電極複合材料をプレスにより結着させる工程とを含む、方法。
A method of manufacturing electrodes for lithium-ion secondary batteries.
The process of preparing a resin electrolyte binder by dry-kneading an ionic conductive resin and a lithium salt,
A step of dry-kneading the active material, the conductive auxiliary agent, and the resin electrolyte binder to prepare an electrode composite material, and
A method comprising the step of binding an electrode composite material to a current collector by a press.
請求項1の方法であって、前記イオン導電性樹脂と前記リチウム塩とを乾式混練する工程と、前記活物質と前記導電助剤と前記樹脂電解質バインダーとを乾式混練する工程とが一つの混練工程として一度に行われる方法。 The method according to claim 1, wherein the step of dry-kneading the ionic conductive resin and the lithium salt and the step of dry-kneading the active material, the conductive auxiliary agent, and the resin electrolyte binder are one kneading. A method performed at once as a process. 請求項1または2の方法であって、前記樹脂電解質バインダーと前記電極複合材料の少なくとも一方を加熱する工程を含む方法。 The method according to claim 1 or 2, which comprises a step of heating at least one of the resin electrolyte binder and the electrode composite material. 請求項3の方法であって、前記プレスの工程において前記電極複合材料を加熱する方法。 The method according to claim 3, wherein the electrode composite material is heated in the pressing step. 請求項3の方法であって、前記加熱の工程における加熱温度が180°C以上250°C以下である方法。 The method according to claim 3, wherein the heating temperature in the heating step is 180 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. 請求項1から5のいずれかの方法であって、前記イオン導電性樹脂がポリエチレンオキシドである方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the ionic conductive resin is polyethylene oxide. 請求項1から6のいずれかの方法であって、前記リチウム塩がLiTFSIである方法。
The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the lithium salt is LiTFSI.
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