JP2023074702A - Negative electrode, non-aqueous electrolyte storage element, and method for manufacturing negative electrode - Google Patents

Negative electrode, non-aqueous electrolyte storage element, and method for manufacturing negative electrode Download PDF

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Abstract

To provide a negative electrode capable of reducing manufacturing costs while having an insulating layer composed of insulating particles.SOLUTION: A negative electrode according to an embodiment of the present invention includes a negative electrode base material, a negative electrode active material layer directly or indirectly laminated on the surface of the negative electrode substrate, and an insulating layer directly or indirectly laminated on the surface of the negative electrode active material layer, and the insulating layer includes insulating particles and a binder, and the insulating particles are coated with the binder.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、負極、非水電解質蓄電素子及び負極の製造方法に関する。 The present invention relates to a negative electrode, a non-aqueous electrolyte storage element, and a method for manufacturing a negative electrode.

特許文献1には、正極及び負極の少なくとも一方の集電体の上に、電極活物質とバインダとを造粒してなる電極合剤粒子により形成される電極合剤層を備え、正極と負極の間に、ポリオレフィン粒子を造粒してなるセパレータ粒子により形成されるセパレータ粒子層を有するリチウムイオン二次電池が記載されている。この態様によれば、活物質層としての電極合剤層とセパレータとしてのセパレータ粒子層とを粉体状に形成している。 In Patent Document 1, an electrode mixture layer formed of electrode mixture particles obtained by granulating an electrode active material and a binder is provided on at least one current collector of a positive electrode and a negative electrode. describes a lithium ion secondary battery having a separator particle layer formed by separator particles formed by granulating polyolefin particles between. According to this aspect, the electrode mixture layer as the active material layer and the separator particle layer as the separator are formed in powder form.

特開2014-41793号公報JP 2014-41793 A

本発明の目的は、絶縁粒子から構成される絶縁層を備えながら、製造コストが低減できる負極を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a negative electrode having an insulating layer composed of insulating particles and capable of reducing manufacturing costs.

本発明の一態様に係る負極は、負極基材と、上記負極基材の表面に直接又は間接に積層される負極活物質層と、上記負極活物質層の表面に直接又は間接に積層される絶縁層とを有し、上記絶縁層が絶縁粒子とバインダとを含み、上記絶縁粒子が上記バインダで被覆されている。 A negative electrode according to an aspect of the present invention includes a negative electrode substrate, a negative electrode active material layer directly or indirectly laminated on the surface of the negative electrode substrate, and a negative electrode active material layer directly or indirectly laminated on the surface of the negative electrode active material layer. an insulating layer, the insulating layer containing insulating particles and a binder, and the insulating particles being coated with the binder.

本発明の他の一態様に係る非水電解質蓄電素子は、正極と、負極とを備え、上記負極が、負極基材と、上記負極基材の表面に直接又は間接に積層される負極活物質層と、上記負極活物質層の表面に直接又は間接に積層される絶縁層とを有し、上記絶縁層が絶縁粒子とバインダとを含み、上記絶縁粒子が上記バインダで被覆されている。 A non-aqueous electrolyte energy storage element according to another aspect of the present invention includes a positive electrode and a negative electrode, and the negative electrode is a negative electrode substrate and a negative electrode active material laminated directly or indirectly on the surface of the negative electrode substrate. and an insulating layer laminated directly or indirectly on the surface of the negative electrode active material layer, the insulating layer containing insulating particles and a binder, and the insulating particles being coated with the binder.

本発明のさらに他の一態様に係る負極の製造方法は、負極基材の表面に直接又は間接に負極活物質層を積層することと、絶縁粒子及びバインダ粒子の混合体を上記負極活物質層の表面に直接又は間接に付着させることと、付着させた上記混合体を加熱することとを有する。 A method for manufacturing a negative electrode according to still another aspect of the present invention includes: laminating a negative electrode active material layer directly or indirectly on a surface of a negative electrode substrate; and heating the adhering mixture.

本発明の負極、非水電解質蓄電素子及び負極の製造方法では、絶縁粒子から構成される絶縁層を備える負極の製造コストを低減できる。 According to the negative electrode, the non-aqueous electrolyte storage element, and the negative electrode manufacturing method of the present invention, the manufacturing cost of the negative electrode provided with the insulating layer composed of the insulating particles can be reduced.

図1は、本発明の非水電解質蓄電素子の一実施形態を示す外観斜視図である。FIG. 1 is an external perspective view showing one embodiment of the non-aqueous electrolyte storage element of the present invention. 図2は、本発明の非水電解質蓄電素子の一実施形態を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a power storage device configured by assembling a plurality of non-aqueous electrolyte power storage elements according to an embodiment of the present invention.

初めに、本明細書によって開示される負極、非水電解質蓄電素子及び負極の製造方法の概要について説明する。 First, an overview of the negative electrode, the non-aqueous electrolyte storage element, and the method for manufacturing the negative electrode disclosed by the present specification will be described.

本発明の一態様に係る負極は、負極基材と、上記負極基材の表面に直接又は間接に積層される負極活物質層と、上記負極活物質層の表面に直接又は間接に積層される絶縁層とを有し、上記絶縁層が絶縁粒子とバインダとを含み、上記絶縁粒子が上記バインダで被覆されている。 A negative electrode according to an aspect of the present invention includes a negative electrode substrate, a negative electrode active material layer directly or indirectly laminated on the surface of the negative electrode substrate, and a negative electrode active material layer directly or indirectly laminated on the surface of the negative electrode active material layer. an insulating layer, the insulating layer containing insulating particles and a binder, and the insulating particles being coated with the binder.

この負極によれば、バインダで被覆された絶縁粒子を用いる。このため、負極活物質層の表面と絶縁粒子との間にバインダが存在する。このため、負極の製造時に加熱温度が低くともこのバインダが負極活物質層の表面と絶縁粒子とを密着させる。一方、絶縁粒子がバインダで被覆されていない場合は、両者の密着性を高めるためには、バインダを溶融させて流動度を高めることで、バインダを確実性高く負極活物質層の表面と絶縁粒子との間に存在させる必要があり、加熱温度を高めなければならない。つまり、この負極によれば、バインダで被覆された絶縁粒子を用いることにより、負極の製造時に加熱温度が低くとも絶縁層を負極活物質層の表面に密着させることができる。従って、負極の製造時に加熱に要するエネルギーを低減できるので、当該負極は、製造コストが低減される。 According to this negative electrode, insulating particles coated with a binder are used. Therefore, a binder exists between the surface of the negative electrode active material layer and the insulating particles. Therefore, even if the heating temperature is low when manufacturing the negative electrode, the binder allows the surface of the negative electrode active material layer and the insulating particles to adhere to each other. On the other hand, when the insulating particles are not coated with a binder, the binder must be melted to increase the fluidity in order to increase the adhesion between the two. and the heating temperature must be increased. That is, according to this negative electrode, by using the insulating particles coated with the binder, the insulating layer can be brought into close contact with the surface of the negative electrode active material layer even if the heating temperature is low when manufacturing the negative electrode. Therefore, since the energy required for heating can be reduced when manufacturing the negative electrode, the manufacturing cost of the negative electrode can be reduced.

ここで、上記負極活物質層が黒鉛を含んでもよい。 Here, the negative electrode active material layer may contain graphite.

黒鉛は熱伝導性が高い。このように上記負極活物質層に黒鉛を含めることで、絶縁層を形成する際に加熱し易くなり、結果として加熱温度をさらに下げられる。従って、当該負極の製造コストをさらに下げられる。 Graphite has high thermal conductivity. By including graphite in the negative electrode active material layer in this way, it becomes easier to heat when forming the insulating layer, and as a result, the heating temperature can be further lowered. Therefore, the manufacturing cost of the negative electrode can be further reduced.

また、上記バインダがフッ素樹脂を含んでもよい。 Moreover, the binder may contain a fluororesin.

バインダには非水電解質に溶け出さない性能が求められる。フッ素樹脂は、架橋しなくともこの非水電解質に溶け出さない性能が高い。また、フッ素樹脂を架橋しないことで、密着性を得るための加熱温度を下げられる。つまり、このように上記バインダにフッ素樹脂を含めることで、加熱温度が低くとも非水電解質に溶け出さない性能と密着性とを両立できる。 The binder is required to have a performance that does not dissolve into the non-aqueous electrolyte. The fluororesin has a high performance of not eluting into the non-aqueous electrolyte even without cross-linking. Also, by not cross-linking the fluororesin, the heating temperature for obtaining adhesion can be lowered. In other words, by including the fluororesin in the binder in this way, it is possible to achieve both the performance of not eluting into the non-aqueous electrolyte and the adhesion even when the heating temperature is low.

本発明の他の一態様に係る非水電解質蓄電素子は、正極と、負極とを備え、上記負極が、負極基材と、上記負極基材の表面に直接又は間接に積層される負極活物質層と、上記負極活物質層の表面に直接又は間接に積層される絶縁層とを有し、上記絶縁層が絶縁粒子とバインダとを含み、上記絶縁粒子が上記バインダで被覆されている。 A non-aqueous electrolyte energy storage element according to another aspect of the present invention includes a positive electrode and a negative electrode, and the negative electrode is a negative electrode substrate and a negative electrode active material laminated directly or indirectly on the surface of the negative electrode substrate. and an insulating layer laminated directly or indirectly on the surface of the negative electrode active material layer, the insulating layer containing insulating particles and a binder, and the insulating particles being coated with the binder.

この非水電解質蓄電素子によれば、負極が絶縁層を有し、上記絶縁層が絶縁粒子とバインダとを含み、上記絶縁粒子が上記バインダで被覆されている。上記負極によれば、バインダで被覆された絶縁粒子を用いることにより、負極の製造時に加熱温度が低くとも絶縁層を負極活物質層の表面に密着させることができる。従って、負極の製造時に加熱に要するエネルギーを低減できるので、当該非水電解質蓄電素子は、製造コストが低減される。 According to this non-aqueous electrolyte power storage element, the negative electrode has the insulating layer, the insulating layer contains the insulating particles and the binder, and the insulating particles are coated with the binder. According to the above negative electrode, by using the insulating particles coated with the binder, the insulating layer can be brought into close contact with the surface of the negative electrode active material layer even if the heating temperature is low when manufacturing the negative electrode. Therefore, the energy required for heating when manufacturing the negative electrode can be reduced, so that the manufacturing cost of the non-aqueous electrolyte storage element can be reduced.

本発明のさらに他の一態様に係る負極の製造方法は、負極基材の表面に直接又は間接に負極活物質層を積層することと、絶縁粒子及びバインダ粒子の混合体を上記負極活物質層の表面に直接又は間接に付着させることと、付着させた上記混合体を加熱することとを有する。 A method for manufacturing a negative electrode according to still another aspect of the present invention includes: laminating a negative electrode active material layer directly or indirectly on a surface of a negative electrode substrate; and heating the adhering mixture.

当該負極の製造方法によれば、絶縁粒子及びバインダ粒子の混合体を加熱することで、バインダで被覆された絶縁粒子が形成される。このため、このバインダで被覆された絶縁粒子により加熱温度が低くとも絶縁層を負極活物質層の表面に密着させることができる。従って、加熱に要するエネルギーを低減できるので、当該負極の製造方法は、製造コストが低減される。 According to the negative electrode manufacturing method, the insulating particles coated with the binder are formed by heating the mixture of the insulating particles and the binder particles. Therefore, the insulating particles coated with the binder can adhere the insulating layer to the surface of the negative electrode active material layer even at a low heating temperature. Therefore, since the energy required for heating can be reduced, the production cost of the negative electrode production method can be reduced.

ここで、上記負極活物質層の表面に直接又は間接に付着させた上記混合体を加熱する際、赤外線加熱を用いることが好ましい。このように赤外線加熱を用いることで、バインダ粒子が効率的に加熱されるので負極の製造時に加熱に要するエネルギーをさらに低減でき、製造コストがさらに低減される。 Here, it is preferable to use infrared heating when heating the mixture directly or indirectly attached to the surface of the negative electrode active material layer. By using infrared heating in this way, the binder particles are efficiently heated, so that the energy required for heating during manufacturing of the negative electrode can be further reduced, and the manufacturing cost can be further reduced.

本発明の一実施形態に係る負極、非水電解質蓄電素子及び負極の製造方法、並びにその他の実施形態について詳述する。なお、各実施形態に用いられる各構成部材(各構成要素)の名称は、背景技術に用いられる各構成部材(各構成要素)の名称とは異なる場合がある。 A negative electrode, a non-aqueous electrolyte storage element, a method for manufacturing a negative electrode, and other embodiments according to one embodiment of the present invention will be described in detail. Note that the name of each component (each component) used in each embodiment may be different from the name of each component (each component) used in the background art.

本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子(以下、単に「蓄電素子」ともいう。)は、正極と、負極と、非水電解質とを備える。蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池(以下、単に「二次電池」ともいう。)について説明する。 A non-aqueous electrolyte storage element (hereinafter also simply referred to as "storage element") according to one embodiment of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. A non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter also simply referred to as a “secondary battery”) will be described as an example of the storage element.

(負極)
負極は、負極基材と、上記負極基材の表面に直接又は間接に積層される負極活物質層と、上記負極活物質層の表面に直接又は間接に積層される絶縁層とを有する。
(negative electrode)
The negative electrode has a negative electrode substrate, a negative electrode active material layer directly or indirectly laminated on the surface of the negative electrode substrate, and an insulating layer directly or indirectly laminated on the surface of the negative electrode active material layer.

負極基材は、導電性を有する。「導電性」を有するか否かは、JIS-H-0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が10Ω・cm以下を閾値として判定する。 A negative electrode base material has electroconductivity. Whether or not the material has "conductivity" is determined using a volume resistivity of 10 7 Ω·cm or less measured according to JIS-H-0505 (1975) as a threshold.

負極基材の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、アルミニウム等の金属又はこれらの合金が用いられる。これらの中でも銅又は銅合金が好ましい。負極基材としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの観点から箔が好ましい。従って、負極基材としては銅箔又は銅合金箔が好ましい。銅箔の例としては、圧延銅箔、電解銅箔等が挙げられる。 As the material of the negative electrode base material, metals such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, and aluminum, or alloys thereof are used. Among these, copper or a copper alloy is preferred. Examples of negative electrode substrates include foils and vapor deposition films, and foils are preferred from the viewpoint of cost. Therefore, copper foil or copper alloy foil is preferable as the negative electrode substrate. Examples of copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil.

負極基材の平均厚さは、2μm以上35μm以下が好ましく、3μm以上30μm以下がより好ましく、4μm以上25μm以下がさらに好ましく、5μm以上20μm以下が特に好ましい。負極基材の平均厚さを上記の範囲とすることで、負極基材の強度を高めつつ、二次電池の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。「平均厚さ」とは、所定の面積の基材を打ち抜いた際の打ち抜き質量を、基材の真密度及び打ち抜き面積で除した値をいう。正極基材に対して「平均厚さ」を用いる場合にも同様に定義される。 The average thickness of the negative electrode substrate is preferably 2 μm or more and 35 μm or less, more preferably 3 μm or more and 30 μm or less, even more preferably 4 μm or more and 25 μm or less, and particularly preferably 5 μm or more and 20 μm or less. By setting the average thickness of the negative electrode substrate within the above range, the energy density per volume of the secondary battery can be increased while increasing the strength of the negative electrode substrate. "Average thickness" refers to a value obtained by dividing the punched mass when a substrate having a predetermined area is punched out by the true density and the punched area of the substrate. The same definition applies when using the "average thickness" for the positive electrode substrate.

負極基材の表面に負極活物質層が間接に積層される場合、負極は、負極基材と負極活物質層との間に配される中間層を有する。この中間層は、炭素粒子等の導電性を有する粒子を含むことで負極基材と負極活物質層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば、バインダ及び導電剤を含む。 When the negative electrode active material layer is indirectly laminated on the surface of the negative electrode substrate, the negative electrode has an intermediate layer arranged between the negative electrode substrate and the negative electrode active material layer. This intermediate layer reduces the contact resistance between the negative electrode substrate and the negative electrode active material layer by containing conductive particles such as carbon particles. The composition of the intermediate layer is not particularly limited, and includes, for example, a binder and a conductive agent.

負極活物質層は、負極活物質を含む。負極活物質層は、必要に応じて、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。 The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material. The negative electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, a filler, etc., as required.

負極活物層は、B、N、P、F、Cl、Br、I等の典型非金属元素、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Ge等の典型金属元素、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Ta、Hf、Nb、Sn、Sr、Ba、W等の遷移金属元素を負極活物質、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。 The negative electrode active material layer contains typical nonmetallic elements such as B, N, P, F, Cl, Br, and I; typical metal elements such as Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, and Ge; , Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Ta, Hf, Nb, Sn, Sr, Ba, W, etc. are used as negative electrode active materials, conductive agents, binders, and thickeners. You may contain as a component other than a sticky agent and a filler.

負極活物質としては、公知の負極活物質の中から適宜選択できる。リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材料が用いられる。負極活物質としては、例えば、金属Li;Si、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Ti酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;LiTi12、LiTiO2、TiNb等のチタン含有酸化物;ポリリン酸化合物;炭化ケイ素;黒鉛(グラファイト)、非黒鉛質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等の炭素材料等が挙げられる。これらの材料の中でも、黒鉛が好ましい。このように負極活物質層に黒鉛を含めることで、絶縁層を形成する際に加熱し易くなり、結果として加熱温度をさらに下げられる。従って、当該負極の製造コストをさらに下げられる。なお、負極活物質層においては、これら材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 The negative electrode active material can be appropriately selected from known negative electrode active materials. Materials capable of intercalating and deintercalating lithium ions are usually used as negative electrode active materials for lithium ion secondary batteries. Examples of the negative electrode active material include metal Li; metals or metalloids such as Si and Sn; metal oxides and metalloid oxides such as Si oxide, Ti oxide and Sn oxide; Li 4 Ti 5 O 12 ; Titanium-containing oxides such as LiTiO 2 and TiNb 2 O 7 ; polyphosphate compounds; silicon carbide; carbon materials such as graphite and non-graphitizable carbon (easily graphitizable carbon or non-graphitizable carbon) be done. Among these materials, graphite is preferred. By including graphite in the negative electrode active material layer in this way, it becomes easier to heat when forming the insulating layer, and as a result, the heating temperature can be further lowered. Therefore, the manufacturing cost of the negative electrode can be further reduced. In addition, in the negative electrode active material layer, one of these materials may be used alone, or two or more of them may be used in combination.

「非黒鉛質炭素」とは、充放電前又は放電状態においてX線回折法により決定される(002)面の平均格子面間隔(d002)が0.34nm以上0.42nm以下の炭素材料をいう。非黒鉛質炭素としては、難黒鉛化性炭素や、易黒鉛化性炭素が挙げられる。非黒鉛質炭素としては、例えば、樹脂由来の材料、石油ピッチまたは石油ピッチ由来の材料、石油コークスまたは石油コークス由来の材料、植物由来の材料、アルコール由来の材料等が挙げられる。 “Non-graphitic carbon” means a carbon material having an average lattice spacing (d 002 ) of the (002) plane determined by X-ray diffraction before charging/discharging or in a discharged state of 0.34 nm or more and 0.42 nm or less. say. Non-graphitizable carbon includes non-graphitizable carbon and graphitizable carbon. Examples of non-graphitic carbon include resin-derived materials, petroleum pitch or petroleum pitch-derived materials, petroleum coke or petroleum coke-derived materials, plant-derived materials, and alcohol-derived materials.

ここで、「放電状態」とは、負極活物質である炭素材料から、充放電に伴い吸蔵放出可能なリチウムイオンが十分に放出されるように放電された状態を意味する。例えば、負極活物質として炭素材料を含む負極を作用極として、金属Liを対極として用いた半電池において、開回路電圧が0.7V以上である状態である。 Here, the term “discharged state” means a state in which the carbon material, which is the negative electrode active material, is discharged such that lithium ions that can be intercalated and deintercalated are sufficiently released during charging and discharging. For example, in a half-cell using a negative electrode containing a carbon material as a negative electrode active material as a working electrode and metal Li as a counter electrode, the open circuit voltage is 0.7 V or higher.

「難黒鉛化性炭素」とは、上記d002が0.36nm以上0.42nm以下の炭素材料をいう。 The term “non-graphitizable carbon” refers to a carbon material having a d 002 of 0.36 nm or more and 0.42 nm or less.

「易黒鉛化性炭素」とは、上記d002が0.34nm以上0.36nm未満の炭素材料をいう。 “Graphitizable carbon” refers to a carbon material having a d 002 of 0.34 nm or more and less than 0.36 nm.

負極活物質の平均粒径は、例えば、1μm以上100μm以下とすることができる。負極活物質の平均粒径を上記下限以上とすることで、負極活物質の製造又は取り扱いが容易になる。負極活物質の平均粒径を上記上限以下とすることで、負極活物質層の電子伝導性が向上する。なお、負極活物質と他の材料との混合物を用いる場合、上記混合物の平均粒径を負極活物質の平均粒径とする。「平均粒径」とは、JIS-Z-8825(2013年)に準拠し、粒子を溶媒で希釈した希釈液に対しレーザ回折・散乱法により測定した粒径分布に基づき、JIS-Z-8819-2(2001年)に準拠し計算される体積基準積算分布が50%となる値を意味する。 The average particle size of the negative electrode active material can be, for example, 1 μm or more and 100 μm or less. By making the average particle size of the negative electrode active material equal to or greater than the above lower limit, the production or handling of the negative electrode active material is facilitated. By making the average particle size of the negative electrode active material equal to or less than the above upper limit, the electron conductivity of the negative electrode active material layer is improved. Note that when a mixture of the negative electrode active material and other materials is used, the average particle size of the mixture is taken as the average particle size of the negative electrode active material. "Average particle size" is based on JIS-Z-8825 (2013), based on the particle size distribution measured by a laser diffraction / scattering method for a diluted solution in which particles are diluted with a solvent, JIS-Z-8819 -2 (2001) means a value at which the volume-based integrated distribution calculated according to 50%.

粉体を所定の粒径で得るためには粉砕機や分級機等が用いられる。粉砕方法としては、例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、ジェットミル、カウンタージェットミル、旋回気流型ジェットミル又は篩等を用いる方法が挙げられる。粉砕時には水、あるいはヘキサン等の有機溶剤を共存させた湿式粉砕を用いることもできる。分級方法としては、篩や風力分級機等が、乾式、湿式ともに必要に応じて用いられる。 A pulverizer, a classifier, or the like is used to obtain powder having a predetermined particle size. Pulverization methods include, for example, methods using a mortar, ball mill, sand mill, vibrating ball mill, planetary ball mill, jet mill, counter jet mill, whirling jet mill, or sieve. At the time of pulverization, wet pulverization in which water or an organic solvent such as hexane is allowed to coexist can also be used. As a classification method, a sieve, an air classifier, or the like is used as necessary, both dry and wet.

負極活物質層における負極活物質の含有量は、60質量%以上99質量%以下が好ましく、90質量%以上98質量%以下がより好ましい。負極活物質の含有量を上記の範囲とすることで、負極活物質層の高エネルギー密度化と製造性を両立できる。 The content of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is preferably 60% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 98% by mass or less. By setting the content of the negative electrode active material within the above range, it is possible to achieve both high energy density and manufacturability of the negative electrode active material layer.

導電剤は、導電性を有する材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、例えば、炭素質材料、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。炭素質材料としては、黒鉛、非黒鉛質炭素、グラフェン系炭素等が挙げられる。非黒鉛質炭素としては、カーボンナノファイバー、ピッチ系炭素繊維、カーボンブラック等が挙げられる。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。グラフェン系炭素としては、グラフェン、カーボンナノチューブ(CNT)、フラーレン等が挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。導電剤としては、これらの材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、これらの材料を複合化して用いてもよい。例えば、カーボンブラックとCNTとを複合化した材料を用いてもよい。これらの中でも、電子伝導性及び塗工性の観点よりカーボンブラックが好ましく、中でもアセチレンブラックが好ましい。 The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material. Examples of such conductive agents include carbonaceous materials, metals, and conductive ceramics. Carbonaceous materials include graphite, non-graphitic carbon, graphene-based carbon, and the like. Examples of non-graphitic carbon include carbon nanofiber, pitch-based carbon fiber, and carbon black. Examples of carbon black include furnace black, acetylene black, and ketjen black. Graphene-based carbon includes graphene, carbon nanotube (CNT), fullerene, and the like. The shape of the conductive agent may be powdery, fibrous, or the like. As the conductive agent, one type of these materials may be used alone, or two or more types may be mixed and used. Also, these materials may be combined for use. For example, a composite material of carbon black and CNT may be used. Among these, carbon black is preferable from the viewpoint of electron conductivity and coatability, and acetylene black is particularly preferable.

負極活物質層における導電剤の含有量は、1質量%以上10質量%以下が好ましく、3質量%以上9質量%以下がより好ましい。導電剤の含有量を上記の範囲とすることで、二次電池のエネルギー密度を高めることができる。 The content of the conductive agent in the negative electrode active material layer is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 9% by mass or less. By setting the content of the conductive agent within the above range, the energy density of the secondary battery can be increased.

バインダとしては、例えば、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子等が挙げられる。 Binders include, for example, fluorine resins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyacryl, and polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfone Elastomers such as modified EPDM, styrene-butadiene rubber (SBR) and fluororubber; polysaccharide polymers and the like.

負極活物質層におけるバインダの含有量は、1質量%以上10質量%以下が好ましく、3質量%以上9質量%以下がより好ましい。バインダの含有量を上記の範囲とすることで、活物質を安定して保持することができる。 The content of the binder in the negative electrode active material layer is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 9% by mass or less. By setting the content of the binder within the above range, the active material can be stably retained.

増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。増粘剤がリチウム等と反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させてもよい。 Examples of thickeners include polysaccharide polymers such as carboxymethylcellulose (CMC) and methylcellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium or the like, the functional group may be previously deactivated by methylation or the like.

フィラーは、特に限定されない。フィラーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、二酸化ケイ素、アルミナ、二酸化チタン、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の無機酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、炭酸カルシウム等の炭酸塩、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性のイオン結晶、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。 A filler is not specifically limited. Fillers include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, inorganic oxides such as silicon dioxide, alumina, titanium dioxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide and aluminosilicate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, hydroxide Hydroxides such as aluminum, carbonates such as calcium carbonate, sparingly soluble ionic crystals such as calcium fluoride, barium fluoride, and barium sulfate, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, talc, montmorillonite, boehmite, zeolite, Mineral resource-derived substances such as apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite, bentonite, and mica, or artificial products thereof may be used.

(絶縁層)
絶縁層は、絶縁性を有する。絶縁層が「絶縁性」を有するとは、負極基材及び負極活物質層よりも導電性が低いことをいう。具体的には、絶縁層が「絶縁性」を有するとは、三菱化学アナリテック製低抵抗率計「Loresta EP MCP T360」の二探針プローブを、絶縁層又は絶縁層を備えない負極活物質層に押し当てることにより測定される絶縁層の表面抵抗が、絶縁層を備えない負極活物質層の表面抵抗の50倍以上であることを指す。
(insulating layer)
The insulating layer has insulating properties. That the insulating layer has “insulating properties” means that the conductivity is lower than that of the negative electrode substrate and the negative electrode active material layer. Specifically, the insulating layer has "insulating properties" means that the two-point probe of Mitsubishi Chemical Analytic Tech's low resistivity meter "Loresta EP MCP T360" is an insulating layer or a negative electrode active material without an insulating layer. It means that the surface resistance of the insulating layer measured by pressing against the layer is 50 times or more the surface resistance of the negative electrode active material layer without the insulating layer.

絶縁層の一部は、負極活物質層に覆われていない負極基材の表面にも積層されていてもよい。 A part of the insulating layer may also be laminated on the surface of the negative electrode substrate that is not covered with the negative electrode active material layer.

絶縁層は、絶縁粒子とバインダ(第2のバインダ)とを含む。これにより、絶縁性を発揮することができる。絶縁層は、絶縁粒子及びバインダ以外の他の成分が含有されていてもよい。 The insulating layer contains insulating particles and a binder (second binder). Thereby, insulation can be exhibited. The insulating layer may contain components other than the insulating particles and the binder.

絶縁粒子はバインダで被覆されている。上記バインダは、絶縁粒子同士に加え、絶縁粒子と負極活物質層とを結着させている。また、上記バインダは、負極活物質層には含まれていない。 The insulating particles are coated with a binder. The binder binds the insulating particles and the negative electrode active material layer in addition to the insulating particles. Moreover, the binder is not included in the negative electrode active material layer.

この絶縁層は、乾式塗工物として乾式塗工によって形成することが好ましい。乾式塗工とは、溶媒を用いない塗工方法をいう。湿式塗工では、粉体と溶媒とを混合してペースト状に調整したものを塗工するが、乾式塗工では、ペースト状にすることなく、粉体の状態で塗工する。上記絶縁層は、粉体塗料の硬化物であることが好ましい。絶縁層を乾式塗工、より好ましくは粉体塗装により形成することにより、負極活物質層の表面に直接又は間接に絶縁層が積層された負極を用いた蓄電素子の高率放電性能を高めることができる。 This insulating layer is preferably formed by dry coating as a dry coating. Dry coating refers to a coating method that does not use a solvent. In wet coating, a powder and a solvent are mixed to form a paste, which is then applied. In dry coating, a powder is applied without making a paste. The insulating layer is preferably a cured powder coating. To improve the high-rate discharge performance of a storage element using a negative electrode in which an insulating layer is laminated directly or indirectly on the surface of a negative electrode active material layer by forming the insulating layer by dry coating, more preferably powder coating. can be done.

絶縁粒子とは、絶縁性を有する粒子であり、無機粒子及び有機粒子のいずれであってもよいが、耐熱性などの点からは無機粒子が好ましい。無機粒子としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄等の無機酸化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の無機窒化物、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、炭酸リチウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ベーマイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、アルミノシリケート、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂、ガラス等を挙げることができる。これらの中でも、無機酸化物が好ましく、アルミナがより好ましい。 The insulating particles are particles having insulating properties, and may be either inorganic particles or organic particles, but inorganic particles are preferable from the viewpoint of heat resistance. Examples of inorganic particles include inorganic oxides such as silica, alumina, titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide and iron oxide; inorganic nitrides such as silicon nitride, titanium nitride and boron nitride; silicon carbide; Lithium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, potassium titanate, talc, kaolin clay, kaolinite, boehmite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amesite, bentonite, asbestos, aluminosilicate, calcium silicate , magnesium silicate, diatomaceous earth, silica sand, glass, and the like. Among these, inorganic oxides are preferred, and alumina is more preferred.

絶縁層において、絶縁粒子は層状に積層されていることが好ましい。絶縁粒子が層状に積層されているとは、断面視において、各絶縁粒子が直線的に配列され、1粒子の厚さで形成される層が、1又は複数層存在することをいう。絶縁粒子が層状に積層されているか否かは、絶縁層断面の電子顕微鏡での観察により判断することができる。絶縁粒子を層状に積層することにより、均質性に優れる絶縁層を形成することができ、絶縁層の厚さが薄くても絶縁性を確保することができる。 In the insulating layer, the insulating particles are preferably laminated in layers. The term “insulating particles are laminated in layers” means that, in a cross-sectional view, each insulating particle is linearly arranged, and there is one or more layers formed with a thickness of one particle. Whether or not the insulating particles are laminated in layers can be determined by observing the cross section of the insulating layer with an electron microscope. By laminating the insulating particles in layers, an insulating layer having excellent homogeneity can be formed, and the insulating properties can be ensured even if the thickness of the insulating layer is thin.

絶縁粒子は、単分散粒子であることが好ましい。これにより絶縁粒子が層状に積層された絶縁層を比較的容易に形成することができる。絶縁粒子の粒径の変動係数は、0.2以下が好ましく、0.12以下がより好ましい。なお、絶縁粒子の粒径の変動係数は、絶縁層の断面の電子顕微鏡画像から確認できる任意の20個の絶縁粒子の粒径から算出するものとする。また、絶縁粒子の粒径は、長径と短径(長径に直交する径)との平均値とする。上記変動係数の下限は特に限定されず0であってもよいが、通常0.01以上となる。 The insulating particles are preferably monodisperse particles. This makes it possible to relatively easily form an insulating layer in which insulating particles are laminated in layers. The variation coefficient of the particle size of the insulating particles is preferably 0.2 or less, more preferably 0.12 or less. Note that the variation coefficient of the particle size of the insulating particles is calculated from the particle sizes of 20 arbitrary insulating particles that can be confirmed from the electron microscope image of the cross section of the insulating layer. In addition, the particle size of the insulating particles is the average value of the major axis and the minor axis (diameter orthogonal to the major axis). The lower limit of the coefficient of variation is not particularly limited and may be 0, but is usually 0.01 or more.

絶縁粒子の平均粒径は、0.5μm以上10μm以下が好ましく、1μm以上5μm以下がより好ましい。絶縁粒子の平均粒径を上記の範囲とすることで、十分な絶縁性を維持しつつ、非水電解質浸透性をより高めることができる。なお、絶縁粒子の平均粒径は、上記絶縁粒子の粒径の変動係数の算出に用いた20個の絶縁粒子の粒径の平均値とする。 The average particle size of the insulating particles is preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less, more preferably 1 μm or more and 5 μm or less. By setting the average particle diameter of the insulating particles within the above range, it is possible to further increase the non-aqueous electrolyte permeability while maintaining sufficient insulating properties. The average particle size of the insulating particles is the average value of the particle sizes of 20 insulating particles used for calculating the coefficient of variation of the particle size of the insulating particles.

上記バインダ(第2のバインダ)は、絶縁粒子等を固定でき、かつ使用範囲で電気化学的に安定であるものが、通常用いられる。上記バインダとしては、負極活物質層に含まれるバインダとして例示したものと同様のものを挙げることができる。これらの中でも、耐熱性等の観点から、フッ素樹脂を含むことが好ましく、PVDFを含むことがより好ましい。このように上記バインダにフッ素樹脂を含めることで、架橋しなくとも非水電解質に溶け出さない性能を高められる。さらに、当該負極は、絶縁層を形成する際の加熱温度が低くとも非水電解質に溶け出さない性能と密着性とを両立できる。なお、負極活物質層中のバインダ(第1のバインダ)と、絶縁層中のバインダ(第2のバインダ)とは、同種であっても異種であってもよい。 As the binder (second binder), a binder that can fix insulating particles and the like and that is electrochemically stable within the range of use is usually used. As the binder, the same binders as those exemplified as the binder contained in the negative electrode active material layer can be used. Among these, from the viewpoint of heat resistance, etc., it is preferable to contain a fluororesin, and it is more preferable to contain PVDF. By including the fluororesin in the binder in this way, it is possible to improve the performance of not eluting into the non-aqueous electrolyte without cross-linking. Furthermore, the negative electrode can achieve both the performance of preventing elution into the non-aqueous electrolyte and adhesion even when the heating temperature for forming the insulating layer is low. The binder (first binder) in the negative electrode active material layer and the binder (second binder) in the insulating layer may be of the same type or different types.

絶縁層における上記バインダの含有率としては、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましく、12質量%以上35質量%以下がさらに好ましい。絶縁層における上記バインダの含有率を上記の範囲とすることで、絶縁層の密着性を保持しつつ、絶縁粒子間に適度な空隙を確保することができる。 The content of the binder in the insulating layer is preferably 5% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 40% by mass or less, and even more preferably 12% by mass or more and 35% by mass or less. By setting the content of the binder in the insulating layer within the above range, it is possible to secure appropriate voids between the insulating particles while maintaining the adhesiveness of the insulating layer.

絶縁層の密着性を考慮した場合、絶縁層における上記バインダの好ましい含有率は、絶縁層における絶縁粒子の種類や平均粒径等によって適宜選択され得る。例えば、絶縁粒子がアルミナである場合、上記バインダの含有率は、5質量%以上25質量%以下が好ましく、8質量%以上15質量%以下がより好ましい。上記アルミナとしては平均粒径2μm以上4μm以下のものを好適に用いることができる。また、絶縁粒子がベーマイトである場合、上記バインダの含有率は、20質量%以上40質量%以下が好ましく、25質量%以上35質量%以下がより好ましい。上記ベーマイトとしては平均粒径1μm以上3μm以下のものを好適に用いることができる。 Considering the adhesion of the insulating layer, the preferable content of the binder in the insulating layer can be appropriately selected according to the type and average particle size of the insulating particles in the insulating layer. For example, when the insulating particles are alumina, the binder content is preferably 5% by mass or more and 25% by mass or less, more preferably 8% by mass or more and 15% by mass or less. As the above alumina, one having an average particle size of 2 μm or more and 4 μm or less can be preferably used. When the insulating particles are boehmite, the binder content is preferably 20% by mass or more and 40% by mass or less, more preferably 25% by mass or more and 35% by mass or less. Boehmite having an average particle size of 1 μm or more and 3 μm or less can be preferably used as the boehmite.

絶縁層におけるバインダ(第2のバインダ)の含有率が、負極活物質層におけるバインダ(第1のバインダ)の含有率よりも大きいことが好ましい。この含有率の差は、1質量%以上50質量%以下が好ましく、2質量%以上20質量%以下がより好ましく、3質量%以上10質量%以下がさらに好ましく、4質量%以上6質量%以下が特に好ましい。上記含有率の差を上記の範囲とすることで、負極活物質層の良好な多孔質状態、ひいては良好な非水電解質浸透性が確保され、蓄電素子の高率放電性能を高めることができる。 The content of the binder (second binder) in the insulating layer is preferably higher than the content of the binder (first binder) in the negative electrode active material layer. The difference in content is preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 20% by mass or less, further preferably 3% by mass or more and 10% by mass or less, and 4% by mass or more and 6% by mass or less. is particularly preferred. By setting the content rate difference within the above range, a good porous state of the negative electrode active material layer and, in turn, good non-aqueous electrolyte permeability can be ensured, and the high-rate discharge performance of the electric storage element can be enhanced.

絶縁層の平均厚さは、3μm以上30μm以下が好ましく、6μm以上20μm以下がより好ましく、7μm以上16μm以下がさらに好ましい。絶縁層の平均厚さを上記の範囲とすることで、絶縁性を維持しつつ、蓄電素子の薄型化、エネルギー密度向上等を達成することができる。 The average thickness of the insulating layer is preferably 3 μm or more and 30 μm or less, more preferably 6 μm or more and 20 μm or less, and even more preferably 7 μm or more and 16 μm or less. By setting the average thickness of the insulating layer within the above range, it is possible to reduce the thickness of the electric storage element, improve the energy density, etc. while maintaining the insulating properties.

絶縁層の多孔度は、5体積%以上70体積%以下が好ましく、10体積%以上65体積%以下が好ましく、15体積%以上35体積%以下がさらに好ましい。絶縁層の多孔度を上記の範囲とすることで、絶縁層の密着性を保持しつつ、非水電解質浸透性を確保して蓄電素子の高率放電性能を高めることができる。ここで、絶縁層の多孔度とは、以下の式によって求められる値である。
多孔度(%)=(絶縁層の空孔体積/絶縁層の容積)×100
なお、絶縁層の空孔体積は、水銀ポロシメーターを用いた水銀圧入法により測定される。
The porosity of the insulating layer is preferably 5% to 70% by volume, preferably 10% to 65% by volume, and more preferably 15% to 35% by volume. By setting the porosity of the insulating layer within the above range, the non-aqueous electrolyte permeability can be ensured while maintaining the adhesion of the insulating layer, and the high-rate discharge performance of the electric storage element can be enhanced. Here, the porosity of the insulating layer is a value obtained by the following formula.
Porosity (%) = (void volume of insulating layer/volume of insulating layer) x 100
The pore volume of the insulating layer is measured by a mercury intrusion method using a mercury porosimeter.

絶縁粒子とバインダとは複合体を構成していてもよい。上記複合体は、いわゆるコアシェル構造を有し、絶縁粒子から構成されるコア部と、このコア部を被覆するバインダから構成されるシェル部とを含む。つまり、絶縁層は上記複合体が結着した状態で構成されていてもよい。 The insulating particles and the binder may form a composite. The composite has a so-called core-shell structure, and includes a core composed of insulating particles and a shell composed of a binder covering the core. That is, the insulating layer may be configured in a state in which the composite is bound.

絶縁粒子とバインダとが複合体を構成している場合、バインダから構成されるシェル部の平均被覆厚さは0.4μm以上1μm以下が好ましい。シェル部の平均被覆厚さを上記の範囲とすることで、絶縁粒子の脱離を抑制しつつ、十分な絶縁性を維持できる。シェル部の平均被覆厚さは、以下の手順で測定できる。まず、絶縁層の無作為に抽出した箇所について、外表面近傍の断面の電子線マイクロアナライザー(EPMA)による元素分布分析画像(倍率:8000倍、分析範囲:30μm×30μm)を取得し、この画像から複合体のコア部(絶縁粒子)とシェル部(バインダ)との領域を判別する。次に、上記画像内で絶縁層の最外側に存在する複合体から、粒径が大きい順に5つの複合体を選択する。上記5つの複合体の絶縁層の外表面におけるシェル部の厚さを測定し、その平均値をシェル部の平均被覆厚さとする。 When the insulating particles and the binder constitute a composite, the average coating thickness of the shell portion composed of the binder is preferably 0.4 μm or more and 1 μm or less. By setting the average coating thickness of the shell portion within the above range, it is possible to maintain sufficient insulation while suppressing detachment of the insulating particles. The average coating thickness of the shell portion can be measured by the following procedure. First, an element distribution analysis image (magnification: 8000 times, analysis range: 30 μm × 30 μm) of a cross section near the outer surface of the insulating layer was obtained by an electron probe microanalyzer (EPMA). The regions of the core portion (insulating particles) and the shell portion (binder) of the composite are determined from . Next, five composites are selected in descending order of particle size from the composites present on the outermost side of the insulating layer in the image. The thickness of the shell portion on the outer surface of the insulating layer of the above five composites is measured, and the average value is taken as the average coating thickness of the shell portion.

上記複合体において、シェル部の平均被覆厚さの変動係数は、0.35以下が好ましく、0.30以下がより好ましい。シェル部の平均被覆厚さの変動係数を上記上限以下とすることで、絶縁性に優れ、かつ、絶縁粒子の脱離が抑制された絶縁層を形成することができる。なお、上記変動係数の下限は特に限定されず0であってもよいが、通常0.01以上となる。 In the composite, the variation coefficient of the average coating thickness of the shell portion is preferably 0.35 or less, more preferably 0.30 or less. By setting the coefficient of variation of the average coating thickness of the shell portion to the above upper limit or less, it is possible to form an insulating layer that is excellent in insulating properties and in which detachment of insulating particles is suppressed. The lower limit of the coefficient of variation is not particularly limited and may be 0, but is usually 0.01 or more.

上記複合体における上記シェル部によるコア部表面の被覆率としては、80面積%以上が好ましく、90面積%以上がより好ましく、95面積%以上がさら好ましい。上記シェル部によるコア部表面の被覆率を上記下限以上とすることで、絶縁粒子の脱離を抑制できる。なお、上記被覆率の上限は特に限定されず100面積%であってもよい。 The coverage of the surface of the core portion by the shell portion in the composite is preferably 80 area % or more, more preferably 90 area % or more, and even more preferably 95 area % or more. Detachment of the insulating particles can be suppressed by setting the coverage of the surface of the core portion by the shell portion to be equal to or higher than the lower limit. The upper limit of the coverage rate is not particularly limited, and may be 100 area %.

上記複合体におけるコア部の平均粒径に対する上記シェル部の厚さの比(シェル部の厚さ/コア部の平均粒径)は、0.05以上0.4以下が好ましく、0.08以上0.25以下がより好ましい。上記比を上記の範囲とすることで、絶縁層が厚くなり過ぎることを抑止しつつ、絶縁粒子の脱離を防止することができる。 The ratio of the thickness of the shell portion to the average particle size of the core portion in the composite (thickness of shell portion/average particle size of core portion) is preferably 0.05 or more and 0.4 or less, and 0.08 or more. 0.25 or less is more preferable. By setting the above ratio within the above range, it is possible to prevent the insulating particles from being detached while preventing the insulating layer from becoming too thick.

(負極の製造方法)
当該負極は、以下の製造方法により製造することができる。すなわち、本発明の一実施形態に係る負極の製造方法は、負極基材の表面に直接又は間接に負極活物質層を積層すること(負極活物質層積層工程)と、絶縁粒子及びバインダ粒子の混合体を上記負極活物質層の表面に直接又は間接に付着させること(付着工程)と、付着させた上記混合体を加熱すること(加熱工程)とを有する。
(Manufacturing method of negative electrode)
The negative electrode can be manufactured by the following manufacturing method. That is, the method for manufacturing a negative electrode according to an embodiment of the present invention comprises: directly or indirectly laminating a negative electrode active material layer on the surface of a negative electrode base material (negative electrode active material layer laminating step); The method includes directly or indirectly attaching the mixture to the surface of the negative electrode active material layer (adhering step) and heating the attached mixture (heating step).

負極活物質層積層工程では、負極基材の表面に直接又は間接に負極活物質層を積層する。負極活物質層は、公知の方法により形成することができる。例えば、負極活物質層を構成する成分を水や有機溶媒で分散させた負極合剤ペーストを塗工し、乾燥させることで負極活物質層を形成することができる。 In the negative electrode active material layer laminating step, the negative electrode active material layer is laminated directly or indirectly on the surface of the negative electrode substrate. A negative electrode active material layer can be formed by a known method. For example, the negative electrode active material layer can be formed by applying a negative electrode mixture paste in which components constituting the negative electrode active material layer are dispersed in water or an organic solvent, and drying the paste.

当該負極の製造方法では、付着工程及び加熱工程により絶縁層を積層する。この絶縁層の積層は乾式塗工によることが好ましい。 In the manufacturing method of the negative electrode, the insulating layer is laminated by the adhesion process and the heating process. Lamination of this insulating layer is preferably carried out by dry coating.

付着工程では、絶縁粒子及びバインダ粒子の混合体を上記負極活物質層の表面に直接又は間接に付着させる。 In the adhering step, a mixture of insulating particles and binder particles is directly or indirectly adhered to the surface of the negative electrode active material layer.

上記混合体としては、絶縁粒子及びバインダ粒子を単純に混ぜ合わせたもののほか、絶縁粒子及びバインダ粒子をこの絶縁粒子の周りに付着させ複合粒子としたもの、絶縁粒子から構成されるコア部と、バインダ粒子から構成されるシェル部とを含むコアシェル粒子を用いることができる。このうち、複合粒子又はコアシェル粒子を用いることが好ましく、複合粒子を用いることがさらに好ましい。複合粒子やコアシェル粒子を用いることにより、負極活物質層の表面と絶縁粒子との間にバインダをより確実に存在させることができるので、負極の製造時に加熱温度が低くとも絶縁層を負極活物質層の表面に密着させ易い。また、絶縁粒子の表面に選択的にバインダ粒子を存在させた複合粒子を用いることにより、絶縁粒子間の空隙に存在するバインダを低減して、絶縁粒子間の空間を確保することができ、絶縁層中の非水電解質浸透性がより良好になる。 As the mixture, in addition to a simple mixture of the insulating particles and the binder particles, a composite particle formed by attaching the insulating particles and the binder particles around the insulating particles, a core composed of the insulating particles, Core-shell particles including a shell portion composed of binder particles can be used. Among these, it is preferable to use composite particles or core-shell particles, and it is more preferable to use composite particles. By using composite particles or core-shell particles, the binder can be more reliably present between the surface of the negative electrode active material layer and the insulating particles. Easy to adhere to the surface of the layer. In addition, by using composite particles in which binder particles are selectively present on the surfaces of the insulating particles, the amount of binder existing in the gaps between the insulating particles can be reduced, and the spaces between the insulating particles can be secured. Better non-aqueous electrolyte permeability in the layer.

上記複合粒子は、例えば、絶縁粒子とバインダ粒子とを回転羽根を備える攪拌機に投入し、これらの粒子を攪拌混合することにより得られる。この方法では、絶縁粒子とバインダ粒子との間に摩擦帯電が生じ、絶縁粒子の表面にバインダ粒子が配置した複合粒子が得られる。また、上記複合粒子を用いる場合、後述する加熱工程での加熱によりバインダが絶縁粒子を被覆したコアシェル構造を有する複合体が形成される。 The composite particles can be obtained, for example, by putting insulating particles and binder particles into a stirrer equipped with rotating blades and stirring and mixing these particles. In this method, triboelectrification occurs between the insulating particles and the binder particles, and composite particles in which the binder particles are arranged on the surfaces of the insulating particles are obtained. When the composite particles are used, a composite having a core-shell structure in which the insulating particles are coated with the binder is formed by heating in the heating step described later.

混合体の負極活物質層の表面への付着には、混合体をエアーフローフィーダーや振動フィーダー等の各種フィーダーを用いて負極活物質層の表面に噴霧(散布)する方法を用いることができる。なお、噴霧の際、混合体を静電気で帯電させておく静電塗装法を採用することができる。静電塗装法を用いることで、より均一性が高く、絶縁粒子が層状に積層された絶縁層を効率的に形成することができ、絶縁層の厚さの変動係数が小さい安定した絶縁層を形成することができる。 For the adhesion of the mixture to the surface of the negative electrode active material layer, a method of spraying (dispersing) the mixture onto the surface of the negative electrode active material layer using various feeders such as an air flow feeder and a vibration feeder can be used. In addition, an electrostatic coating method can be employed in which the mixture is charged with static electricity during spraying. By using the electrostatic coating method, it is possible to efficiently form an insulating layer in which insulating particles are laminated in layers with higher uniformity, and a stable insulating layer with a small coefficient of variation in the thickness of the insulating layer can be obtained. can be formed.

加熱工程では、負極活物質層の表面に直接又は間接に付着させた上記混合体を加熱する。この加熱工程は、付着工程後に行ってもよく、付着工程と同時に行ってもよい。 In the heating step, the mixture directly or indirectly attached to the surface of the negative electrode active material layer is heated. This heating step may be performed after the deposition step, or may be performed simultaneously with the deposition step.

この加熱により、バインダ粒子を溶融させて、バインダで被覆された絶縁粒子を得る。また、バインダ粒子の融着により、隣接する絶縁粒子同士に加え、絶縁粒子と負極活物質層とが結着され、負極活物質層の表面に直接又は間接に積層された絶縁層が形成される。 This heating melts the binder particles to obtain binder-coated insulating particles. In addition, the fusion of the binder particles binds the insulating particles and the negative electrode active material layer in addition to the adjacent insulating particles, forming an insulating layer directly or indirectly laminated on the surface of the negative electrode active material layer. .

加熱工程での加熱温度は、150℃以上250℃以下が好ましく、150℃以上225℃以下がより好ましい。加熱温度を上記の範囲とすることで、負極の製造時に加熱に要するエネルギーを低減でき、当該負極の製造コストを低減できる。 The heating temperature in the heating step is preferably 150° C. or higher and 250° C. or lower, more preferably 150° C. or higher and 225° C. or lower. By setting the heating temperature within the above range, the energy required for heating in manufacturing the negative electrode can be reduced, and the manufacturing cost of the negative electrode can be reduced.

また、付着させた混合体を加熱する際、赤外線加熱を用いることが好ましい。このように赤外線加熱を用いることで、バインダ粒子が効率的に加熱されるので負極の製造時に加熱に要するエネルギーをさらに低減でき、製造コストがさらに低減される。 Moreover, when heating the adhering mixture, it is preferable to use infrared heating. By using infrared heating in this way, the binder particles are efficiently heated, so that the energy required for heating during manufacturing of the negative electrode can be further reduced, and the manufacturing cost can be further reduced.

積層された絶縁層は、プレス機又はローラーによってプレスすることにより、所定の厚さ寸法に成型してもよい。なお、塗工時に絶縁層の厚さ寸法を十分に設定可能な場合には、このプレス工程は省略してもよい。 The laminated insulating layer may be molded to a predetermined thickness by pressing with a press or rollers. Note that this pressing step may be omitted if the thickness of the insulating layer can be sufficiently set during coating.

(正極)
正極は、正極基材と、この正極基材に直接又は中間層を介して配される正極活物質層とを有する。中間層の構成は特に限定されず、例えば上記負極で例示した構成から選択することができる。
(positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode active material layer disposed directly on the positive electrode base material or via an intermediate layer. The structure of the intermediate layer is not particularly limited, and can be selected from, for example, the structures exemplified for the negative electrode.

正極基材は、導電性を有する。 A positive electrode base material has electroconductivity.

正極基材の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はこれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ、及びコストの観点からアルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。正極基材としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの観点から箔が好ましい。したがって、正極基材としてはアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔が好ましい。アルミニウム又はアルミニウム合金としては、JIS-H-4000(2014年)に規定されるA1085、A3003等が例示できる。 As the material for the positive electrode substrate, metals such as aluminum, titanium, tantalum and stainless steel, or alloys thereof are used. Among these, aluminum or an aluminum alloy is preferable from the viewpoint of potential resistance, high conductivity, and cost. Examples of positive electrode substrates include foils and deposited films, and foils are preferred from the viewpoint of cost. Therefore, aluminum foil or aluminum alloy foil is preferable as the positive electrode substrate. Examples of aluminum or aluminum alloy include A1085 and A3003 defined in JIS-H-4000 (2014).

正極基材の平均厚さは、3μm以上50μm以下が好ましく、5μm以上40μm以下がより好ましく、8μm以上30μm以下がさらに好ましく、10μm以上25μm以下が特に好ましい。正極基材の平均厚さを上記の範囲とすることで、正極基材の強度を高めつつ、二次電池の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。 The average thickness of the positive electrode substrate is preferably 3 μm or more and 50 μm or less, more preferably 5 μm or more and 40 μm or less, even more preferably 8 μm or more and 30 μm or less, and particularly preferably 10 μm or more and 25 μm or less. By setting the average thickness of the positive electrode substrate within the above range, the energy density per volume of the secondary battery can be increased while increasing the strength of the positive electrode substrate.

正極活物質層は、正極活物質を含む。正極活物質層は、必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分は、上記負極で例示した材料から選択できる。 The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material. The positive electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, a filler, etc., as required. Optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler can be selected from the materials exemplified for the negative electrode.

正極活物質としては、公知の正極活物質の中から適宜選択できる。リチウムイオン二次電池用の正極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材料が用いられる。正極活物質としては、例えば、α-NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、ポリアニオン化合物、カルコゲン化合物、硫黄等が挙げられる。α-NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、例えば、Li[LiNi1-x]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγCo(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiCo(1-x)]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγMn(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiNiγMnβCo(1-x-γ-β]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)、Li[LiNiγCoβAl(1-x-γ-β]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)等が挙げられる。スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、LiMn,LiNiγMn(2-γ)等が挙げられる。ポリアニオン化合物として、LiFePO,LiMnPO,LiNiPO,LiCoPO,Li(PO,LiMnSiO,LiCoPOF等が挙げられる。カルコゲン化合物として、二硫化チタン、二硫化モリブデン、二酸化モリブデン等が挙げられる。これらの材料中の原子又はポリアニオンは、他の元素からなる原子又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。これらの材料は表面が他の材料で被覆されていてもよい。正極活物質層においては、これら材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 The positive electrode active material can be appropriately selected from known positive electrode active materials. As a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, a material capable of intercalating and deintercalating lithium ions is usually used. Examples of positive electrode active materials include lithium-transition metal composite oxides having an α-NaFeO 2 type crystal structure, lithium-transition metal composite oxides having a spinel-type crystal structure, polyanion compounds, chalcogen compounds, and sulfur. Li[Li x Ni 1 -x ]O 2 (0≦x<0.5), Li[Li x Ni γ Co (1− x−γ) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ<1), Li[Li x Co (1−x) ]O 2 (0≦x<0.5), Li[Li x Ni γ Mn (1-x-γ) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ<1), Li[Li x Ni γ Mn β Co (1-x-γ-β ]O 2 ( 0≦x<0.5, 0<γ, 0<β, 0.5<γ+β<1), Li[Li x Ni γ Co β Al (1-x-γ-β ]O 2 (0≦x< 0.5, 0<γ, 0<β, 0.5<γ+β<1), etc. Examples of lithium transition metal composite oxides having a spinel crystal structure include Li x Mn 2 O 4 and Li x Ni γ. Mn (2-γ) O 4 etc. Polyanion compounds include LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoPO 4 F etc. Chalcogen compounds include titanium disulfide, molybdenum disulfide, molybdenum dioxide, etc. Atoms or polyanions in these materials are partially substituted with atoms or anion species of other elements. The surface of these materials may be coated with another material.In the positive electrode active material layer, one of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be used in combination. good.

正極活物質の平均粒径は、例えば、0.1μm以上20μm以下とすることが好ましい。正極活物質の平均粒径を上記下限以上とすることで、正極活物質の製造又は取り扱いが容易になる。正極活物質の平均粒径を上記上限以下とすることで、正極活物質層の電子伝導性が向上する。粉体を所定の粒径で得るためには粉砕機や分級機等が用いられる。粉砕方法及び粉級方法は、例えば、上記負極で例示した方法から選択できる。 The average particle size of the positive electrode active material is preferably, for example, 0.1 μm or more and 20 μm or less. By making the average particle size of the positive electrode active material equal to or more than the above lower limit, manufacturing or handling of the positive electrode active material becomes easy. By setting the average particle size of the positive electrode active material to the above upper limit or less, the electron conductivity of the positive electrode active material layer is improved. A pulverizer, a classifier, or the like is used to obtain powder having a predetermined particle size. The pulverization method and the powder class method can be selected from, for example, the methods exemplified for the negative electrode.

正極活物質層における正極活物質の含有量は、50質量%以上99質量%以下が好ましく、70質量%以上98質量%以下がより好ましく、80質量%以上95質量%以下がさらに好ましい。正極活物質の含有量を上記の範囲とすることで、正極活物質層の高エネルギー密度化と製造性を両立できる。 The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 50% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 70% by mass or more and 98% by mass or less, and even more preferably 80% by mass or more and 95% by mass or less. By setting the content of the positive electrode active material within the above range, it is possible to achieve both high energy density and manufacturability of the positive electrode active material layer.

正極活物層は、B、N、P、F、Cl、Br、I等の典型非金属元素、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Ge等の典型金属元素、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Nb、Sn、Sr、Ba、W等の遷移金属元素を正極活物質、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。 The positive electrode active material layer contains typical nonmetallic elements such as B, N, P, F, Cl, Br, and I; typical metal elements such as Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, and Ge; , Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Nb, Sn, Sr, Ba, W, etc. are used as positive electrode active materials, conductive agents, binders, thickeners, fillers. It may be contained as a component other than

(非水電解質)
非水電解質としては、公知の非水電解質の中から適宜選択できる。非水電解質には、非水電解液を用いてもよい。非水電解液は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解されている電解質塩とを含む。
(Non-aqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte can be appropriately selected from known non-aqueous electrolytes. A non-aqueous electrolyte may be used as the non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in this non-aqueous solvent.

非水溶媒としては、公知の非水溶媒の中から適宜選択できる。非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、カルボン酸エステル、リン酸エステル、スルホン酸エステル、エーテル、アミド、ニトリル等が挙げられる。非水溶媒として、これらの化合物に含まれる水素原子の一部がハロゲンに置換されたものを用いてもよい。 The non-aqueous solvent can be appropriately selected from known non-aqueous solvents. Non-aqueous solvents include cyclic carbonates, chain carbonates, carboxylic acid esters, phosphoric acid esters, sulfonic acid esters, ethers, amides, nitriles and the like. As the non-aqueous solvent, those in which some of the hydrogen atoms contained in these compounds are substituted with halogens may be used.

環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、クロロエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、スチレンカーボネート、1-フェニルビニレンカーボネート、1,2-ジフェニルビニレンカーボネート等が挙げられる。これらの中でもECが好ましい。 Cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), vinylethylene carbonate (VEC), chloroethylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), and difluoroethylene carbonate. (DFEC), styrene carbonate, 1-phenylvinylene carbonate, 1,2-diphenylvinylene carbonate and the like. Among these, EC is preferred.

鎖状カーボネートとしては、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)、ジフェニルカーボネート、トリフルオロエチルメチルカーボネート、ビス(トリフルオロエチル)カーボネート等が挙げられる。これらの中でもEMCが好ましい。 Chain carbonates include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), diphenyl carbonate, trifluoroethylmethyl carbonate, bis(trifluoroethyl) carbonate and the like. Among these, EMC is preferred.

非水溶媒として、環状カーボネート又は鎖状カーボネートを用いることが好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用することがより好ましい。環状カーボネートを用いることで、電解質塩の解離を促進して非水電解液のイオン伝導度を向上させることができる。鎖状カーボネートを用いることで、非水電解液の粘度を低く抑えることができる。環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用する場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの体積比率(環状カーボネート:鎖状カーボネート)としては、例えば、5:95から50:50の範囲とすることが好ましい。 As the non-aqueous solvent, it is preferable to use a cyclic carbonate or a chain carbonate, and it is more preferable to use a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate. By using a cyclic carbonate, it is possible to promote the dissociation of the electrolyte salt and improve the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte. By using a chain carbonate, the viscosity of the non-aqueous electrolyte can be kept low. When a cyclic carbonate and a chain carbonate are used together, the volume ratio of the cyclic carbonate to the chain carbonate (cyclic carbonate:chain carbonate) is preferably in the range of, for example, 5:95 to 50:50.

電解質塩としては、公知の電解質塩から適宜選択できる。電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等が挙げられる。これらの中でもリチウム塩が好ましい。 The electrolyte salt can be appropriately selected from known electrolyte salts. Examples of electrolyte salts include lithium salts, sodium salts, potassium salts, magnesium salts, onium salts and the like. Among these, lithium salts are preferred.

リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO、LiN(SOF)等の無機リチウム塩、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCF、LiC(SO等のハロゲン化炭化水素基を有するリチウム塩等が挙げられる。これらの中でも、無機リチウム塩が好ましく、LiPFがより好ましい。 Lithium salts include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiN(SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , LiN(SO 2 C2F5 ) 2 , LiN( SO2CF3 ) ( SO2C4F9 ) , LiC ( SO2CF3 ) 3 , LiC ( SO2C2F5 ) 3 and other halogenated hydrocarbon groups and lithium salts having Among these, inorganic lithium salts are preferred, and LiPF6 is more preferred.

非水電解液における電解質塩の含有量は、0.1mol/dm以上2.5mol/dm以下が好ましく、0.3mol/dm以上2.0mol/dm以下がより好ましく、0.5mol/dm以上1.7mol/dm以下がさらに好ましく、0.7mol/dm以上1.5mol/dm以下が特に好ましい。電解質塩の含有量を上記の範囲とすることで、非水電解液のイオン伝導度を高めることができる。 The content of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 mol/dm 3 or more and 2.5 mol/dm 3 or less, more preferably 0.3 mol/dm 3 or more and 2.0 mol/dm 3 or less, and 0.5 mol /dm 3 or more and 1.7 mol/dm 3 or less is more preferable, and 0.7 mol/dm 3 or more and 1.5 mol/dm 3 or less is particularly preferable. By setting the content of the electrolyte salt within the above range, the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte can be increased.

非水電解液は、添加剤を含んでもよい。上記添加剤としては、例えば、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)等のハロゲン化炭酸エステル;リチウムビス(オキサレート)ボレート(LiBOB)、リチウムジフルオロオキサレートボレート(LiFOB)、リチウムビス(オキサレート)ジフルオロホスフェート(LiFOP)等のシュウ酸エステル;リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)等のイミド塩;ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t-ブチルベンゼン、t-アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物;2-フルオロビフェニル、o-シクロヘキシルフルオロベンゼン、p-シクロヘキシルフルオロベンゼン等の前記芳香族化合物の部分ハロゲン化物;2,4-ジフルオロアニソール、2,5-ジフルオロアニソール、2,6-ジフルオロアニソール、3,5-ジフルオロアニソール等のハロゲン化アニソール化合物;ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物;亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、亜硫酸ジメチル、プロパンスルトン、プロペンスルトン、ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、トルエンスルホン酸メチル、硫酸ジメチル、硫酸エチレン、スルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシド、ジフェニルスルフィド、4,4’-ビス(2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン、4-メチルスルホニルオキシメチル-2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン、チオアニソール、ジフェニルジスルフィド、ジピリジニウムジスルフィド、パーフルオロオクタン、ホウ酸トリストリメチルシリル、リン酸トリストリメチルシリル、チタン酸テトラキストリメチルシリル、モノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム等が挙げられる。これら添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 The non-aqueous electrolyte may contain additives. Examples of the above additives include halogenated carbonates such as fluoroethylene carbonate (FEC) and difluoroethylene carbonate (DFEC); lithium bis(oxalate)borate (LiBOB), lithium difluorooxalateborate (LiFOB), lithium bis( Oxalates such as difluorophosphate (LiFOP); imide salts such as lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI); biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butyl aromatic compounds such as benzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, dibenzofuran; partial halides of the above aromatic compounds such as 2-fluorobiphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, p-cyclohexylfluorobenzene; 2,4-difluoroanisole, Halogenated anisole compounds such as 2,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole and 3,5-difluoroanisole; vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride; ethylene sulfite, propylene sulfite, dimethyl sulfite, propanesultone, propenesultone, butanesultone, methyl methanesulfonate, busulfan, methyl toluenesulfonate, dimethyl sulfate ethylene sulfate, sulfolane, dimethylsulfone, diethylsulfone, dimethylsulfoxide, diethylsulfoxide, tetramethylenesulfoxide, diphenylsulfide, 4,4'-bis(2,2-dioxo-1,3,2-dioxathiolane, 4-methylsulfonyloxy methyl-2,2-dioxo-1,3,2-dioxathiolane, thioanisole, diphenyl disulfide, dipyridinium disulfide, perfluorooctane, tristrimethylsilyl borate, tristrimethylsilyl phosphate, tetrakistrimethylsilyl titanate, lithium monofluorophosphate , lithium difluorophosphate, etc. These additives may be used singly or in combination of two or more.

非水電解液に含まれる添加剤の含有量は、非水電解液全体の質量に対して0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.1質量%以上7質量%以下がより好ましく、0.2質量%以上5質量%以下がさらに好ましく、0.3質量%以上3質量%以下が特に好ましい。添加剤の含有量を上記の範囲とすることで、高温保存後の容量維持性能又はサイクル性能を向上させたり、安全性をより向上させたりすることができる。 The content of the additive contained in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 7% by mass or less with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte. , more preferably 0.2% by mass or more and 5% by mass or less, and particularly preferably 0.3% by mass or more and 3% by mass or less. By setting the content of the additive within the above range, it is possible to improve capacity retention performance or cycle performance after high-temperature storage, or to further improve safety.

非水電解質には、固体電解質を用いてもよく、非水電解液と固体電解質とを併用してもよい。 A solid electrolyte may be used as the non-aqueous electrolyte, or a non-aqueous electrolyte and a solid electrolyte may be used in combination.

固体電解質としては、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のイオン伝導性を有し、常温(例えば15℃以上25℃以下)において固体である任意の材料から選択できる。固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、及び酸窒化物固体電解質、ポリマー固体電解質等が挙げられる。 The solid electrolyte can be selected from any materials such as lithium, sodium, calcium, etc., which have ion conductivity and are solid at room temperature (for example, 15° C. or higher and 25° C. or lower). Examples of solid electrolytes include sulfide solid electrolytes, oxide solid electrolytes, oxynitride solid electrolytes, and polymer solid electrolytes.

硫化物固体電解質としては、リチウムイオン二次電池の場合、例えば、LiS-P系等が挙げられる。硫化物固体電解質としては、例えば、LiS-P、LiI-LiS-P、Li10Ge-P12、等が挙げられる。 Examples of sulfide solid electrolytes for lithium ion secondary batteries include Li 2 SP 2 S 5 system and the like. Examples of sulfide solid electrolytes include Li 2 SP 2 S 5 , LiI—Li 2 SP 2 S 5 , Li 10 Ge—P 2 S 12 , and the like.

本実施形態の蓄電素子の形状については特に限定されるものではなく、例えば、円筒型電池、角型電池、扁平型電池、コイン型電池、ボタン型電池等が挙げられる。 The shape of the electric storage element of the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include cylindrical batteries, square batteries, flat batteries, coin batteries, button batteries, and the like.

図1に角型電池の一例としての非水電解質蓄電素子1を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。当該非水電解質蓄電素子1は、巻回された正極及び負極を有する電極体2が角型の容器3に収納される。正極は正極リード41を介して正極端子4と電気的に接続されている。負極は負極リード51を介して負極端子5と電気的に接続されている。 FIG. 1 shows a non-aqueous electrolyte storage element 1 as an example of a square battery. In addition, the same figure is taken as the figure which saw through the inside of a container. In the non-aqueous electrolyte storage element 1 , an electrode body 2 having a wound positive electrode and a negative electrode is housed in a rectangular container 3 . The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via a positive electrode lead 41 . The negative electrode is electrically connected to the negative terminal 5 via a negative lead 51 .

電極体2の正極及び負極はセパレータを挟んで巻回されていてもよい。セパレータとしては、特に限定されず、公知の蓄電素子用のセパレータを用いることができる。セパレータの形状としては、例えば織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が用いられる。これらの中でも強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましい。セパレータの材料としては、シャットダウン機能の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましい。また、これらの樹脂とアラミドやポリイミド等の樹脂とを複合化した樹脂を用いてもよい。また、無機フィラーが含有されたセパレータや、多孔質樹脂フィルムに無機層が積層されたセパレータを用いることもできる。 The positive and negative electrodes of the electrode assembly 2 may be wound with a separator interposed therebetween. The separator is not particularly limited, and known separators for electric storage elements can be used. As for the shape of the separator, for example, a woven fabric, a nonwoven fabric, a porous resin film, or the like is used. Among these, a porous resin film is preferable from the viewpoint of strength. Polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferable as the material of the separator from the viewpoint of the shutdown function. Also, a resin obtained by combining these resins with a resin such as aramid or polyimide may be used. A separator containing an inorganic filler or a separator in which an inorganic layer is laminated on a porous resin film can also be used.

<蓄電装置の構成>
本実施形態の蓄電素子は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器用電源、又は電力貯蔵用電源等に、複数の非水電解質蓄電素子を集合して構成した蓄電ユニット(バッテリーモジュール)として搭載することができる。この場合、蓄電ユニットに含まれる少なくとも一つの非水電解質蓄電素子に対して、本発明の技術が適用されていればよい。
<Configuration of power storage device>
The power storage device of the present embodiment is a power source for automobiles such as electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), and plug-in hybrid vehicles (PHEV), power sources for electronic devices such as personal computers and communication terminals, or power sources for power storage. For example, it can be mounted as a power storage unit (battery module) configured by assembling a plurality of non-aqueous electrolyte power storage elements. In this case, the technology of the present invention may be applied to at least one non-aqueous electrolyte storage element included in the storage unit.

図2に、電気的に接続された二以上の非水電解質蓄電素子10が集合した蓄電ユニット20をさらに集合した蓄電装置30の一例を示す。蓄電装置30は、二以上の非水電解質蓄電素子10を電気的に接続するバスバ(図示せず)、二以上の蓄電ユニット20を電気的に接続するバスバ(図示せず)を備えていてもよい。蓄電ユニット20又は蓄電装置30は、一以上の非水電解質蓄電素子の状態を監視する状態監視装置(図示せず)を備えていてもよい。 FIG. 2 shows an example of a power storage device 30 in which a power storage unit 20 in which two or more electrically connected non-aqueous electrolyte power storage elements 10 are assembled is further assembled. The power storage device 30 may include a bus bar (not shown) electrically connecting two or more non-aqueous electrolyte power storage elements 10 and a bus bar (not shown) electrically connecting two or more power storage units 20. good. The power storage unit 20 or the power storage device 30 may include a state monitoring device (not shown) that monitors the state of one or more non-aqueous electrolyte power storage elements.

<非水電解質蓄電素子の製造方法>
本実施形態の非水電解質蓄電素子の製造方法は、公知の方法から適宜選択できる。上記製造方法は、例えば、電極体を準備する工程と、非水電解質を準備する工程と、電極体及び非水電解質を容器に収容する工程とを備える。電極体を準備する工程は、正極及び負極を準備する工程と、正極及び負極を積層又は巻回することにより電極体を形成する工程とを備える。
<Method for producing non-aqueous electrolyte storage element>
The method for manufacturing the non-aqueous electrolyte storage element of the present embodiment can be appropriately selected from known methods. The manufacturing method includes, for example, a step of preparing an electrode body, a step of preparing a non-aqueous electrolyte, and a step of accommodating the electrode body and the non-aqueous electrolyte in a container. The step of preparing the electrode body includes a step of preparing a positive electrode and a negative electrode, and a step of laminating or winding the positive electrode and the negative electrode to form the electrode body.

非水電解質を容器に収容する工程は、公知の方法から適宜選択できる。例えば、非水電解質に非水電解液を用いる場合、容器に形成された注入口から非水電解液を注入した後、注入口を封止すればよい。 The step of accommodating the non-aqueous electrolyte in the container can be appropriately selected from known methods. For example, when a non-aqueous electrolytic solution is used as the non-aqueous electrolyte, the non-aqueous electrolytic solution may be injected from an inlet formed in the container, and then the inlet may be sealed.

<その他の実施形態>
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。また、ある実施形態の構成に対して周知技術を付加することができる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention. For example, part of the configuration of an embodiment can be deleted. Also, well-known techniques can be added to the configuration of a certain embodiment.

上記実施形態では、非水電解質蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池(例えばリチウムイオン二次電池)として用いられる場合について説明したが、非水電解質蓄電素子の種類、形状、寸法、容量等は任意である。本発明は、種々の二次電池、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ等のキャパシタにも適用できる。 In the above embodiment, the nonaqueous electrolyte storage element is used as a chargeable/dischargeable nonaqueous electrolyte secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery). The capacity and the like are arbitrary. The present invention can also be applied to capacitors such as various secondary batteries, electric double layer capacitors, and lithium ion capacitors.

1 非水電解質蓄電素子
2 電極体
3 容器
4 正極端子
41 正極リード
5 負極端子
51 負極リード
10 非水電解質蓄電素子
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置

1 Nonaqueous electrolyte storage element 2 Electrode body 3 Container 4 Positive electrode terminal 41 Positive electrode lead 5 Negative electrode terminal 51 Negative electrode lead 10 Nonaqueous electrolyte storage element 20 Storage unit 30 Storage device

Claims (6)

負極基材と、
上記負極基材の表面に直接又は間接に積層される負極活物質層と、
上記負極活物質層の表面に直接又は間接に積層される絶縁層と
を有し、
上記絶縁層が絶縁粒子とバインダとを含み、
上記絶縁粒子が上記バインダで被覆されている負極。
a negative electrode base material;
a negative electrode active material layer directly or indirectly laminated on the surface of the negative electrode substrate;
and an insulating layer directly or indirectly laminated on the surface of the negative electrode active material layer,
The insulating layer contains insulating particles and a binder,
A negative electrode in which the insulating particles are coated with the binder.
上記負極活物質層が黒鉛を含む請求項1に記載の負極。 The negative electrode according to claim 1, wherein the negative electrode active material layer contains graphite. 上記バインダがフッ素樹脂を含む請求項1又は請求項2に記載の負極。 3. The negative electrode according to claim 1, wherein the binder contains a fluororesin. 正極と、
負極と
を備え、
上記負極が、
負極基材と、
上記負極基材の表面に直接又は間接に積層される負極活物質層と、
上記負極活物質層の表面に直接又は間接に積層される絶縁層と
を有し、
上記絶縁層が絶縁粒子とバインダとを含み、
上記絶縁粒子が上記バインダで被覆されている非水電解質蓄電素子。
a positive electrode;
with a negative electrode and
The negative electrode is
a negative electrode base material;
a negative electrode active material layer directly or indirectly laminated on the surface of the negative electrode substrate;
and an insulating layer directly or indirectly laminated on the surface of the negative electrode active material layer,
The insulating layer contains insulating particles and a binder,
A non-aqueous electrolyte storage element, wherein the insulating particles are coated with the binder.
負極基材の表面に直接又は間接に負極活物質層を積層することと、
絶縁粒子及びバインダ粒子の混合体を上記負極活物質層の表面に直接又は間接に付着させることと、
付着させた上記混合体を加熱することと
を有する負極の製造方法。
Laminating a negative electrode active material layer directly or indirectly on the surface of the negative electrode substrate;
Directly or indirectly attaching a mixture of insulating particles and binder particles to the surface of the negative electrode active material layer;
A method of manufacturing a negative electrode, comprising: heating the deposited mixture.
付着させた上記混合体を加熱する際、赤外線加熱を用いる請求項5に記載の負極の製造方法。



6. The method for producing a negative electrode according to claim 5, wherein infrared heating is used when heating the adhering mixture.



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