JP5556307B2 - 非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質 - Google Patents
非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5556307B2 JP5556307B2 JP2010079223A JP2010079223A JP5556307B2 JP 5556307 B2 JP5556307 B2 JP 5556307B2 JP 2010079223 A JP2010079223 A JP 2010079223A JP 2010079223 A JP2010079223 A JP 2010079223A JP 5556307 B2 JP5556307 B2 JP 5556307B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- negative electrode
- secondary battery
- hydroxy acid
- hydroxy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
本発明は、水系溶媒中で、(A)成分及び活物質を混合した後、乾燥させる工程を1回以上繰り返すことにより得られる、上記の非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質に関する。
本発明は、(A)成分におけるヒドロキシ酸及びポリ(ヒドロキシ酸)のモノマー単位を構成するヒドロキシ酸が、脂肪族ヒドロキシ酸又は芳香族ヒドロキシ酸である、上記のいずれかの非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質に関する。
本発明は、(A)成分における金属塩が、アルカリ金属塩である、上記のいずれかの非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質に関する。
本発明は、(A)成分が、カルボキシ基のα位にヒドロキシ基を有する、α−ヒドロキシ酸であって、式(1):
(式中、Rは、水素であるか、あるいは非置換又は水酸基、カルボキシ基若しくはアミノ基で置換されている、アルキル基、アリール基若しくはシクロアルキル基である)のヒドロキシ酸、式(1)のヒドロキシ酸の1種以上をモノマーとするポリマー、及びそれらの金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種である、上記のいずれかの非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質に関する。
本発明は、さらに、セルロース系高分子又はその金属塩(B)を、活物質の表面の少なくとも一部に有する、上記のいずれかの非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質に関する。
本発明は、さらに、導電助剤(C)を、活物質の表面の少なくとも一部に有する、上記のいずれかの非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質に関する。
本発明は、さらに、親水性高分子(D)(ただし、セルロース系高分子ではないこととする)を、活物質の表面の少なくとも一部に有する、上記いずれかの非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質に関する。
本発明は、さらに、ゴム系高分子(E)を、活物質の表面の少なくとも一部に有する、上記のいずれかの非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質に関する。
本発明は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な活物質を用いた、上記のいずれかの非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質に関する。
ここで、「被覆している」とは、活物質の表面の少なくとも一部に吸着して存在している状態を指し、単純に活物質と混合した場合のような混合状態とは異なる。吸着は水素結合による化学的吸着やファンデルワールス力による物理的吸着等が考えられるが、この限りではない。また、活物質の表面とは、(A)成分が接近することができ、吸着可能な部位をさす。すなわち、活物質の内部にあって(A)成分が侵入可能な開孔の内壁面も含む。
被覆割合(%)=[(被覆前の比表面積−被覆後の比表面積)/被覆前の比表面積]×100
以下、リチウムイオン二次電池の負極を調製する場合を例にとって説明するが、本発明のヒドロキシ酸類被覆活物質は、正極の調製にも使用できる。
負極集電体の材料は、特に限定されず、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が挙げられる。中でも、金属材料が好ましく、より好ましくは銅である。
正極として、通常、正極活物質を含む活物質層を集電体上に形成したものが使用される。正極の製造方法は、特に限定されず、例えば、正極活物質、バインダー等を乾式で混合してシート状とし、これを正極集電体に圧着する方法、正極活物質、バインダー等に、溶媒を加えてスラリーとし、これを正極集電体の基板に塗布し、乾燥させる方法が挙げられる。
電解質として、通常、非水系溶媒にリチウム塩を溶解させた非水系電解液、ゲル状電解質、ゴム状電解質、固体シート状電解質等が使用される。
正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常、セパレータを介在させる。非水系電解液は、通常、このセパレータに含浸させて用いる。セパレータの材料は、特に限定されず、当該分野で公知の材料を使用することができ、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエーテルスルホン等が挙げられ、好ましくはポリオレフィンである。
天然に産出する黒鉛で、X線広角回折法による002面の面間隔(d002)が3.36ÅでLcが1000Å以上、タップ密度が0.46g/cm3、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1580cm-1付近のピーク強度に対する1360cm-1付近のピーク強度比であるラマンR値が0.13、平均粒径28.7μm、真密度2.27g/cm3にある鱗片状黒鉛粒子を、(株)奈良機械製作所製ハイブリダイゼーションシステムを用いて、ローターの周速度60m/秒、10分の条件で20kg/hrの処理速度で鱗片状黒鉛粒子を連続的に処理することで、黒鉛粒子表面にダメージを与えながら球形化処理を行い、その後さらに分級処理により微粉の除去を行った。得られた球形化黒鉛質炭素は、X線広角回折法による002面の面間隔(d002)が3.36ÅでLcが1000Å以上、タップ密度が0.83g/cm3、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1580cm-1付近のピーク強度に対する1360cm-1付近のピーク強度比であるラマンR値が0.24、平均粒径11.6μm、BET法比表面積7.7m2/g、真密度2.27g/cm3、平均円形度が、0.909であった。
次にこの球形化黒鉛質炭素100質量部と石炭由来のピッチ9.4質量部を捏合機で160℃で加熱混合を行い、次いで非酸化性雰囲気で2週間かけて1000℃まで焼成し、その後室温まで冷却し、さらに粉砕分級を行うことで、複層構造球形化炭素材料を得た。この複層構造球形化炭素材料はX線広角回折法による002面の面間隔(d002)が3.36ÅでLcが1000Å以上、タップ密度が0.98g/cm3、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1580cm-1付近のピーク強度に対する1360cm-1付近のピーク強度比であるラマンR値が0.31、平均粒径11.6μm、d10粒径7.6μm、d90粒径17.5μm、BET法比表面積は3.5m2/g、被覆率は5.0%で、X線広角回折法による菱面体3Rと六方晶体2Hとの比3R/2Hが0.26、10nm〜100000nmの範囲の細孔容量は0.74ml/gであった。また、使用した石炭由来のピッチを単独で窒素性雰囲気中1300℃まで焼成し、その後室温まで冷却し、粉砕を行うことで得た非晶質炭素単独材のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)は3.45Å、Lcは24Åであった。
活物質99g、純水100g及びヒドロキシ酸としてグリコール酸ナトリウム1gを混合した後、窒素ガス中、110℃で乾燥させて、ヒドロキシ酸類被覆負極活物質を得た。グリコール酸ナトリウムによる活物質の被覆割合は2%だった。
上記ヒドロキシ酸類被覆負極活物質100gと、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースの水溶液(濃度:1質量%)100g、スチレン・ブタジエンゴム(不飽和度:75%、重量平均分子量:12万)の水分散液(固形分濃度50重量%)2gを、ハイスピードミキサーを用いて混合し、スラリーとした。このスラリーを銅箔(集電体)上にドクターブレード法で塗布し、110℃で乾燥した。これをロールプレスにより線密度20〜300kg/cmでプレスすることにより、活物質層を形成した。乾燥後の活物質層の質量は10mg/cm2、密度は1.6g/cm3、平均電極厚みは68μmであった。以上の手順により作製された負極(リチウムイオン二次電池用負極)を、参考例1の負極とした。
LiCoO2 100質量部に、ポリテトラフルオロエチレンの50質量%水分散液10質量部、カルボキシメチルセルロースの1質量%水溶液40質量部、及びカーボンブラック3質量部を加えて混練し、スラリーとした。アルミニウム箔の両面にこのスラリーをドクターブレード法で塗布し、110℃で乾燥させた。さらに、層の密度が3.5g/cm3となるようにロールプレスで圧密化した。次いで、140℃で乾燥させて正極とした。プロピレンカーボネート:エチレンカーボネート:ジエチレンカーボネートの2:3:5(体積比)の混合液に、これに対して1質量%のビニレンカーボネート及び0.8MのLiPF6を混合した電解液を調製し、ポリエチレンセパレータに含浸させた。
正極の両面に、電解液を含浸させたセパレータを介して、実施例及び比較例の負極を重ねて、評価用電池とした。
上記のとおり作製した評価用電池について、25℃環境下で、0.2Cの定電流により150分間充電を行ない、その後−30℃の恒温槽に3時間以上保管した後に、各々0.25C、0.50C、0.75C、1.00C、1.25C、1.50C、1.75C、2.00Cで2秒間放電させ、その2秒目の電圧を測定した。電流−電圧直線と下限電圧(3V)とで囲まれる3角形の面積を出力(W)とした。結果を表1に示す。
上記のとおり作製した評価用電池について、まず0.2Cで4.2Vまで充電し、さらに4.2Vで4mAとなるまで充電した後、0.2Cで3.0Vまで放電する予備充放電を行った。ついで、0.7Cで4.2Vまで充電し、さらに4.2Vで4mAとなるまで充電した後、1Cで3.0Vまで放電するサイクル充放電を300回行った。1回目の放電容量に対する500回目の放電容量の比を求め、これをサイクル維持率とした。結果を表1に示す。
被覆なしの負極活物質を使用した比較例1に対して、被覆活物質を使用した参考例1〜2、5〜6と実施例3〜4は、低温出力特性とサイクル特性がともに優れていることがわかる。
また、参考例1と比較例2との比較から、(A)成分をスラリー調製時に添加・混合するよりも、活物質に被覆した方が、低温出力特性とサイクル特性がともに優れていることがわかる。
さらに、参考例2より、セルロース系高分子又はその金属塩(B)を併用して被覆することによって、低温出力特性及びサイクル特性を一層改善することができ、実施例3より、導電助剤(C)を併用して被覆することによってサイクル特性を一層改善することができ、実施例4より、(B)成分及び(C)成分を併用して被覆することにより、低温出力特性及びサイクル特性の両方を改善できることがわかる。
Claims (8)
- 表面の少なくとも一部をヒドロキシ酸類で被覆した活物質であって、前記ヒドロキシ酸類がヒドロキシ酸、ポリ(ヒドロキシ酸)及びそれらの金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種(A)であり、(A)成分が、カルボキシ基のα位にヒドロキシ基を有する、α−ヒドロキシ酸であって、式(1):
(式中、Rは、水素であるか、あるいは非置換又は水酸基、カルボキシ基若しくはアミノ基で置換されている、アルキル基、アリール基若しくはシクロアルキル基である)のヒドロキシ酸、式(1)のヒドロキシ酸の1種以上をモノマーとするポリマー、及びそれらの金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
さらに、導電助剤(C)を、活物質の表面の少なくとも一部に有する、
ことを特徴とする、非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆負極活物質。 - 水系溶媒中で、(A)成分及び活物質を混合した後、乾燥させる工程を1回以上繰り返すことにより得られる、請求項1に記載の非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆負極活物質。
- (A)成分における金属塩が、アルカリ金属塩である、請求項1又は2に記載の非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆負極活物質。
- さらに、セルロース系高分子又はその金属塩(B)を、活物質の表面の少なくとも一部に有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆負極活物質。
- さらに、親水性高分子(D)(ただし、セルロース系高分子ではないこととする)を、活物質の表面の少なくとも一部に有する、請求項1〜4いずれか1項に記載の非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆負極活物質。
- さらに、ゴム系高分子(E)を、活物質の表面の少なくとも一部に有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆負極活物質。
- リチウムイオンを吸蔵・放出可能な活物質を用いた、請求項1〜6のいずれか1項に記載の非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆負極活物質。
- 集電体上に、請求項1〜7のいずれか1項に記載のヒドロキシ酸類被覆負極活物質を含む活物質層を備えた、負極、正極及び電解質を備えた非水系二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010079223A JP5556307B2 (ja) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | 非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010079223A JP5556307B2 (ja) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | 非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011210668A JP2011210668A (ja) | 2011-10-20 |
JP5556307B2 true JP5556307B2 (ja) | 2014-07-23 |
Family
ID=44941487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010079223A Active JP5556307B2 (ja) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | 非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5556307B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011210666A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Mitsubishi Chemicals Corp | 非水系二次電池電極用の樹脂被覆活物質 |
CN104321913B (zh) * | 2012-06-28 | 2016-10-26 | 日本瑞翁株式会社 | 负极浆料组合物、锂离子二次电池负极及锂离子二次电池 |
JP2015130324A (ja) * | 2013-12-05 | 2015-07-16 | 株式会社リコー | 非水電解液二次電池 |
JP6511726B2 (ja) * | 2014-04-25 | 2019-05-15 | 日立化成株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極材料、リチウムイオン二次電池用負極及びリチウムイオン二次電池 |
JP6728855B2 (ja) * | 2016-03-25 | 2020-07-22 | 三菱ケミカル株式会社 | 非水系電解液二次電池 |
JP2019133738A (ja) * | 2016-03-31 | 2019-08-08 | 株式会社日立製作所 | リチウムイオン二次電池の製造方法およびリチウムイオン二次電池 |
WO2021106534A1 (ja) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | 株式会社村田製作所 | 二次電池 |
JP7500235B2 (ja) * | 2020-03-18 | 2024-06-17 | 本田技研工業株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極及びこれを備えるリチウムイオン二次電池 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5135664B2 (ja) * | 2003-12-05 | 2013-02-06 | 日産自動車株式会社 | 非水電解質リチウムイオン電池用正極材料およびこれを用いた電池 |
JP5070686B2 (ja) * | 2005-08-08 | 2012-11-14 | 日産自動車株式会社 | 非水電解質リチウムイオン電池用正極材料およびこれを用いた電池 |
US20090194747A1 (en) * | 2008-02-04 | 2009-08-06 | Vale Inco Limited | Method for improving environmental stability of cathode materials for lithium batteries |
JP2011146154A (ja) * | 2010-01-12 | 2011-07-28 | Toyota Motor Corp | 負極ペーストの製造方法、負極板の製造方法、及び、リチウム二次電池の製造方法 |
-
2010
- 2010-03-30 JP JP2010079223A patent/JP5556307B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011210668A (ja) | 2011-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5556307B2 (ja) | 非水系二次電池電極用のヒドロキシ酸類被覆活物質 | |
JP5684226B2 (ja) | リチウム電池正極用のフッ素化バインダ複合材料およびカーボンナノチューブ | |
JP5540805B2 (ja) | 非水系二次電池用炭素材料、負極材及び非水系二次電池 | |
KR101513520B1 (ko) | 리튬계 전지용 전극 및 리튬계 전지 | |
JP5610161B2 (ja) | 非水電解質二次電池電極用活物質及び非水電解質二次電池 | |
JP2011210666A (ja) | 非水系二次電池電極用の樹脂被覆活物質 | |
JP2011003529A (ja) | 非水系二次電池用バインダー樹脂組成物、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池 | |
JPWO2006068066A1 (ja) | 非水電解液二次電池用もしくは非水電解液電気化学キャパシタ用の複合電極活物質およびその製造法 | |
JP2011253620A (ja) | 負極活物質、この負極活物質の製造方法、及びこの負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池 | |
JP2008112710A (ja) | リチウム二次電池用負極材料、これを用いたリチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池 | |
JP5540826B2 (ja) | 非水電解液二次電池用炭素材料、負極材及び非水電解液二次電池 | |
JPWO2017217408A1 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2007287570A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
Maeyoshi et al. | Effect of conductive carbon additives on electrochemical performance of LiCoPO4 | |
JPWO2018135627A1 (ja) | カリウムイオン電池用電解液、カリウムイオン電池、カリウムイオンキャパシタ用電解液、及び、カリウムイオンキャパシタ | |
JP2006221830A (ja) | 負極活物質およびその製造方法、ならびに非水電解液二次電池 | |
JP2015043316A (ja) | 非水系二次電池負極用活物質並びにそれを用いた負極及び非水系二次電池 | |
JP2011138680A (ja) | 非水電解質二次電池用負極および非水電解質二次電池 | |
JP2000268859A (ja) | 非水系電解液二次電池 | |
JP5552865B2 (ja) | 非水系二次電池電極用の複合化高分子添着活物質 | |
KR102663581B1 (ko) | 탄소가 코팅된 리튬 티타늄 인산화물 제조방법 | |
JP2012156087A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2015111514A (ja) | リチウムイオン二次電池用負極活物質、リチウムイオン二次電池用負極、及びリチウムイオン二次電池 | |
JP2011204627A (ja) | 非水系二次電池電極用バインダー樹脂組成物、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池 | |
JP2001126764A (ja) | 非水系電解液二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130131 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131224 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140107 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140306 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140507 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140520 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5556307 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |