JP5078330B2 - 非水電解質二次電池用負極極板及びこの負極極板を用いた非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池用負極極板及びこの負極極板を用いた非水電解質二次電池 Download PDFInfo
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Description
正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO 2 )は、出発原料としてリチウム源には炭酸リチウム(Li 2 CO 3 )を用い、コバルト源には四酸化三コバルト(Co 3 O 4 )を用い、これらを所定量秤量して混合した後、空気雰囲気下において850℃で24時間焼成し、コバルト酸リチウムを得た。これを乳鉢で平均粒径14μmまで粉砕し、正極活物質とした。このようにして作製された正極活物質を90質量部と、導電剤としての黒鉛粉末を5質量部と、バインダーとしてのPVdF粉末を5質量部とを、NMP溶液中に分散させて正極活物質スラリーを調製した。次に、この正極活物質スラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔からなる正極芯体の両面にドクターブレード法により塗布し、次いで、乾燥機内に通してスラリー調製時に必要であったNMPを除去した後、ロールプレス機を用いて厚みが140μmとなるように圧延して正極極板を作製した。
負極活物質としての黒鉛粉末97質量部と、CMC1質量部と、SBR2質量部の割合で水中に分散させて均一に混合して負極活物質合剤スラリーを調製した。次にこの負極活物質合剤スラリーを厚さ10μmの銅箔からなる負極芯体の両面にドクターブレード法により塗布し、次いで、乾燥機内に通してスラリー調製時に必要であった水を除去した後、ロールプレス機を用いて厚みが125μmとなるように圧延して負極極板を作製した。次いで、この表面にNMPに溶解させたPVdFを負極活物質に対する質量比で2%となるようにドクターブレード法により塗布し、乾燥してNMPを除去して3次元網目構造を有するPVdF層を被覆することにより実施例1の負極極板を作製した。なお、正極及び負極のそれぞれの活物質塗布量は、設計基準となる充電電圧において、正極極板と負極極板とが対向する部分での充電容量比(負極充電容量/正極充電容量)が1.1となるように調整した(以下、同じ)。
ECとEMCとDECとを体積比20:50:30の割合(1気圧、25℃換算)で混合した非水溶媒に、電解質塩としてのLiPF 6 を1.0mol/Lの割合で溶解したものを非水電解液とした。
上述のようにして作製した正極極板、負極極板及び非水電解液を用い、セパレータとしてポリエチレン製微多孔膜を使用して、図1に示したような構成の実施例1の円筒形非水電解質二次電池を作製した。なお、この円筒形非水電解質二次電池の設計容量は2200mAhである。
比較例4では、負極活物質合剤層の表面を被覆するPVdF層の量を負極活物質に対する質量比で5%となるようにした以外は実施例1の場合と同様に負極極板を作製し、その他の構成はすべて実施例1の場合と同様にして比較例4の非水電解質二次電池を作製した。
比較例1では、負極極板の表面にPVdF層を設けない以外は実施例1の場合と同様に負極極板を作製し、その他の構成はすべて実施例1の場合と同様にして比較例1の非水電解質二次電池を作製した。
比較例2では、負極極板の作製の際に、黒鉛粉末95質量部とPVdF5質量部との割合でNMP溶液中で均一に混合して負極活物質合剤スラリーを調整し、次にこの負極活物質合剤スラリーを厚さ10μmの銅箔からなる負極芯体の両面にドクターブレード法により塗布し、次いで、乾燥機内に通してスラリー調製時に必要であったNMPを除去した後、ロールプレス機を用いて厚みが125μmとなるように圧延して比較例2の負極極板を作製した。この比較例2の負極極板の表面にはPVdF層が設けられていない。この比較例2の負極極板を用いて実施例1の場合と同様にして比較例2の非水電解質二次電池を作製した。
比較例3では、負極極板の作製の際に、黒鉛粉末95質量部とPVdF5質量部との割合でNMP溶液中で均一に混合して負極活物質合剤スラリーを調整し、次にこの負極活物質合剤スラリーを厚さ10μmの銅箔からなる負極芯体の両面にドクターブレード法により塗布し、次いで、乾燥機内に通してスラリー調製時に必要であったNMPを除去した後、ロールプレス機を用いて厚みが125μmとなるように圧延して負極極板を作製した。次いで、この表面にNMPに溶解させたPVdFを活物質に対する質量比で2%となるようにドクターブレード法により塗布を行い、乾燥してNMPを除去することにより3次元網目構造を有するPVdF層を被覆し、比較例3の負極極板を作製した。そして、その他の構成はすべて実施例1の場合と同様にして比較例3の非水電解質二次電池を作製した。
以上のようにして作製された実施例1〜3及び比較例1〜3の6種類の電池について、以下のようにしてサイクル特性及び充電負荷特性を測定した。サイクル特性の測定は、まず、25℃において1It=2200mAの定電流で電池電圧が4.20Vとなるまで充電し、その後4.20Vの定電圧で電流が1/50It=44mAとなるまで充電し、次いで、25℃で1Itの定電流で電池電圧が2.75Vとなるまで放電した。このときの放電容量を1サイクル目の放電容量として求めた。次いで、上述のような充放電サイクルを300回繰り返し、300回目の放電容量を300サイクル目の放電容量として求めた。そして、以下の計算式によりサイクル特性値を求めた。結果を表1にまとめて示した。
サイクル特性値(%)
=(300サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100
充電負荷特性(%)
=(3It充電容量/1It充電容量)×100
11 正極
11a 正極の集電タブ
12 負極
12a 負極の集電タブ
13 セパレータ
14 巻回電極体
17 電池外装缶
18 電流遮断封口体
Claims (3)
- 水系バインダーと負極活物質を含む負極活物質合剤層が負極芯体の表面に形成された非水電解質二次電池用負極極板において、
前記負極活物質合剤層の表面にはポリフッ化ビニリデンの有機溶媒溶液を塗布することより形成された三次元網目構造を有するポリフッ化ビニリデン層が被覆されており、
前記ポリフッ化ビニリデン層の被覆量は前記負極活物質合剤中の負極活物質質量の4%以下であることを特徴とする非水電解質二次電池用負極極板。 - 前記負極活物質は炭素質材料であり、前記水系バインダーはカルボキシメチルセルロース及びスチレンブタジエンゴムの混合物からなることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池用負極極板。
- 請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池用負極極板と、正極活物質合剤が正極芯体の表面に形成された正極極板と、非水電解質とを有することを特徴とする非水電解質二次電池。
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