JP5444781B2 - Electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery - Google Patents

Electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用電極及びリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to an electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池の安全対策として、電極(負極)表面に保護層を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。保護層は主に粒子の堆積により形成されるが、この場合の粒径及び粒度分布は、レート特性や充放電サイクル特性等の電池特性、及び、デンドライト形成による内部短絡等の安全性に影響する。従来の保護層には主に無機粒子が用いられているが、無機粒子は粒径及び粒度分布の制御が困難であることから、保護層の膜厚を均一にするために粒径の小さいものが選択されている。   As a safety measure for lithium ion secondary batteries, a method of forming a protective layer on the electrode (negative electrode) surface has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 3). The protective layer is mainly formed by particle deposition. In this case, the particle size and particle size distribution affect battery characteristics such as rate characteristics and charge / discharge cycle characteristics, and safety such as internal short circuit due to dendrite formation. . Inorganic particles are mainly used in conventional protective layers, but inorganic particles have a small particle size in order to make the protective layer uniform in thickness because it is difficult to control the particle size and particle size distribution. Is selected.

特開平7−220759号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-220759 国際公開WO97/01870号パンフレットInternational Publication WO97 / 01870 Pamphlet 特開平11−54147号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-54147

しかしながら、保護層に粒径の小さい粒子を用いた場合、デンドライト成長が生じやすくなるため、レート特性、充放電サイクル特性及び安全性において良好な特性が得られにくい。   However, when particles having a small particle diameter are used for the protective layer, dendrite growth is likely to occur, and it is difficult to obtain good characteristics in rate characteristics, charge / discharge cycle characteristics, and safety.

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、デンドライト成長による内部短絡の発生が十分に抑制され、レート特性及び充放電サイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を形成可能なリチウムイオン二次電池用電極、及び、それを用いたリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and it is possible to form a lithium ion secondary battery in which the occurrence of an internal short circuit due to dendrite growth is sufficiently suppressed and which has excellent rate characteristics and charge / discharge cycle characteristics It is an object to provide an electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery using the same.

上記目的を達成するために、本発明は、集電体と、該集電体上に形成された活物質層と、該活物質層上に形成された保護層とを備え、上記保護層は、架橋構造を有するポリメチルメタクリレートからなる有機粒子を含有し、上記有機粒子の平均粒径D50が0.5〜4.0μmであり、上記有機粒子のデュロメータ硬さが70〜130の範囲である、リチウムイオン二次電池用電極を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a current collector, an active material layer formed on the current collector, and a protective layer formed on the active material layer. , containing organic particles made of polymethylmethacrylate having a crosslinked structure, an average particle diameter D50 of the organic particles Ri 0.5~4.0μm der, durometer hardness of the organic particles is in the range of 70 to 130 there, a lithium ion secondary battery electrode.

かかるリチウムイオン二次電池用電極によれば、架橋構造を有するポリメチルメタクリレートからなり、且つ、平均粒径D50が0.5〜4.0μmである有機粒子を用いた保護層を電極表面に設けることにより、従来の無機粒子や本願特定の有機粒子以外の有機粒子を用いた保護層を設けた場合と比較して、デンドライト成長による内部短絡の発生が十分に抑制され、レート特性及び充放電サイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を形成することができる。また、上記特定の有機粒子を用いることで、保護層は高温時の優れたシャットダウン機能を有することとなり、無機粒子を用いた場合と比較して高温時の安全性を向上させることができる。   According to such an electrode for a lithium ion secondary battery, a protective layer using organic particles made of polymethyl methacrylate having a crosslinked structure and having an average particle diameter D50 of 0.5 to 4.0 μm is provided on the electrode surface. Therefore, compared to the case where a protective layer using organic particles other than conventional inorganic particles or organic particles specific to the present application is provided, the occurrence of internal short circuit due to dendrite growth is sufficiently suppressed, rate characteristics and charge / discharge cycle A lithium ion secondary battery having excellent characteristics can be formed. Further, by using the specific organic particles, the protective layer has an excellent shutdown function at high temperatures, and the safety at high temperatures can be improved as compared with the case of using inorganic particles.

本発明のリチウムイオン二次電池用電極において、上記有機粒子は、下記式(1)で表される条件を満たす形状を有するものであることが好ましい。
1.00≦(長軸長/短軸長)≦1.30 ・・・(1)
In the electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention, the organic particles preferably have a shape that satisfies a condition represented by the following formula (1).
1.00 ≦ (major axis length / minor axis length) ≦ 1.30 (1)

有機粒子が上記式(1)の条件を満たすことにより、保護層において有機粒子が隙間なく均一に配列しやすくなるため、保護層の厚さ方向へのデンドライトの成長が阻害され、内部短絡の発生をより十分に抑制することができ、リチウムイオン二次電池のレート特性及び充放電サイクル特性をより向上させることができる。   When the organic particles satisfy the condition of the above formula (1), it becomes easy to arrange the organic particles uniformly in the protective layer without gaps, so that dendrite growth in the thickness direction of the protective layer is inhibited and internal short circuit occurs. Can be more sufficiently suppressed, and the rate characteristics and charge / discharge cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be further improved.

本発明はまた、正極及び負極を有するリチウムイオン二次電池であって、上記正極及び上記負極の少なくとも一方は、集電体と、該集電体上に形成された活物質層と、該活物質層上に形成された保護層とを備える電極であり、上記保護層は、架橋構造を有するポリメチルメタクリレートからなる有機粒子を含有し、上記有機粒子の平均粒径D50が0.5〜4.0μmであり、上記有機粒子のデュロメータ硬さが70〜130の範囲である、リチウムイオン二次電池を提供する。
The present invention also provides a lithium ion secondary battery having a positive electrode and a negative electrode, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode includes a current collector, an active material layer formed on the current collector, and the active material. An electrode comprising a protective layer formed on the material layer, wherein the protective layer contains organic particles made of polymethyl methacrylate having a crosslinked structure, and the average particle diameter D50 of the organic particles is 0.5 to 4 .0μm der is, durometer hardness of the organic particles is in the range of 70 to 130, to provide a lithium ion secondary battery.

かかるリチウムイオン二次電池によれば、架橋構造を有するポリメチルメタクリレートからなり、且つ、平均粒径D50が0.5〜4.0μmである有機粒子を用いた保護層を表面に有する負極及び/又は正極を備えることにより、従来の無機粒子や本願特定の有機粒子以外の有機粒子を用いた保護層を設けた場合と比較して、デンドライト成長による内部短絡の発生が十分に抑制され、優れたレート特性及び優れた充放電サイクル特性を得ることができる。また、上記特定の有機粒子を用いることで、保護層は高温時の優れたシャットダウン機能を有することとなり、無機粒子を用いた場合と比較して高温時の安全性を向上させることができる。   According to such a lithium ion secondary battery, a negative electrode having a protective layer on the surface, which is made of polymethyl methacrylate having a cross-linked structure and using organic particles having an average particle diameter D50 of 0.5 to 4.0 μm, and / or Or, by providing a positive electrode, compared with the case where a protective layer using organic particles other than conventional inorganic particles and organic particles specific to the present application is provided, the occurrence of internal short circuit due to dendrite growth is sufficiently suppressed, and excellent Rate characteristics and excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained. Further, by using the specific organic particles, the protective layer has an excellent shutdown function at high temperatures, and the safety at high temperatures can be improved as compared with the case of using inorganic particles.

本発明のリチウムイオン二次電池において、上記有機粒子は、下記式(1)で表される条件を満たす形状を有するものであることが好ましい。
1.00≦(長軸長/短軸長)≦1.30 ・・・(1)
In the lithium ion secondary battery of the present invention, the organic particles preferably have a shape that satisfies the condition represented by the following formula (1).
1.00 ≦ (major axis length / minor axis length) ≦ 1.30 (1)

有機粒子が上記式(1)の条件を満たすことにより、保護層において有機粒子が隙間なく均一に配列しやすくなるため、保護層の厚さ方向へのデンドライトの成長が阻害され、内部短絡の発生をより十分に抑制することができ、リチウムイオン二次電池のレート特性及び充放電サイクル特性をより向上させることができる。   When the organic particles satisfy the condition of the above formula (1), it becomes easy to arrange the organic particles uniformly in the protective layer without gaps, so that dendrite growth in the thickness direction of the protective layer is inhibited and internal short circuit occurs. Can be more sufficiently suppressed, and the rate characteristics and charge / discharge cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be further improved.

また、本発明のリチウムイオン二次電池において、少なくとも上記負極が、上記集電体と、上記活物質層と、上記保護層とを備える電極であることが好ましい。   In the lithium ion secondary battery of the present invention, it is preferable that at least the negative electrode is an electrode including the current collector, the active material layer, and the protective layer.

正極よりも負極に保護層を設けた方が、デンドライト成長による内部短絡の発生をより十分に抑制することが可能となる。これは、特に、負極の活物質として電位の低いグラファイト等を使用するときに、デンドライトの成長が発生しやすいからである。   If the protective layer is provided on the negative electrode rather than the positive electrode, the occurrence of an internal short circuit due to dendrite growth can be more sufficiently suppressed. This is because dendrite growth is likely to occur particularly when graphite having a low potential is used as the negative electrode active material.

本発明によれば、デンドライト成長による内部短絡の発生が十分に抑制され、レート特性及び充放電サイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を形成可能なリチウムイオン二次電池用電極、及び、それを用いたリチウムイオン二次電池を提供することができる。   According to the present invention, the occurrence of an internal short circuit due to dendrite growth is sufficiently suppressed, and an electrode for a lithium ion secondary battery capable of forming a lithium ion secondary battery excellent in rate characteristics and charge / discharge cycle characteristics, and The used lithium ion secondary battery can be provided.

本発明のリチウムイオン二次電池の好適な一実施形態を示す正面図である。It is a front view which shows suitable one Embodiment of the lithium ion secondary battery of this invention. 図1に示すリチウムイオン二次電池を図1のX−X線に沿って切断した模式断面図である。It is the schematic cross section which cut | disconnected the lithium ion secondary battery shown in FIG. 1 along the XX line of FIG. リチウムイオン二次電池の負極の基本構成の一実施形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows one Embodiment of the basic composition of the negative electrode of a lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池の正極の基本構成の一実施形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows one Embodiment of the basic composition of the positive electrode of a lithium ion secondary battery. 本発明のリチウムイオン二次電池の他の好適な一実施形態を示す部分破断斜視図である。It is a partially broken perspective view which shows other suitable one Embodiment of the lithium ion secondary battery of this invention. 図5に示すリチウムイオン二次電池のYZ平面に沿った概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view along the YZ plane of the lithium ion secondary battery shown in FIG. 5.

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

図1は、本発明のリチウムイオン二次電池の好適な一実施形態を示す正面図である。図2は、図1のリチウムイオン二次電池1をX−X線に沿って切断した断面の模式図である。   FIG. 1 is a front view showing a preferred embodiment of the lithium ion secondary battery of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the lithium ion secondary battery 1 of FIG. 1 cut along the line XX.

図1及び図2に示すように、リチウムイオン二次電池1は、主として、互いに対向する板状の負極10及び板状の正極20、並びに負極10と正極20との間に隣接して配置される板状のセパレータ40を備える発電要素60と、リチウムイオンを含む電解質溶液(本実施形態では非水電解質溶液)と、これらを密閉した状態で収容するケース50と、負極10に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケース50の外部に突出される負極用リード12と、正極20に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケース50の外部に突出される正極用リード22とから構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the lithium ion secondary battery 1 is mainly disposed adjacent to each other between the plate-like negative electrode 10 and the plate-like positive electrode 20 facing each other, and the negative electrode 10 and the positive electrode 20. A power generation element 60 having a plate-like separator 40, an electrolyte solution containing lithium ions (in this embodiment, a nonaqueous electrolyte solution), a case 50 containing these in a sealed state, and one end of the negative electrode 10 Are electrically connected and the other end is protruded to the outside of the case 50, and one end is electrically connected to the positive electrode 20 and the other end is the case 50. It is comprised from the lead | read | reed 22 for positive electrodes protruded outside.

なお、本明細書において、「負極」とは、電池の放電時の極性を基準とする電極であって、放電時の酸化反応により電子を放出する電極である。更に、「正極」とは、電池の放電時の極性を基準とする電極であって、放電時の還元反応により電子を受容する電極である。   In the present specification, the “negative electrode” is an electrode based on the polarity at the time of discharge of the battery and emits electrons by an oxidation reaction at the time of discharge. Further, the “positive electrode” is an electrode based on the polarity at the time of discharging of the battery and accepts electrons by a reduction reaction at the time of discharging.

また、図3及び図4は、本発明のリチウムイオン二次電池用電極の好適な実施形態を示す模式断面図である。ここで、図3は、リチウムイオン二次電池1の負極10の基本構成の一実施形態を示す模式断面図である。また、図4は、リチウムイオン二次電池1の正極20の基本構成の一実施形態を示す模式断面図である。   3 and 4 are schematic cross-sectional views showing a preferred embodiment of the electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention. Here, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the basic configuration of the negative electrode 10 of the lithium ion secondary battery 1. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the basic configuration of the positive electrode 20 of the lithium ion secondary battery 1.

図3に示すように、負極10は、集電体16と、該集電体16上に形成された負極活物質層18と、該負極活物質層18上に形成された保護層30とからなる。また、図4に示すように、正極20は、集電体26と、該集電体26上に形成された正極活物質層28と、該正極活物質層28上に形成された保護層30とからなる。そして、保護層30は、架橋構造を有するポリメチルメタクリレート(PMMA)からなり、平均粒径D50が0.5〜4.0μmである有機粒子を含有してなる層である。   As shown in FIG. 3, the negative electrode 10 includes a current collector 16, a negative electrode active material layer 18 formed on the current collector 16, and a protective layer 30 formed on the negative electrode active material layer 18. Become. As shown in FIG. 4, the positive electrode 20 includes a current collector 26, a positive electrode active material layer 28 formed on the current collector 26, and a protective layer 30 formed on the positive electrode active material layer 28. It consists of. And the protective layer 30 is a layer which consists of polymethylmethacrylate (PMMA) which has a crosslinked structure, and contains the organic particle whose average particle diameter D50 is 0.5-4.0 micrometers.

集電体16及び集電体26は、負極活物質層18及び正極活物質層28への電荷の移動を充分に行うことができる良導体であれば特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池に用いられている集電体を使用することができる。例えば、集電体16及び集電体26としては、それぞれ銅、アルミニウム等の金属箔が挙げられる。   The current collector 16 and the current collector 26 are not particularly limited as long as they are good conductors that can sufficiently transfer charges to the negative electrode active material layer 18 and the positive electrode active material layer 28, and are known lithium ion secondary batteries. The current collector used in the above can be used. For example, examples of the current collector 16 and the current collector 26 include metal foils such as copper and aluminum.

負極10の負極活物質層18は、主として、負極活物質と、バインダーとから構成されている。なお、負極活物質層18は、更に導電助剤を含有していることが好ましい。   The negative electrode active material layer 18 of the negative electrode 10 is mainly composed of a negative electrode active material and a binder. In addition, it is preferable that the negative electrode active material layer 18 further contains a conductive additive.

負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、リチウムイオンのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能なものであれば特に制限されず、公知の負極活物質を使用できる。このような負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等の炭素材料、Al、Si、Sn等のリチウムと化合することのできる金属、SiO、SiO、SiO、SnO等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム(LiTi12)、TiOが挙げられる。 The negative electrode active material is not particularly limited as long as it is capable of reversibly proceeding with lithium ion insertion and extraction, lithium ion desorption and insertion (intercalation), or lithium ion doping and dedoping. Instead, a known negative electrode active material can be used. As such a negative electrode active material, for example, it can be combined with a carbon material such as natural graphite, artificial graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, low-temperature calcined carbon, or lithium such as Al, Si, or Sn. Examples thereof include amorphous compounds mainly composed of oxides such as metals, SiO, SiO 2 , SiO x , and SnO 2 , lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), and TiO 2 .

負極10に用いられるバインダーとしては、公知のバインダーを特に制限なく使用することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂が挙げられる。このバインダーには、活物質粒子や必要に応じて添加される導電助剤等の構成材料同士をより十分に結着するとともに、それらの構成材料と集電体とをより十分に結着するために、カルボン酸等の官能基を導入してもよい。   As the binder used for the negative electrode 10, known binders can be used without particular limitation. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer ( FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) ), A fluororesin such as polyvinyl fluoride (PVF). In order to more fully bind the constituent materials such as the active material particles and the conductive auxiliary agent added as necessary to the binder, and to bind the constituent materials and the current collector more sufficiently. In addition, a functional group such as carboxylic acid may be introduced.

また、上記の他に、バインダーとしては、例えば、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−HFP系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴムを用いてもよい。   In addition to the above, as the binder, for example, vinylidene fluoride-based fluororubber such as vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber (VDF-HFP-based fluororubber) may be used.

更に、上記の他に、バインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、セルロース及びその誘導体、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等を用いてもよい。セルロース誘導体としては、例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシエチルセルロース、酢酸セルロース、硝酸セルロース、硫酸セルロース等が挙げられる。また、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子を用いてもよい。更に、シンジオタクチック1、2−ポリブタジエン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン(炭素数2〜12)共重合体等を用いてもよい。また、導電性高分子を用いてもよい。   In addition to the above, for example, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, cellulose and derivatives thereof, styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, and the like may be used as the binder. . Examples of the cellulose derivative include sodium carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, cellulose acetate, cellulose nitrate, and cellulose sulfate. Also, thermoplastic elastomeric polymers such as styrene / butadiene / styrene block copolymers, hydrogenated products thereof, styrene / ethylene / butadiene / styrene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers, and hydrogenated products thereof. May be used. Further, syndiotactic 1,2-polybutadiene, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin (carbon number 2 to 12) copolymer and the like may be used. Further, a conductive polymer may be used.

必要に応じて用いられる導電助剤としては特に限定されず、公知の導電助剤を使用できる。導電助剤としては、例えば、カーボンブラック類、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属粉、炭素材料及び金属粉の混合物、ITOのような導電性酸化物が挙げられる。   It does not specifically limit as a conductive support agent used as needed, A well-known conductive support agent can be used. Examples of the conductive assistant include carbon blacks, carbon materials, metal powders such as copper, nickel, stainless steel, and iron, a mixture of carbon materials and metal powders, and conductive oxides such as ITO.

負極活物質層18中の負極活物質の含有量は、負極活物質層18全量を基準として80〜98質量%であることが好ましく、85〜97質量%であることがより好ましい。活物質の含有量が80質量%未満であると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、エネルギー密度が低下する傾向があり、98質量%を超えると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、接着力が不足してサイクル特性が低下する傾向がある。   The content of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer 18 is preferably 80 to 98% by mass, and more preferably 85 to 97% by mass based on the total amount of the negative electrode active material layer 18. When the content of the active material is less than 80% by mass, the energy density tends to be lower than when the content is within the above range. When the content exceeds 98% by mass, the content is within the above range. Compared with the case where it is, there exists a tendency for an adhesive force to be insufficient and for cycling characteristics to fall.

正極20の正極活物質層28は、主として、正極活物質と、バインダーとから構成されている。なお、正極活物質層28は、更に導電助剤を含有していることが好ましい。   The positive electrode active material layer 28 of the positive electrode 20 is mainly composed of a positive electrode active material and a binder. In addition, it is preferable that the positive electrode active material layer 28 further contains a conductive additive.

正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、リチウムイオンのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能であれば特に限定されず、公知の正極活物質を用いることができる。このような正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、リチウムマンガンスピネル(LiMn)、及び、一般式:LiNiCoMn(x+y+z+a=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦a≦1、MはAl、Mg、Nb、Ti、Cu、Zn、Crより選ばれる1種類以上の元素)で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物(LiV)、オリビン型LiMPO(ただし、Mは、Co、Ni、Mn、Fe、Mg、Nb、Ti、Al、Zrより選ばれる1種類以上の元素またはVOを示す)、チタン酸リチウム(LiTi12)等の複合金属酸化物が挙げられる。 The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium ions, desorption and insertion (intercalation) of lithium ions, or reversibly proceed with doping and dedoping of lithium ions. A known positive electrode active material can be used. Examples of such a positive electrode active material include lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganese spinel (LiMn 2 O 4 ), and a general formula: LiNi x Co y Mn z M a O 2 (x + y + z + a = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ a ≦ 1, M is selected from Al, Mg, Nb, Ti, Cu, Zn, Cr 1 Mixed metal oxides represented by at least one kind of element), lithium vanadium compound (LiV 2 O 5 ), olivine type LiMPO 4 (where M is Co, Ni, Mn, Fe, Mg, Nb, Ti, Al, A composite metal oxide such as lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), or one or more elements selected from Zr).

正極20に用いられるバインダーとしては、負極10に用いられるバインダーと同様のものを使用することができる。また、正極20に必要に応じて用いられる導電助剤としては、負極10に用いられる導電助剤と同様のものを使用することができる。   As the binder used for the positive electrode 20, the same binder as that used for the negative electrode 10 can be used. Moreover, as a conductive support agent used for the positive electrode 20 as needed, the same conductive support agent used for the negative electrode 10 can be used.

正極活物質層28中の正極活物質の含有量は、正極活物質層28全量を基準として80〜98質量%であることが好ましく、85〜97質量%であることがより好ましい。活物質の含有量が80質量%未満であると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、エネルギー密度が低下する傾向があり、98質量%を超えると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、接着力が不足してサイクル特性が低下する傾向がある。   The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer 28 is preferably 80 to 98% by mass, and more preferably 85 to 97% by mass based on the total amount of the positive electrode active material layer 28. When the content of the active material is less than 80% by mass, the energy density tends to be lower than when the content is within the above range. When the content exceeds 98% by mass, the content is within the above range. Compared with the case where it is, there exists a tendency for an adhesive force to be insufficient and for cycling characteristics to fall.

負極10及び正極20における保護層30はいずれも、架橋構造を有するポリメチルメタクリレートからなり、平均粒径D50が0.5〜4.0μmである有機粒子を含有してなる層である。保護層30は、上記有機粒子のみからなる層であってもよく、有機粒子とバインダー等の他の材料とを含有してなる層であってもよい。   The protective layer 30 in the negative electrode 10 and the positive electrode 20 is a layer made of polymethyl methacrylate having a crosslinked structure and containing organic particles having an average particle diameter D50 of 0.5 to 4.0 μm. The protective layer 30 may be a layer made of only the organic particles or a layer containing organic particles and other materials such as a binder.

架橋構造を有するポリメチルメタクリレートからなる有機粒子の平均粒径D50は0.5〜4.0μmであるが、0.8〜3.5μmであることが好ましく、1.0〜3.0μmであることがより好ましい。この平均粒径D50が0.5μm未満であると、デンドライト成長を十分に抑制することが困難となり、十分な充放電サイクル特性及び安全性が得られない。一方、平均粒径D50が4.0μmを超えると、十分なレート特性が得られない。有機粒子の平均粒径D50は、レーザ回折・散乱法による粒度分布測定装置(マイクロトラック社製、装置名:HRA)により測定される。   The average particle diameter D50 of the organic particles made of polymethyl methacrylate having a crosslinked structure is 0.5 to 4.0 μm, preferably 0.8 to 3.5 μm, and 1.0 to 3.0 μm. It is more preferable. If the average particle diameter D50 is less than 0.5 μm, it becomes difficult to sufficiently suppress dendrite growth, and sufficient charge / discharge cycle characteristics and safety cannot be obtained. On the other hand, if the average particle diameter D50 exceeds 4.0 μm, sufficient rate characteristics cannot be obtained. The average particle diameter D50 of the organic particles is measured by a particle size distribution measuring device (manufactured by Microtrack, device name: HRA) by a laser diffraction / scattering method.

また、有機粒子は、下記式(1)で表される条件を満たす形状を有するものであることが好ましい。
1.00≦(長軸長/短軸長)≦1.30 ・・・(1)
Moreover, it is preferable that an organic particle has a shape which satisfy | fills the conditions represented by following formula (1).
1.00 ≦ (major axis length / minor axis length) ≦ 1.30 (1)

有機粒子の長軸長/短軸長の値は1.00〜1.30であることが好ましいが、1.00〜1.20であることがより好ましく、1.00〜1.10であることが特に好ましい。有機粒子は、真球に近い形状を有していることが好ましい。この長軸長/短軸長の値が1.30を超えると、レート特性及び充放電サイクル特性が低下する傾向がある。   The value of the major axis length / minor axis length of the organic particles is preferably 1.00 to 1.30, more preferably 1.00 to 1.20, and 1.00 to 1.10. It is particularly preferred. The organic particles preferably have a shape close to a true sphere. When the value of the major axis length / minor axis length exceeds 1.30, the rate characteristics and the charge / discharge cycle characteristics tend to deteriorate.

上記長軸長/短軸長の値は、電子顕微鏡を用いて測定することができる。本発明において、長軸長/短軸長の値は、具体的には電子顕微鏡により任意の10個の有機粒子について長軸長/短軸長の値を求め、その平均値として算出されるものである。   The value of the major axis length / minor axis length can be measured using an electron microscope. In the present invention, the value of the major axis length / minor axis length is specifically calculated as an average value obtained by calculating the major axis length / minor axis length value for any 10 organic particles with an electron microscope. It is.

架橋構造を有するポリメチルメタクリレートからなる有機粒子の重量平均分子量、硬さ、架橋度等の特性は、保護層30の特性に影響を与える。有機粒子の重量平均分子量は、10万〜100万の範囲であることが好ましい。重量平均分子量が10万よりも小さい場合は、保護層30中に電解液が十分浸透されず、負極活物質層18及び正極活物質層28における電解液保持量が低下するため、インピーダンスが増大する傾向がある。重量平均分子量が100万よりも大きい場合は、膨潤により有機粒子の粒径が大きくなりすぎるため、正極20と負極10との間隔が大きくなり、やはりインピーダンスが増加する傾向がある。   Characteristics such as weight average molecular weight, hardness, and degree of crosslinking of the organic particles made of polymethyl methacrylate having a crosslinked structure affect the characteristics of the protective layer 30. The weight average molecular weight of the organic particles is preferably in the range of 100,000 to 1,000,000. When the weight average molecular weight is smaller than 100,000, the electrolytic solution is not sufficiently penetrated into the protective layer 30, and the amount of electrolytic solution retained in the negative electrode active material layer 18 and the positive electrode active material layer 28 is decreased, so that the impedance is increased. Tend. When the weight average molecular weight is larger than 1,000,000, the particle size of the organic particles becomes too large due to swelling, so that the distance between the positive electrode 20 and the negative electrode 10 becomes large, and the impedance tends to increase.

有機粒子の硬さは、デュロメータ硬さ測定(JIS K7215試験法)により評価できる。デュロメータ硬さは、70〜130の範囲であることが好ましく、90〜130の範囲であることがより好ましい。デュロメータ硬さが70より小さい場合は、保護層30の機械的強度が低下し、電極表面に生ずるデンドライトにより保護層30が破壊されやすくなる傾向がある。デュロメータ硬さが130よりも大きな場合は、充放電サイクルにおける電極の膨張収縮時に電極表面を傷つけて充放電特性を損なう傾向がある。   The hardness of the organic particles can be evaluated by durometer hardness measurement (JIS K7215 test method). The durometer hardness is preferably in the range of 70 to 130, and more preferably in the range of 90 to 130. When the durometer hardness is less than 70, the mechanical strength of the protective layer 30 is lowered, and the protective layer 30 tends to be easily broken by dendrite generated on the electrode surface. When the durometer hardness is larger than 130, the electrode surface tends to be damaged during the expansion / contraction of the electrode in the charge / discharge cycle, and the charge / discharge characteristics tend to be impaired.

有機粒子を構成するポリメチルメタクリレートの架橋度は、ゲル分率の測定により推測することができる。ゲル分率は、25℃の溶媒中に有機粒子を24時浸漬させたときの質量減少から求めた値として、98.0〜100%の範囲であることが好ましい。ゲル分率が98.0%より小さい場合は、保護層30の機械的強度が低下し、電極表面に生ずるデンドライトにより保護層30が破壊されやすくなる傾向がある。   The degree of crosslinking of polymethyl methacrylate constituting the organic particles can be estimated by measuring the gel fraction. The gel fraction is preferably in the range of 98.0 to 100% as a value determined from a mass decrease when the organic particles are immersed in a solvent at 25 ° C. for 24 hours. When the gel fraction is less than 98.0%, the mechanical strength of the protective layer 30 decreases, and the protective layer 30 tends to be easily broken by dendrites generated on the electrode surface.

保護層30に必要に応じて用いられるバインダーとしては、例えば、スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリビニルアルコール、PVDF、PTFE等が挙げられる。これらの中でも、電極への接着性や塗布液の粘性調整の観点から、スチレン・ブタジエンゴムやカルボキシメチルセルロースナトリウムが好ましい。   Examples of the binder used as necessary for the protective layer 30 include styrene-butadiene rubber, sodium carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, PVDF, PTFE, and the like. Among these, styrene-butadiene rubber and sodium carboxymethylcellulose are preferable from the viewpoint of adhesion to the electrode and viscosity adjustment of the coating solution.

有機粒子及びバインダー以外の保護層30に使用可能な他の材料としては、例えば、セラミック等の無機材料が挙げられるが、デンドライト抑制の観点から、高抵抗で充放電の際にリチウムイオンの脱挿入をしない材料であれば必要に応じて使用してもよい。   Examples of other materials that can be used for the protective layer 30 other than the organic particles and the binder include inorganic materials such as ceramics. From the viewpoint of dendrite suppression, lithium ion desorption is performed during charging and discharging with high resistance. If it is a material that does not, it may be used as necessary.

保護層30が有機粒子以外にバインダーを含む場合、バインダーの含有量は、保護層30からの粒子脱落や電解液の浸透性の観点から、保護層30全量を基準として1質量%以上であることが好ましく、1.5〜30質量%であることがより好ましい。   When the protective layer 30 contains a binder in addition to the organic particles, the content of the binder is 1% by mass or more based on the total amount of the protective layer 30 from the viewpoint of particle dropout from the protective layer 30 and the electrolyte permeability. Is preferable, and it is more preferable that it is 1.5-30 mass%.

保護層30の厚さは、0.5〜4.0μmであることが好ましく、1.0〜4.0μmであることがより好ましい。保護層30の厚さが0.5μm未満であると、デンドライト成長を抑制する効果が低下する傾向があり、4.0μmを超えると、レート特性が低下する傾向がある。   The thickness of the protective layer 30 is preferably 0.5 to 4.0 μm, and more preferably 1.0 to 4.0 μm. When the thickness of the protective layer 30 is less than 0.5 μm, the effect of suppressing dendrite growth tends to decrease, and when it exceeds 4.0 μm, the rate characteristics tend to decrease.

なお、負極10の保護層30と、正極20の保護層30とは、同一の構成であってもよく、異なっていてもよい。   The protective layer 30 of the negative electrode 10 and the protective layer 30 of the positive electrode 20 may have the same configuration or may be different.

正極20の集電体26は、例えばアルミニウムからなる正極用リード22の一端に電気的に接続され、正極用リード22の他端はケース50の外部に延びている。一方、負極10の集電体16も、例えば銅又はニッケルからなる負極用リード12の一端に電気的に接続され、負極用リード12の他端はケース50の外部に延びている。   The current collector 26 of the positive electrode 20 is electrically connected to one end of a positive electrode lead 22 made of, for example, aluminum, and the other end of the positive electrode lead 22 extends to the outside of the case 50. On the other hand, the current collector 16 of the negative electrode 10 is also electrically connected to one end of the negative electrode lead 12 made of, for example, copper or nickel, and the other end of the negative electrode lead 12 extends to the outside of the case 50.

負極10と正極20との間に配置されるセパレータ40は、イオン透過性を有し、且つ、電子的絶縁性を有する多孔体から形成されていれば特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池に用いられるセパレータを使用することができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの積層体や、上記高分子の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも一種の構成材料からなる繊維不織布等が挙げられる。   The separator 40 disposed between the negative electrode 10 and the positive electrode 20 is not particularly limited as long as it is formed of a porous body having ion permeability and electronic insulation properties, and is a known lithium ion secondary. The separator used for a battery can be used. For example, a laminate of a film made of polyethylene, polypropylene or polyolefin, a stretched film of a mixture of the above polymers, or a fiber nonwoven fabric made of at least one constituent material selected from the group consisting of cellulose, polyester and polypropylene, etc. It is done.

電解液(図示せず)はケース50の内部空間に充填され、その一部は、負極10、正極20、及びセパレータ40の内部に含有されている。電解液は、リチウム塩を有機溶媒に溶解した非水電解質溶液が使用される。リチウム塩としては、例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiAsF、LiCFSO、LiCFCFSO、LiC(CFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiN(CFCFCO)等の塩が使用される。なお、これらの塩は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、電解液は、高分子等を添加することによりゲル状としてもよい。 An electrolytic solution (not shown) is filled in the internal space of the case 50, and part of the electrolytic solution is contained in the negative electrode 10, the positive electrode 20, and the separator 40. As the electrolytic solution, a non-aqueous electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent is used. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CF 2 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN Salts such as (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiN (CF 3 CF 2 CO) 2 are used. In addition, these salts may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. The electrolytic solution may be gelled by adding a polymer or the like.

また、有機溶媒は、公知のリチウムイオン二次電池に使用されている溶媒を使用することができる。例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、及び、ジエチルカーボネート等が好ましく挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。   Moreover, the solvent currently used for the well-known lithium ion secondary battery can be used for an organic solvent. For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and the like are preferable. These may be used alone or in combination of two or more at any ratio.

ケース50は、図2に示すように、互いに対向する一対のフィルム(第1のフィルム51及び第2のフィルム52)を用いて形成されている。対向して重なるフィルムの縁部は、接着剤又はヒートシールによって封止され、シール部50Aを形成している。   As shown in FIG. 2, the case 50 is formed using a pair of films (a first film 51 and a second film 52) facing each other. The edges of the opposing and overlapping films are sealed with an adhesive or heat seal to form a seal portion 50A.

第1のフィルム51及び第2のフィルム52を構成するフィルムは、可とう性を有するフィルムである。これらのフィルムは、可とう性を有するフィルムであれば特に限定されないが、ケースの十分な機械的強度と軽量性とを確保しつつ、ケース50外部からケース50内部への水分や空気の侵入及びケース50内部からケース50外部への電解質成分の逸散を効果的に防止する観点から、発電要素60に接触する高分子製の最内部の層と、最内部の層の発電要素と接する側の反対側に配置される金属層とを少なくとも有することが好ましい。   The film which comprises the 1st film 51 and the 2nd film 52 is a film which has a flexibility. These films are not particularly limited as long as they are flexible films. However, while ensuring sufficient mechanical strength and light weight of the case, moisture and air intrusion into the case 50 from the outside of the case 50 and From the viewpoint of effectively preventing the electrolyte component from escaping from the inside of the case 50 to the outside of the case 50, a polymer innermost layer in contact with the power generation element 60 and an innermost layer on the side in contact with the power generation element. It is preferable to have at least a metal layer disposed on the opposite side.

シール部50Aに接触する負極用リード12の部分には、負極用リード12とケース50の金属層との接触を防止するための絶縁体14が被覆され、シール部50Aに接触する正極用リード22の部分には、正極用リード22とケース50の金属層との接触を防止するための絶縁体24が被覆されている。また、絶縁体14、24の他の役目は、ケース50の最内層とリード12、22との密着性を向上させるためでもある。   The portion of the negative electrode lead 12 that contacts the seal portion 50A is covered with an insulator 14 for preventing contact between the negative electrode lead 12 and the metal layer of the case 50, and the positive electrode lead 22 that contacts the seal portion 50A. This portion is covered with an insulator 24 for preventing contact between the positive lead 22 and the metal layer of the case 50. Another role of the insulators 14 and 24 is to improve the adhesion between the innermost layer of the case 50 and the leads 12 and 22.

次に、上述したリチウムイオン二次電池1の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the lithium ion secondary battery 1 mentioned above is demonstrated.

まず、負極10及び正極20を作製する。負極10の作製において、負極活物質層18の形成方法については特に限定されない。例えば、上述した負極10の構成成分を混合し、バインダーが溶解可能な溶媒に分散させ、負極活物質層形成用塗布液(スラリー又はペースト等)を作製する。溶媒としては、バインダーが溶解可能であれば特に限定されるものではないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、水等を使用するバインダーの種類に応じて用いることができる。   First, the negative electrode 10 and the positive electrode 20 are produced. In the production of the negative electrode 10, the method for forming the negative electrode active material layer 18 is not particularly limited. For example, the components of the negative electrode 10 described above are mixed and dispersed in a solvent in which the binder can be dissolved to prepare a negative electrode active material layer forming coating solution (slurry or paste). The solvent is not particularly limited as long as the binder can be dissolved. For example, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, water or the like may be used depending on the type of the binder. Can do.

次に、上記負極活物質層形成用塗布液を集電体16表面上に塗布し、乾燥させ、必要に応じて圧延等を行うことにより集電体16上に負極活物質層18を形成する。負極活物質層形成用塗布液を集電体16の表面に塗布する際の手法は特に限定されるものではなく、集電体16の材質や形状等に応じて適宜決定すればよい。塗布方法としては、例えば、メタルマスク印刷法、静電塗装法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。   Next, the negative electrode active material layer forming coating liquid is applied onto the surface of the current collector 16, dried, and subjected to rolling or the like as necessary to form the negative electrode active material layer 18 on the current collector 16. . The method for applying the coating liquid for forming the negative electrode active material layer on the surface of the current collector 16 is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the material, shape, and the like of the current collector 16. Examples of the coating method include a metal mask printing method, an electrostatic coating method, a dip coating method, a spray coating method, a roll coating method, a doctor blade method, a gravure coating method, and a screen printing method.

次に、負極活物質層18上に保護層30を形成する。   Next, the protective layer 30 is formed on the negative electrode active material layer 18.

保護層30が有機粒子、バインダー及び必要に応じて他の材料を含有する層である場合、まず、上述した保護層30の構成成分を混合し、バインダーが溶解可能な溶媒に分散させ、保護層形成用塗布液(スラリー又はペースト等)を作製する。溶媒としては、バインダーが溶解可能であり、且つ、有機粒子が溶解しないものであれば特に限定されるものではないが、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アミルアルコール、エチレングリコール、グリセリン、シクロヘキサノール等のヒドロキシル基を有する化合物、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸ブチル、酪酸ブチル、乳酸エチル等のエステル類、トルエン、キシレン、n−ブタン、シクロヘキサン、シクロペンタン等の炭化水素類、エチルエーテル、ブチルエーテル、エチルプロピルエーテル、アリルエーテル、テトラヒドロフラン、フェニルエーテル等のエーテル類等を使用するバインダーの種類に応じて用いることができる。   When the protective layer 30 is a layer containing organic particles, a binder, and other materials as necessary, first, the constituent components of the protective layer 30 described above are mixed and dispersed in a solvent in which the binder can be dissolved. A forming coating solution (slurry or paste or the like) is prepared. The solvent is not particularly limited as long as the binder can be dissolved and the organic particles do not dissolve. For example, water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, amyl alcohol, ethylene glycol, glycerin, Compounds having a hydroxyl group such as cyclohexanol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone, esters such as ethyl acetate, propyl acetate, butyl propionate, butyl butyrate and ethyl lactate, toluene, xylene, n- Species of binders using hydrocarbons such as butane, cyclohexane and cyclopentane, ethers such as ethyl ether, butyl ether, ethyl propyl ether, allyl ether, tetrahydrofuran and phenyl ether It can be used depending on the.

次に、上記保護層形成用塗布液を負極活物質層18表面上に塗布し、乾燥させることにより、負極活物質層18上に保護層30を形成する。このとき、必要に応じて、保護層30に対してプレス等の処理を行ってもよい。   Next, the protective layer-forming coating solution is applied onto the surface of the negative electrode active material layer 18 and dried to form the protective layer 30 on the negative electrode active material layer 18. At this time, you may process a press etc. with respect to the protective layer 30 as needed.

プレスは、例えば、カレンダーロール等のロールプレスや、平板プレス等により行うことができるが、本発明では負極活物質層18の高密度化に有利なロールプレスを用いることが望ましい。もし、高圧で加工して負極10への変形等の影響がある時は、低圧で熱プレスさせても構わない。熱プレスを行う場合には、耐熱性を考慮して適宜行うことが望ましい。なお、その際の温度は、通常80〜180℃とすることが好ましい。プレス時の圧力は、保護層30の空孔率([1−(保護層30の密度/保護層30の真密度)]×100)が、20〜40%となるように調整することが好ましく、25〜35%となるように調整することがより好ましい。保護層形成用塗布液を負極活物質層18の表面に塗布する際の手法は特に限定されるものではなく、負極活物質層18の材質や形状等に応じて適宜決定すればよい。塗布方法としては、上記負極活物質層形成用塗布液の塗布方法と同様の手法が挙げられる。   The press can be performed by, for example, a roll press such as a calender roll or a flat plate press. In the present invention, it is desirable to use a roll press that is advantageous for increasing the density of the negative electrode active material layer 18. If processing is performed at a high pressure and there is an influence such as deformation of the negative electrode 10, it may be hot pressed at a low pressure. When performing hot pressing, it is desirable to perform appropriately considering heat resistance. In addition, it is preferable that the temperature in that case shall be 80-180 degreeC normally. The pressing pressure is preferably adjusted so that the porosity of the protective layer 30 ([1- (density of the protective layer 30 / true density of the protective layer 30)] × 100) is 20 to 40%. It is more preferable to adjust so that it may become 25 to 35%. The method for applying the coating liquid for forming the protective layer on the surface of the negative electrode active material layer 18 is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the material, shape, etc. of the negative electrode active material layer 18. As a coating method, the same method as the coating method of the coating liquid for forming the negative electrode active material layer can be mentioned.

また、保護層30が有機粒子のみからなる場合は、有機粒子を溶媒に分散させて分散液(塗布液)を調製し、上記と同様に塗布、乾燥及び必要に応じてプレス等を行うことで、保護層30を形成することができる。   Moreover, when the protective layer 30 consists only of organic particles, the organic particles are dispersed in a solvent to prepare a dispersion liquid (coating liquid), and coating, drying, and pressing as necessary as described above. The protective layer 30 can be formed.

また、正極20についても、負極10と同様の手順で作製することができる。   Also, the positive electrode 20 can be manufactured in the same procedure as the negative electrode 10.

上記のようにして負極10及び正極20を作製した後、負極10及び正極20のそれぞれに対して、負極用リード12及び正極用リード22をそれぞれ電気的に接続する。   After producing the negative electrode 10 and the positive electrode 20 as described above, the negative electrode lead 12 and the positive electrode lead 22 are electrically connected to the negative electrode 10 and the positive electrode 20, respectively.

次に、負極10と正極20との間に、セパレータ40を接触した状態(好ましくは非接着状態)で配置し、発電要素60(負極10、セパレータ40及び正極20がこの順で順次積層された積層体)を完成する。このとき、負極10の保護層30側の面F2、及び、正極20の保護層30側の面F2がセパレータ40と接触するように配置する。   Next, the separator 40 is disposed between the negative electrode 10 and the positive electrode 20 in a contacted state (preferably in a non-adhered state), and the power generation element 60 (the negative electrode 10, the separator 40, and the positive electrode 20 are sequentially laminated in this order). (Laminate) is completed. At this time, it arrange | positions so that the surface F2 by the side of the protective layer 30 of the negative electrode 10 and the surface F2 by the side of the protective layer 30 of the positive electrode 20 may contact the separator 40. FIG.

次に、重ね合わせた第1のフィルム51及び第2のフィルム52の縁部を、接着剤又はヒートシールによって封止(シール)して、ケース50を作製する。このとき、後工程において発電要素60をケース50中に導入するための開口部を確保するために、一部封止を行わない部分を設けておく。これにより開口部を有した状態のケース50が得られる。   Next, the edges of the superimposed first film 51 and second film 52 are sealed (sealed) with an adhesive or heat sealing to produce the case 50. At this time, in order to secure an opening for introducing the power generation element 60 into the case 50 in a later step, a part that is not partially sealed is provided. As a result, the case 50 having an opening is obtained.

開口部を有した状態のケース50の内部に、負極用リード12及び正極用リード22が電気的に接続された発電要素60を挿入し、更に電解質溶液を注入する。続いて、負極用リード12、正極用リード22の一部をそれぞれケース50内に挿入した状態で、ケース50の開口部を封止することにより、リチウムイオン二次電池1が完成する。   The power generation element 60 to which the negative electrode lead 12 and the positive electrode lead 22 are electrically connected is inserted into the case 50 having an opening, and an electrolyte solution is further injected. Subsequently, the lithium ion secondary battery 1 is completed by sealing the opening of the case 50 in a state where a part of the negative electrode lead 12 and the positive electrode lead 22 are respectively inserted into the case 50.

以上、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   As mentioned above, although one suitable embodiment of the present invention was described in detail, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment.

例えば、上記実施形態の説明においては、負極10及び正極20の両方が保護層30を有する場合について説明したが、保護層30は負極10及び正極20のいずれか一方のみが有していてもよい。なお、本発明の効果をより十分に得る観点からは、少なくとも負極10が保護層30を有していることが好ましい。   For example, in the description of the above embodiment, the case where both the negative electrode 10 and the positive electrode 20 have the protective layer 30 has been described. However, only one of the negative electrode 10 and the positive electrode 20 may have the protective layer 30. . From the viewpoint of obtaining the effects of the present invention more sufficiently, it is preferable that at least the negative electrode 10 has the protective layer 30.

また、上記実施形態の説明においては、負極10及び正極20をそれぞれ1つずつ備えたリチウムイオン二次電池1について説明したが、負極10及び正極20をそれぞれ2以上備え、負極10と正極20との間にセパレータ40が常に1つ配置される構成としてもよい。また、リチウムイオン二次電池1は、図1に示したような形状のものに限定されず、例えば、円筒形等の形状でもよい。   In the description of the above embodiment, the lithium ion secondary battery 1 having one negative electrode 10 and one positive electrode 20 has been described. However, the negative electrode 10 and the positive electrode 20 are each provided with two or more negative electrodes 10 and 20. One separator 40 may be always arranged between the two. Moreover, the lithium ion secondary battery 1 is not limited to the shape as shown in FIG. 1, and may be, for example, a cylindrical shape.

また、本発明のリチウムイオン二次電池は、自走式のマイクロマシン、ICカードなどの電源や、プリント基板上又はプリント基板内に配置される分散電源の用途にも使用することが可能である。   The lithium ion secondary battery of the present invention can also be used for a power source of a self-propelled micromachine, an IC card, or a distributed power source disposed on or in a printed board.

以下、本発明のリチウムイオン二次電池の他の好適な実施形態について説明する。   Hereinafter, other preferred embodiments of the lithium ion secondary battery of the present invention will be described.

図5は本発明の他の好適な一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100を示す部分破断斜視図である。また、図6は図5のYZ面断面図である。本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100は、図5及び図6に示すように、主として、積層構造体85と、積層構造体85を密閉した状態で収容するケース(外装体)50と、積層構造体85とケース50の外部とを接続するための負極用リード12及び正極用リード22とから構成されている。   FIG. 5 is a partially broken perspective view showing a lithium ion secondary battery 100 according to another preferred embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view taken along the YZ plane of FIG. As shown in FIGS. 5 and 6, the lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment mainly includes a laminated structure 85 and a case (exterior body) 50 that houses the laminated structure 85 in a sealed state, It is composed of a negative electrode lead 12 and a positive electrode lead 22 for connecting the laminated structure 85 and the outside of the case 50.

積層構造体85は、図6に示すように、上から順に、両面塗布負極130、セパレータ40、両面塗布正極140、セパレータ40、両面塗布負極130、セパレータ40、両面塗布正極140、セパレータ40、両面塗布負極130を積層したものである。   As shown in FIG. 6, the laminated structure 85 includes a double-sided coated negative electrode 130, a separator 40, a double-sided coated positive electrode 140, a separator 40, a double-sided coated negative electrode 130, a separator 40, a double-sided coated positive electrode 140, a separator 40, and double-sided. The coated negative electrode 130 is laminated.

両面塗布負極130は、集電体(負極集電体)16と、集電体16の両面上に形成された2つの負極活物質層18と、各負極活物質層18上に形成された2つの保護層30とを有する。両面塗布負極130は、保護層30がセパレータ40と接触するように積層されている。   The double-sided coated negative electrode 130 includes a current collector (negative electrode current collector) 16, two negative electrode active material layers 18 formed on both surfaces of the current collector 16, and 2 formed on each negative electrode active material layer 18. Two protective layers 30. The double-sided coated negative electrode 130 is laminated so that the protective layer 30 is in contact with the separator 40.

また、両面塗布正極140は、集電体(正極集電体)26と、集電体26の両面上に形成された2つの正極活物質層28とを有する。両面塗布正極140は、正極活物質層28がセパレータ40と接触するように積層されている。   The double-sided coated positive electrode 140 includes a current collector (positive electrode current collector) 26 and two positive electrode active material layers 28 formed on both surfaces of the current collector 26. The double-sided coated positive electrode 140 is laminated so that the positive electrode active material layer 28 is in contact with the separator 40.

電解液(図示せず)はケース50の内部空間に充填され、その一部は、負極活物質層18、正極活物質層28、保護層30、及びセパレータ40の内部に含有されている。   An electrolytic solution (not shown) is filled in the internal space of the case 50, and a part thereof is contained in the negative electrode active material layer 18, the positive electrode active material layer 28, the protective layer 30, and the separator 40.

集電体16,26の端には、図5に示すように、各集電体がそれぞれ外側に向かって延びてなる舌状部16a,26aが形成されている。また、負極用リード12及び正極用リード22は、図5に示すように、ケース50内からシール部50bを通って外部に突出している。そして、リード12のケース50内の端部は、3つの集電体16の各舌状部16aと溶接されており、リード12は各集電体16を介して各負極活物質層18に電気的に接続されている。一方、リード22のケース50内の端部は、2つの集電体26の各舌状部26aと溶接されており、リード22は各集電体26を介して各正極活物質層28に電気的に接続されている。   As shown in FIG. 5, tongues 16a and 26a are formed at the ends of the current collectors 16 and 26, respectively. Each of the current collectors extends outward. Further, as shown in FIG. 5, the negative electrode lead 12 and the positive electrode lead 22 protrude from the case 50 to the outside through the seal portion 50b. The ends of the leads 12 in the case 50 are welded to the tongues 16 a of the three current collectors 16, and the leads 12 are electrically connected to the negative electrode active material layers 18 through the current collectors 16. Connected. On the other hand, the ends of the leads 22 in the case 50 are welded to the tongues 26 a of the two current collectors 26, and the leads 22 are electrically connected to the positive electrode active material layers 28 via the current collectors 26. Connected.

また、リード12、22においてケース50のシール部50bに挟まれる部分は、図5に示すように、シール性を高めるべく、樹脂等の絶縁体14,24によって被覆されている。また、リード12とリード22とは積層構造体85の積層方向と直交する方向に離間している。   Further, as shown in FIG. 5, the portions of the leads 12 and 22 that are sandwiched between the seal portions 50b of the case 50 are covered with insulators 14 and 24 such as resin in order to improve the sealing performance. Further, the lead 12 and the lead 22 are separated from each other in a direction orthogonal to the stacking direction of the stacked structural body 85.

ケース50は、図5に示すように、矩形状の可撓性のシート51Cを長手方向の略中央部で2つ折りにして形成したものであり、積層構造体85を積層方向(上下方向)の両側から挟み込んでいる。2つ折りにされたシート51Cの端部のうち、折り返し部分50aを除く3辺のシール部50bがヒートシール又は接着剤により接着されており、積層構造体85が内部に密封されている。また、ケース50は、シール部50bにおいて絶縁体14,24と接着することによりリード12,22をシールしている。   As shown in FIG. 5, the case 50 is formed by folding a rectangular flexible sheet 51 </ b> C at a substantially central portion in the longitudinal direction, and the laminated structure 85 is stacked in the stacking direction (vertical direction). It is sandwiched from both sides. Of the end portion of the folded sheet 51C, the seal portions 50b on the three sides excluding the folded portion 50a are adhered by heat sealing or an adhesive, and the laminated structure 85 is sealed inside. Further, the case 50 seals the leads 12 and 22 by being bonded to the insulators 14 and 24 at the seal portion 50b.

そして、図5及び図6に示したリチウムイオン二次電池100における集電体16,26、活物質層18,28、保護層30、セパレータ40、電解液、リード12,22、絶縁体14,24及びケース50には、図1〜図4に示したリチウムイオン二次電池1と同様の構成材料からなるものが用いられる。   The current collectors 16 and 26, the active material layers 18 and 28, the protective layer 30, the separator 40, the electrolytic solution, the leads 12 and 22 in the lithium ion secondary battery 100 shown in FIGS. 24 and the case 50 are made of the same material as that of the lithium ion secondary battery 1 shown in FIGS.

なお、図5及び図6に示したリチウムイオン二次電池100においては、積層構造体85は単セルとしての二次電池要素、すなわち、負極/セパレータ/正極の組合せを4つ有しているが、4つより多く有していてもよいし、3つ以下であってもよい。   In the lithium ion secondary battery 100 shown in FIGS. 5 and 6, the laminated structure 85 has four secondary battery elements as a single cell, that is, four combinations of negative electrode / separator / positive electrode. You may have more than four and may be three or less.

また、上記実施形態では、好ましい形態として、最外層の2つをそれぞれ両面塗布負極130とした形態を例示しているが、最外層の2つのいずれか一方又は両方を2層負極としても実施可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the form which made the two outermost layers each the double-sided coating negative electrode 130 is illustrated as a preferable form, it is possible to implement even one or both of the two outermost layers as a two-layer negative electrode. It is.

また、上記実施形態では、好ましい形態として、最外層の2つをそれぞれ負極とした形態を例示しているが、最外層の2つを、正極及び負極としたものや、正極及び正極としたものであっても本発明の実施は可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the form which used two outermost layers as a negative electrode as a preferable form is illustrated respectively, what used two outermost layers as the positive electrode and the negative electrode, and what used the positive electrode and the positive electrode Even so, the present invention can be implemented.

また、上記実施形態では、負極にのみ保護層30を設けた形態を例示したが、正極にも保護層30を設けてもよい。また、負極に保護層30を設けずに、正極にのみ保護層30を設けてもよい。更に、上記実施形態では、両面塗布負極の両面に保護層30を設けた形態を例示したが、一方の負極活物質層上にのみ保護層30を設けてもよい。   Moreover, although the form which provided the protective layer 30 only in the negative electrode was illustrated in the said embodiment, you may provide the protective layer 30 also in a positive electrode. Moreover, you may provide the protective layer 30 only in a positive electrode, without providing the protective layer 30 in a negative electrode. Furthermore, in the said embodiment, although the form which provided the protective layer 30 on both surfaces of the double-sided coating negative electrode was illustrated, you may provide the protective layer 30 only on one negative electrode active material layer.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

[実施例1]
(負極の作製)
カルボキシメチルセルロースナトリウム(第一工業製薬社製、商品名:セロゲンWS−C)1.5質量部を純水(イオン交換膜で精製し、蒸留して得られたもの)に溶解し、その溶解液に天然黒鉛(日立化成工業社製、商品名:HG−702)93.5質量部と、アセチレンブラック(電気化学工業社製、商品名:デンカブラック)2.0質量部と、スチレンブタジエンゴム(日本エイアンドエル社製、商品名:SN−307R)3.0質量部を加え、プラネタリーミキサーで混合分散して、スラリー状の負極活物質層形成用塗布液を得た。この塗布液をドクターブレード法によって厚さ15μmの銅箔の両面に塗布し、乾燥した後にカレンダーロールにてプレスすることによって、厚さ80μm(片面当り)の負極活物質層を形成した。
[Example 1]
(Preparation of negative electrode)
1.5 parts by mass of sodium carboxymethylcellulose (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name: Serogen WS-C) is dissolved in pure water (obtained by purifying with an ion exchange membrane and distilled), and the solution 93.5 parts by mass of natural graphite (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: HG-702), 2.0 parts by mass of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name: Denka Black), and styrene-butadiene rubber ( Nippon A & L Co., Ltd., trade name: SN-307R) 3.0 parts by mass was added and mixed and dispersed with a planetary mixer to obtain a slurry-like coating liquid for forming a negative electrode active material layer. This coating solution was applied to both sides of a 15 μm thick copper foil by a doctor blade method, dried, and then pressed with a calender roll to form a negative electrode active material layer having a thickness of 80 μm (per one side).

次に、有機粒子としての架橋構造を有するポリメチルメタクリレート粒子(根上工業社製、商品名:アートパールシリーズ(架橋アクリルビーズ)から平均粒径D50:2.0μmのビーズを分級採取、長軸長/短軸長:1.03)95.5質量部と、スチレンブタジエンゴム(日本エイアンドエル社製、商品名:SN−307R)3.0質量部と、カルボキシメチルセルロースナトリウム(第一工業製薬社製、商品名:セロゲンWS−C)1.5質量部とを混合し、純水(イオン交換膜で精製し、蒸留して得られたもの)に溶解してスラリー状の保護層形成用塗布液を得た。この塗布液をドクターブレード法によって各負極活物質層上に塗布し、乾燥することによって厚さ2.0μm(片面当り)の保護層を形成した。これにより、集電体の両面上に負極活物質層及び保護層が形成された負極(両面塗布負極)を得た。   Next, polymethylmethacrylate particles having a crosslinked structure as organic particles (manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., trade name: Art Pearl series (crosslinked acrylic beads), classifying and collecting beads having an average particle diameter D50: 2.0 μm, long axis length / Short axis length: 1.03) 95.5 parts by mass, 3.0 parts by mass of styrene butadiene rubber (manufactured by Nippon A & L Co., Ltd., trade name: SN-307R), sodium carboxymethylcellulose (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., The product name: Serogen WS-C) is mixed with 1.5 parts by mass and dissolved in pure water (obtained by purifying with an ion exchange membrane and distilled) to form a slurry-like coating solution for forming a protective layer. Obtained. This coating solution was applied onto each negative electrode active material layer by a doctor blade method and dried to form a protective layer having a thickness of 2.0 μm (per one side). This obtained the negative electrode (double-sided coating negative electrode) by which the negative electrode active material layer and the protective layer were formed on both surfaces of the electrical power collector.

(正極の作製)
ニッケルコバルトマンガン酸リチウム(戸田工業社製、商品名:NCM−01ST−5)44.5質量部と、リチウムマンガンスピネル(戸田工業社製、商品名:HPM−6050)44.5質量部と、アセチレンブラック(電気化学工業社製、商品名:デンカブラック)3.0質量部と、グラファイト(ティムカル社製、商品名:KS−6)3.0質量部と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)(アルケマ社製、商品名:KYNAR−761)5.0質量部とを混合し、N−メチルピロリドン(NMP)に溶解してスラリー状の正極活物質層形成用塗布液を得た。この塗布液をドクターブレード法によって厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥した後にカレンダーロールにてプレスすることによって、厚さ95μm(片面当り)の正極活物質層を形成した。これにより、集電体の両面上に正極活物質層が形成された正極(両面塗布正極)を得た。
(Preparation of positive electrode)
44.5 parts by mass of lithium nickel cobalt manganate (made by Toda Kogyo Co., Ltd., trade name: NCM-01ST-5), 44.5 parts by mass of lithium manganese spinel (made by Toda Kogyo Co., Ltd., trade name: HPM-6050), 3.0 parts by mass of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name: Denka Black), 3.0 parts by mass of graphite (trade name: KS-6, produced by Timcal), and polyvinylidene fluoride (PVDF) (Arkema) (Trade name: KYNAR-761), 5.0 parts by mass, was mixed with N-methylpyrrolidone (NMP) to obtain a slurry-like coating liquid for forming a positive electrode active material layer. This coating solution was applied to both surfaces of an aluminum foil having a thickness of 20 μm by a doctor blade method, dried, and then pressed with a calender roll, thereby forming a positive electrode active material layer having a thickness of 95 μm (per one surface). This obtained the positive electrode (double-sided coating positive electrode) in which the positive electrode active material layer was formed on both surfaces of the electrical power collector.

(電解液の調製)
プロピレンカーボネート(PC)20体積部と、エチレンカーボネート(EC)10体積部と、ジエチルカーボネート70体積部とを混合し、混合溶媒を得た。この混合溶媒に、6フッ化リン酸リチウム(LiPF)を1.5mol・dm−3の濃度となるように溶解し、電解液を得た。
(Preparation of electrolyte)
20 parts by volume of propylene carbonate (PC), 10 parts by volume of ethylene carbonate (EC), and 70 parts by volume of diethyl carbonate were mixed to obtain a mixed solvent. In this mixed solvent, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved to a concentration of 1.5 mol · dm −3 to obtain an electrolytic solution.

(リチウムイオン二次電池の作製)
両面塗布負極を31.0mm×41.5mmの寸法を有し且つ舌状部を有する形状に、両面塗布正極を30.5mm×41.0mmの寸法を有し且つ舌状部を有する形状に、それぞれ打ち抜いた。また、32.0mm×43.0mmの寸法のポリエチレン製のセパレータを準備した。6枚の両面塗布負極と、5枚の両面塗布正極とを、間にセパレータを介在させながら交互に積層し、両面塗布負極/セパレータ/両面塗布正極/セパレータ/両面塗布負極/セパレータ/両面塗布正極/セパレータ/両面塗布負極/セパレータ/両面塗布正極/セパレータ/両面塗布負極/セパレータ/両面塗布正極/セパレータ/両面塗布負極/セパレータ/両面塗布正極/セパレータ/両面塗布負極の積層構造を有する積層構造体を形成した。得られた積層構造体をアルミラミネートフィルムに入れ、電解液を注液し、真空封入した。これにより、両面塗布負極及び両面塗布正極の積層枚数が異なる以外は図5及び図6に示したものと同様の構造を有するリチウムイオン二次電池を作製した。
(Production of lithium ion secondary battery)
The double-coated negative electrode has a size of 31.0 mm × 41.5 mm and has a tongue-shaped portion, and the double-coated negative electrode has a size of 30.5 mm × 41.0 mm and has a tongue-shaped portion. I punched each one. In addition, a polyethylene separator having a size of 32.0 mm × 43.0 mm was prepared. Six double-sided coated negative electrodes and five double-sided coated positive electrodes are alternately laminated with a separator interposed therebetween, and double-sided coated negative electrode / separator / double-sided coated positive electrode / separator / double-sided coated negative electrode / separator / double-sided coated positive electrode. / Separator / Double coated negative electrode / Separator / Double coated positive electrode / Separator / Double coated negative electrode / Separator / Double coated positive electrode / Separator / Double coated negative electrode / Separator / Double coated positive electrode / Separator / Double coated negative electrode Formed. The obtained laminated structure was put into an aluminum laminate film, an electrolytic solution was injected, and the mixture was vacuum-sealed. Thereby, a lithium ion secondary battery having the same structure as that shown in FIGS. 5 and 6 was produced except that the number of laminated layers of the double-coated negative electrode and the double-coated positive electrode was different.

[実施例2]
保護層の有機粒子として、架橋構造を有するポリメチルメタクリレート粒子(根上工業社製、商品名:アートパールシリーズ(架橋アクリルビーズ)から平均粒径D50:0.5μmのビーズを分級採取、長軸長/短軸長:1.03)を用いた以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 2]
As protective layer organic particles, polymethylmethacrylate particles having a crosslinked structure (manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., trade name: Art Pearl series (crosslinked acrylic beads), classifying beads with an average particle diameter D50: 0.5 μm, long axis length / Minor axis length: 1.03) A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that 1.03) was used.

[実施例3]
保護層の有機粒子として、架橋構造を有するポリメチルメタクリレート粒子(根上工業社製、商品名:アートパールシリーズ(架橋アクリルビーズ)から平均粒径D50:4.0μmのビーズを分級採取、長軸長/短軸長:1.03)を用い、更に保護層の厚さを4.0μmとした以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 3]
As protective layer organic particles, polymethylmethacrylate particles having a crosslinked structure (manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., trade name: Art Pearl series (crosslinked acrylic beads) are classified and collected with beads having an average particle diameter D50: 4.0 μm, long axis length / Minor axis length: 1.03), and a lithium ion secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the protective layer was 4.0 μm.

[実施例4]
保護層の有機粒子として、架橋構造を有するポリメチルメタクリレート粒子(根上工業社製、商品名:アートパールシリーズ(架橋アクリルビーズ)から平均粒径D50:2.0μmのビーズを分級採取、長軸長/短軸長:1.30)を用いた以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 4]
As protective layer organic particles, polymethylmethacrylate particles having a crosslinked structure (manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., trade name: Art Pearl series (crosslinked acrylic beads), classifying beads having an average particle diameter D50: 2.0 μm, taking a long axis length / Minor axis length: 1.30) A lithium ion secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the above was used.

[実施例5]
保護層の有機粒子として、架橋構造を有するポリメチルメタクリレート粒子(根上工業社製、商品名:アートパールシリーズ(架橋アクリルビーズ)から平均粒径D50:2.0μmのビーズを分級採取、長軸長/短軸長:2.00)を用いた以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 5]
As protective layer organic particles, polymethylmethacrylate particles having a crosslinked structure (manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., trade name: Art Pearl series (crosslinked acrylic beads), classifying beads having an average particle diameter D50: 2.0 μm, taking a long axis length / Minor axis length: 2.00) was used in the same manner as in Example 1 to produce a lithium ion secondary battery.

[比較例1]
保護層の有機粒子として、非架橋ポリメチルメタクリレート粉末(平均粒径D50:2.0μm、長軸長/短軸長:1.03)を用いた以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 1]
Lithium ions were obtained in the same manner as in Example 1 except that non-crosslinked polymethyl methacrylate powder (average particle diameter D50: 2.0 μm, long axis length / short axis length: 1.03) was used as the organic particles of the protective layer. A secondary battery was produced.

[比較例2]
保護層の有機粒子として、ポリエチレン(PE)粒子(住友精化株式会社製、商品名:フローセンから平均粒径D50:2.0μmのビーズを分級採取、長軸長/短軸長:1.03)を用いた以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 2]
As organic particles of the protective layer, polyethylene (PE) particles (manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd., trade name: Fluxen classifies beads with an average particle size D50: 2.0 μm, major axis length / minor axis length: 1.03 ) Was used in the same manner as in Example 1 except that lithium ion secondary battery was manufactured.

[比較例3]
保護層の有機粒子として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粒子(SHAMROCK TECHNOLOGIES社製、商品名:SSTシリーズから平均粒径D50:2.0μmのビーズを分級採取、長軸長/短軸長:1.03)を用いた以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 3]
As organic particles of the protective layer, polytetrafluoroethylene (PTFE) particles (manufactured by SHAMROCK TECHNOLOGIES, trade name: classified from SST series, beads having an average particle diameter D50: 2.0 μm are collected, major axis length / minor axis length: 1 0.03) was used in the same manner as in Example 1 to produce a lithium ion secondary battery.

[比較例4]
保護層において、有機粒子の代わりに、無機粒子としてのアルミナ粒子(住友化学社製、商品名:AKPから平均粒径D50:0.20μmのビーズを分級採取)を用いた以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 4]
Example 1 with the exception that alumina particles (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name: AKP, classifying beads having an average particle diameter D50: 0.20 μm) are used instead of organic particles in the protective layer. Similarly, a lithium ion secondary battery was produced.

[比較例5]
保護層において、有機粒子の代わりに、無機粒子としてのアルミナ粒子(住友化学社製、商品名:ALから平均粒径D50:2.0μmのビーズを分級採取)を用いた以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。なお、保護層は、厚さが2.0〜4.0μmの間でばらついたものとなった。
[Comparative Example 5]
In the protective layer, Example 1 was used except that alumina particles (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name: AL and beads having an average particle diameter D50: 2.0 μm were classified and collected) were used instead of organic particles in the protective layer. Similarly, a lithium ion secondary battery was produced. The protective layer varied in thickness between 2.0 and 4.0 μm.

[比較例6]
保護層の有機粒子として、架橋構造を有するポリメチルメタクリレート粒子(根上工業社製、商品名:アートパールシリーズ(架橋アクリルビーズ)から平均粒径D50:0.3μmのビーズを分級採取、長軸長/短軸長:1.03)を用いた以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 6]
As organic particles for the protective layer, polymethylmethacrylate particles having a crosslinked structure (manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., trade name: Art Pearl series (crosslinked acrylic beads), classifying beads with an average particle diameter D50: 0.3 μm, taking a long axis length / Minor axis length: 1.03) A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that 1.03) was used.

[比較例7]
保護層の有機粒子として、架橋構造を有するポリメチルメタクリレート粒子(根上工業社製、商品名:アートパールシリーズ(架橋アクリルビーズ)から平均粒径D50:6.0μmのビーズを分級採取、長軸長/短軸長:1.03)を用い、更に保護層の厚さを6.0μmとした以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 7]
As protective layer organic particles, polymethylmethacrylate particles having a cross-linked structure (manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., trade name: Art Pearl series (cross-linked acrylic beads), classifying and collecting beads having an average particle diameter D50: 6.0 μm, long axis length / Minor axis length: 1.03), and a lithium ion secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the protective layer was 6.0 μm.

<レート特性の測定>
実施例及び比較例で得られたリチウムイオン二次電池について、1C(25℃で定電流放電を行ったときに1時間で放電終了となる電流値)での放電容量、及び、5C(25℃で定電流放電を行ったときに0.2時間で放電終了となる電流値)での放電容量をそれぞれ測定し、1Cでの放電容量を100%とした場合の5Cでの放電容量の比率(%)をレート特性として求めた。その結果を表1に示す。
<Measurement of rate characteristics>
About the lithium ion secondary battery obtained by the Example and the comparative example, the discharge capacity in 1C (current value which complete | finishes discharge in 1 hour when a constant current discharge is performed at 25 degreeC), and 5C (25 degreeC) The discharge capacity at a constant current discharge at a current value at which discharge is completed in 0.2 hours is measured, and the ratio of the discharge capacity at 5C when the discharge capacity at 1C is 100% ( %) As a rate characteristic. The results are shown in Table 1.

<充放電サイクル試験>
実施例及び比較例で得られたリチウムイオン二次電池について、4.2VのCCCV充電により1Cのレートで充電を行った。その後、定電流放電を2.5Vまで1Cのレートで行った。これらの充放電は、45℃の温度環境下にて行った。これを1サイクルとして500サイクル行い、500サイクル後のリチウムイオン二次電池の厚さと、初期のリチウムイオン二次電池の厚さとの差(500サイクル後の厚さ−初期の厚さ)をセル膨れとして求めた。その結果を表1に示す。なお、初期のリチウムイオン二次電池の厚さは、保護層の厚さにもよるが、約2.80mmである。このセル膨れの値が小さいほど、デンドライト成長が抑制されており、充放電サイクル特性及び安全性に優れていると言える。
<Charge / discharge cycle test>
About the lithium ion secondary battery obtained by the Example and the comparative example, it charged by the rate of 1C by CCCV charge of 4.2V. Thereafter, constant current discharge was performed at a rate of 1 C up to 2.5V. These charging / discharging was performed in the temperature environment of 45 degreeC. This is performed as 500 cycles, and the difference between the thickness of the lithium ion secondary battery after 500 cycles and the thickness of the initial lithium ion secondary battery (thickness after 500 cycles−initial thickness) is expanded. As sought. The results are shown in Table 1. The initial thickness of the lithium ion secondary battery is about 2.80 mm, although it depends on the thickness of the protective layer. It can be said that the smaller the value of the cell swelling, the more the dendrite growth is suppressed, and the better the charge / discharge cycle characteristics and safety.

Figure 0005444781
Figure 0005444781

1,100…リチウムイオン二次電池、10…負極、12…負極用リード、14…絶縁体、16…集電体、18…負極活物質層、20…正極、22…正極用リード、24…絶縁体、26…集電体、28…正極活物質層、30…保護層、40…セパレータ、50…ケース、60…発電要素。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 ... Lithium ion secondary battery, 10 ... Negative electrode, 12 ... Negative electrode lead, 14 ... Insulator, 16 ... Current collector, 18 ... Negative electrode active material layer, 20 ... Positive electrode, 22 ... Positive electrode lead, 24 ... Insulator, 26 ... current collector, 28 ... positive electrode active material layer, 30 ... protective layer, 40 ... separator, 50 ... case, 60 ... power generation element.

Claims (5)

集電体と、該集電体上に形成された活物質層と、該活物質層上に形成された保護層とを備え、
前記保護層は、架橋構造を有するポリメチルメタクリレートからなる有機粒子を含有し、
前記有機粒子の平均粒径D50が0.5〜4.0μmであり、
前記有機粒子のデュロメータ硬さが70〜130の範囲である、リチウムイオン二次電池用電極。
A current collector, an active material layer formed on the current collector, and a protective layer formed on the active material layer,
The protective layer contains organic particles made of polymethyl methacrylate having a crosslinked structure,
The average particle size D50 of the organic particles Ri 0.5~4.0μm der,
The electrode for lithium ion secondary batteries whose durometer hardness of the said organic particle is the range of 70-130 .
前記有機粒子は、下記式(1)で表される条件を満たす形状を有するものである、請求項1記載のリチウムイオン二次電池用電極。
1.00≦(長軸長/短軸長)≦1.30 ・・・(1)
The electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the organic particles have a shape satisfying a condition represented by the following formula (1).
1.00 ≦ (major axis length / minor axis length) ≦ 1.30 (1)
正極及び負極を有するリチウムイオン二次電池であって、
前記正極及び前記負極の少なくとも一方は、集電体と、該集電体上に形成された活物質層と、該活物質層上に形成された保護層とを備える電極であり、
前記保護層は、架橋構造を有するポリメチルメタクリレートからなる有機粒子を含有し、
前記有機粒子の平均粒径D50が0.5〜4.0μmであり、
前記有機粒子のデュロメータ硬さが70〜130の範囲である、リチウムイオン二次電池。
A lithium ion secondary battery having a positive electrode and a negative electrode,
At least one of the positive electrode and the negative electrode is an electrode comprising a current collector, an active material layer formed on the current collector, and a protective layer formed on the active material layer,
The protective layer contains organic particles made of polymethyl methacrylate having a crosslinked structure,
The average particle size D50 of the organic particles Ri 0.5~4.0μm der,
The lithium ion secondary battery whose durometer hardness of the said organic particle is the range of 70-130 .
前記有機粒子は、下記式(1)で表される条件を満たす形状を有するものである、請求項3記載のリチウムイオン二次電池。
1.00≦(長軸長/短軸長)≦1.30 ・・・(1)
The lithium ion secondary battery according to claim 3, wherein the organic particles have a shape that satisfies a condition represented by the following formula (1).
1.00 ≦ (major axis length / minor axis length) ≦ 1.30 (1)
少なくとも前記負極が、前記集電体と、前記活物質層と、前記保護層とを備える電極である、請求項3又は4記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 3 or 4, wherein at least the negative electrode is an electrode including the current collector, the active material layer, and the protective layer.
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