JP5605614B2 - Method for manufacturing lithium secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、リチウム二次電池とその製造方法に関する。詳しくは、該二次電池の正極板に関する。   The present invention relates to a lithium secondary battery and a method for manufacturing the same. Specifically, the present invention relates to a positive electrode plate of the secondary battery.

近年、リチウム二次電池やニッケル水素電池等の二次電池は、電気を駆動源とする車両搭載用電源、あるいはパソコン及び携帯端末その他の電気製品等に搭載される電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウム二次電池(典型的にはリチウムイオン電池)は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。
この種のリチウム二次電池の典型的な構成では、リチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出し得る電極合材層(具体的には、正極合材層および負極合材層)が対応する正極集電体(即ち、正極芯材)の表面にそれぞれ形成された正極板および負極を備える。例えば、リチウム二次電池の正極板の場合、リチウム遷移金属複合酸化物等の正極活物質が、導電材および結着材等と適当な溶媒で混合されて調製されるペーストまたはスラリー状の正極合材層形成用組成物が正極集電体(即ち、正極芯材)に塗布されることにより正極合材層が形成される。
In recent years, secondary batteries such as lithium secondary batteries and nickel metal hydride batteries have become increasingly important as power sources mounted on vehicles using electricity as a drive source, or power sources mounted on personal computers, portable terminals, and other electrical products. . In particular, a lithium secondary battery (typically a lithium ion battery) that is lightweight and obtains a high energy density is expected to be preferably used as a high-output power source mounted on a vehicle.
In a typical configuration of this type of lithium secondary battery, an electrode mixture layer (specifically, a positive electrode mixture layer and a negative electrode mixture layer) capable of reversibly inserting and extracting lithium ions corresponds. A positive electrode plate and a negative electrode formed on the surface of the electric body (that is, the positive electrode core material) are provided. For example, in the case of a positive electrode plate of a lithium secondary battery, a paste or slurry-like positive electrode composite prepared by mixing a positive electrode active material such as a lithium transition metal composite oxide with a conductive material and a binder with an appropriate solvent. The positive electrode mixture layer is formed by applying the material layer forming composition to the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material).

かかる組成物を調製する際に混合する溶媒として、水系溶媒を使用することがある。水系溶媒を用いて成るペーストまたはスラリー状の正極合材層形成用組成物(以下、この種の組成物を「水性ペースト」という。)は、有機溶剤(非水系溶媒)を用いて成る組成物(以下、この種の組成物を「非水性ペースト」という。)に比べて、有機溶剤およびそれに伴う産業廃棄物が少なくて済み、尚且つそのための設備及び処理コストが発生しないことから総じて環境負荷が低減される利点を有する。このようなリチウム二次電池の水性ペーストの調製方法に関する従来技術として、特許文献1が挙げられる。特許文献1には、水性ペーストの調製工程において、pHをアルカリ側にシフトさせた水系溶媒を用いることにより、時間が経つと粘性が低下しがちである水性ペーストの流動性の変動を抑える技術について開示されている。   An aqueous solvent may be used as a solvent to be mixed when preparing such a composition. A paste or slurry-like composition for forming a positive electrode mixture layer using an aqueous solvent (hereinafter, this type of composition is referred to as an “aqueous paste”) is a composition comprising an organic solvent (non-aqueous solvent). (Hereinafter, this type of composition is referred to as “non-aqueous paste”.) Since there is less organic solvent and associated industrial waste, and there is no equipment and processing costs for it, the overall environmental impact is reduced. Has the advantage of being reduced. Patent document 1 is mentioned as a prior art regarding the preparation method of the aqueous paste of such a lithium secondary battery. Patent Document 1 discloses a technique for suppressing fluctuations in fluidity of an aqueous paste whose viscosity tends to decrease over time by using an aqueous solvent whose pH is shifted to the alkali side in the preparation process of the aqueous paste. It is disclosed.

特開2007−66823号公報JP 2007-66823 A 特開2000−208135号公報JP 2000-208135 A 特開2003−123764号公報JP 2003-123764 A

ところで、リチウム二次電池の高出力化・高容量化を実現するには、正極側においての正極活物質の高密度化が求められる。かかる正極活物質は電子伝導性が低いため、該活物質を主成分として形成される正極合材層には導電材が添加されて電子伝導性が高められている。しかしながら、炭素粉末等の導電材は、水性ペースト調製時に正極活物質と共に水系溶媒に添加されて混練されると、剪断力等の機械的エネルギーにより嵩高い状態から圧縮されて嵩が減少する傾向にある。導電材の嵩が減少すると、導電材が被覆していない露出した状態の正極活物質が正極集電体(即ち、正極芯材)の表面と接する割合が大きくなるため、正極集電体(即ち、正極芯材)−正極合材層間や正極板表面に存在する正極活物質間の電子伝導性が小さくなり、抵抗が増加する。
他方、導電材の含有率を高くして、導電材が被覆された正極活物質の割合を増やそうと試みると、水性ペースト調製時に多量の溶媒が必要になる上に、塗工性が悪く不均一な水性ペーストが調製されてしまう。
上記の特許文献2には炭素材料からなる層を正極板に有する二次電池が、特許文献3には正極合材層における導電材の正極活物質に対する比率について規定された二次電池がそれぞれ開示されている。しかしながら、いずれもリチウム二次電池の高容量化・高出力化を十分に実現するものではない。すなわち、上述したように導電材が表面に被覆されていない正極活物質が正極板の表面に存在すると電池抵抗の増加を招来することに関して何ら考慮がされていない。
By the way, in order to realize high output and high capacity of the lithium secondary battery, it is required to increase the density of the positive electrode active material on the positive electrode side. Since such a positive electrode active material has low electron conductivity, a conductive material is added to the positive electrode mixture layer formed using the active material as a main component to enhance electron conductivity. However, when a conductive material such as carbon powder is added to an aqueous solvent together with a positive electrode active material and kneaded when preparing an aqueous paste, it tends to be compressed from a bulky state by mechanical energy such as shearing force and the bulk tends to decrease. is there. When the volume of the conductive material is reduced, the ratio of the exposed positive electrode active material that is not coated with the conductive material to the surface of the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) increases. Electrode conductivity between positive electrode active material existing between the positive electrode core material) -positive electrode mixture layer and the positive electrode plate surface is decreased, and the resistance is increased.
On the other hand, increasing the content of the conductive material to increase the proportion of the positive electrode active material coated with the conductive material requires a large amount of solvent during preparation of the aqueous paste, and the coating property is poor and uneven. An aqueous paste is prepared.
Patent Document 2 discloses a secondary battery having a layer made of a carbon material on the positive electrode plate, and Patent Document 3 discloses a secondary battery in which the ratio of the conductive material to the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is defined. Has been. However, none of them fully realize the increase in capacity and output of lithium secondary batteries. That is, as described above, no consideration is given to an increase in battery resistance when a positive electrode active material not coated with a conductive material is present on the surface of the positive electrode plate.

そこで、本発明は、かかる問題点を解決すべく創出されたものであり、その目的とするところは、導電材が表面に被覆されていない正極活物質が正極板の表面に存在する割合を減少させることにより、電子伝導性に優れた正極合材層を有する、車両搭載用高出力電源として優れた電池特性(例えば、ハイレート特性またはサイクル特性)を備えるリチウム二次電池およびその製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention was created to solve such problems, and the object of the present invention is to reduce the proportion of the positive electrode active material that is not coated with the conductive material on the surface of the positive electrode plate. By providing the above, a lithium secondary battery having a positive electrode mixture layer excellent in electron conductivity and having excellent battery characteristics (for example, high rate characteristics or cycle characteristics) as a vehicle-mounted high-output power supply and a method for manufacturing the same are provided. For the purpose.

上記目的を達成するべく本発明により、正極活物質を含む正極合材層が正極集電体(即ち、正極芯材)の表面に形成された正極板を備えるリチウム二次電池が提供される。ここで開示されるリチウム二次電池は、上記正極合材層には、上記正極活物質と、水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材と、導電材とが含まれており、上記正極板の上記正極合材層の総面積に対して、該正極板の表面に露出した該正極合材層中の上記正極活物質の面積比率は、3%以上25%以下を満たしていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a lithium secondary battery including a positive electrode plate in which a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material is formed on the surface of a positive electrode current collector (ie, positive electrode core material). In the lithium secondary battery disclosed herein, the positive electrode mixture layer includes the positive electrode active material, at least one binder dissolved or dispersed in an aqueous solvent, and a conductive material. The area ratio of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer exposed on the surface of the positive electrode plate with respect to the total area of the positive electrode mixture layer of the positive electrode plate satisfies 3% or more and 25% or less. It is characterized by.

なお、本明細書において「リチウム二次電池」とは、電解質イオンとしてリチウムイオンを利用し、正負極間のリチウムイオンの移動により充放電が実現される二次電池をいう。一般に、リチウムイオン電池と称される二次電池は、本明細書におけるリチウム二次電池に包含される典型例である。
また、本明細書において「正極活物質」とは、二次電池において電荷担体となる化学種を可逆的に吸蔵および放出(典型的には挿入および脱離)可能な正極側の活物質をいう。
In the present specification, the “lithium secondary battery” refers to a secondary battery that uses lithium ions as electrolyte ions and is charged and discharged by movement of lithium ions between the positive and negative electrodes. In general, a secondary battery referred to as a lithium ion battery is a typical example included in the lithium secondary battery in this specification.
In the present specification, the “positive electrode active material” refers to an active material on the positive electrode side capable of reversibly occluding and releasing (typically inserting and removing) chemical species serving as charge carriers in the secondary battery. .

本発明にかかるリチウム二次電池の正極合材層には、正極活物質と、水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材と、導電材とが含まれている。電子伝導性の低い正極活物質は、結着材を介して表面に導電材が被覆されることにより、正極板における導電性が高められる。しかしながら、正極合材層を形成するためのペーストまたはスラリー状の正極合材層形成用組成物(以下、この種の組成物を「水性ペースト」という。)を調製する際に、炭素粉末等の導電材は、正極活物質または結着材と共に溶媒(ここでは水系溶媒)に添加され混練されると、剪断力等の機械的エネルギーにより嵩高い状態から圧縮される傾向にある。圧縮によって導電材の嵩が減少すると、導電材が表面に被覆されていない露出した状態の正極活物質の割合が大きくなり、その結果、正極集電体(即ち、正極芯材)と正極合材層との間や正極板表面に存在する正極活物質間の電子伝導性が小さくなり抵抗が増加する。
そこで、本発明者は、正極板の表面に存在する正極合材層中の(導電材が表面に被覆されていない露出した状態の)正極活物質の面積比率に着目した。本発明に係るリチウム二次電池では、正極板の正極合材層の総面積に対し、正極板の表面に露出した正極合材層中の(導電材、結着材、および導電材が表面に被覆されている正極活物質を除く)露出状態の正極活物質の面積比率が、3%以上25%以下(典型的には4%以上22%以下、特に好ましくは4%以上8%以下)を満たしている。かかる面積比率になるように構成されたリチウム二次電池では、正極集電体(即ち、正極芯材)と正極合材層との間や正極板表面に存在する正極活物質間の導電パスが良好に行われ、正極板における内部抵抗が減少する。その結果、従来よりも低抵抗で優れた電池特性(ハイレート特性またはサイクル特性)、特に低温充放電下において良好な低温出力特性を有するリチウム二次電池を提供することができる
The positive electrode mixture layer of the lithium secondary battery according to the present invention includes a positive electrode active material, at least one binder material dissolved or dispersed in an aqueous solvent, and a conductive material. The positive electrode active material with low electron conductivity is coated with a conductive material on the surface through a binder, whereby the conductivity of the positive electrode plate is enhanced. However, when preparing a paste for forming a positive electrode mixture layer or a slurry-like composition for forming a positive electrode mixture layer (hereinafter, this type of composition is referred to as “aqueous paste”), When a conductive material is added to a solvent (here, an aqueous solvent) together with a positive electrode active material or a binder and kneaded, the conductive material tends to be compressed from a bulky state by mechanical energy such as shearing force. When the bulk of the conductive material is reduced by the compression, the ratio of the exposed positive electrode active material that is not coated with the conductive material increases, and as a result, the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) and the positive electrode mixture The electron conductivity between the layers and between the positive electrode active materials existing on the surface of the positive electrode plate is reduced and the resistance is increased.
Therefore, the present inventor has focused on the area ratio of the positive electrode active material (in an exposed state in which the conductive material is not coated on the surface) in the positive electrode mixture layer present on the surface of the positive electrode plate. In the lithium secondary battery according to the present invention, with respect to the total area of the positive electrode mixture layer of the positive electrode plate, the conductive material, binder, and conductive material in the positive electrode mixture layer exposed on the surface of the positive electrode plate are on the surface. The area ratio of the exposed positive electrode active material (excluding the coated positive electrode active material) is 3% or more and 25% or less (typically 4% or more and 22% or less, particularly preferably 4% or more and 8% or less). Satisfies. In the lithium secondary battery configured to have such an area ratio, there is a conductive path between the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) and the positive electrode mixture layer or between the positive electrode active materials existing on the surface of the positive electrode plate. This is done well and the internal resistance in the positive electrode plate is reduced. As a result, it is possible to provide a lithium secondary battery having a low resistance and excellent battery characteristics (high rate characteristics or cycle characteristics), and particularly good low temperature output characteristics under low temperature charge and discharge.

また、ここに開示されるリチウム二次電池の好ましい一態様では、上記正極活物質は、少なくともリチウムとニッケルを構成金属元素とするリチウム遷移金属複合酸化物により構成される。
ニッケルを主体として構成されるニッケル系リチウム遷移金属複合酸化物は、理論上のリチウムイオン吸蔵容量が大きく、コバルト系リチウム遷移金属複合酸化物(例えばLiCoO)のようなコスト高の金属材料の使用量を削減でき、高出力用途(例えば、車載用)の電池として適している。
In a preferred embodiment of the lithium secondary battery disclosed herein, the positive electrode active material is composed of a lithium transition metal composite oxide containing at least lithium and nickel as constituent metal elements.
Nickel-based lithium transition metal composite oxides composed mainly of nickel have a large theoretical lithium ion storage capacity, and use of expensive metal materials such as cobalt-based lithium transition metal composite oxides (for example, LiCoO 2 ) The amount can be reduced, and it is suitable as a battery for high output applications (for example, in-vehicle use).

さらに、好ましくは、上記正極活物質は、以下の一般式:
LiNi1−y (1)
(式(1)中のxおよびyは、
1≦x≦1.2、
0≦y<0.5、を全て満足する数であり、
式(1)中のMは、Co、MnおよびAlから成る群から選択される少なくとも一種又は二種以上の金属元素を包含する少なくとも一種又は二種以上の元素である。)
で表されるリチウム遷移金属複合酸化物が使用される。
リチウム遷移金属複合酸化物のうち、上記式(1)で表わされるようなニッケル系リチウム遷移金属複合酸化物は、さらに微少含有金属元素(M)として、コバルト(Co)、マンガン(Mn)およびアルミニウム(Al)から成る群から選択される少なくとも一種又は二種以上の金属元素を含み得る正極活物質が使用されることにより、より高出力化を実現し得るリチウム二次電池を提供することができる。
Further, preferably, the positive electrode active material has the following general formula:
Li x Ni 1- y My O 2 (1)
(X and y in the formula (1) are
1 ≦ x ≦ 1.2,
0 ≦ y <0.5 is satisfied, and
M in the formula (1) is at least one element or two or more elements including at least one or two or more metal elements selected from the group consisting of Co, Mn and Al. )
A lithium transition metal composite oxide represented by
Among the lithium transition metal composite oxides, nickel-based lithium transition metal composite oxides represented by the above formula (1) further include cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum as the minutely contained metal element (M). By using a positive electrode active material that can contain at least one or two or more metal elements selected from the group consisting of (Al), a lithium secondary battery that can achieve higher output can be provided. .

また、ここに開示されるリチウム二次電池の好ましい他の一態様では、上記正極合材層には、上記結着材として少なくとも一種の水溶性セルロース誘導体が含まれる。
導電材は結着材を介して正極活物質の表面に被覆されるが、正極活物質の表面に結着材が付着し過ぎると正極活物質の比表面積が小さくなり、結着材の付着部分がリチウムイオンの脱挿入時の反応抵抗となるため好ましくない。しかしながら、水溶性のセルロース誘導体は、有機溶剤に可溶するような結着材などと比べると、正極活物質の表面に付着し過ぎることが少ない。その結果、リチウムイオンの吸蔵放出に関わる正極活物質の反応面積が広く確保され、更なるリチウム二次電池の高出力化が期待される。
In another preferred embodiment of the lithium secondary battery disclosed herein, the positive electrode mixture layer contains at least one water-soluble cellulose derivative as the binder.
The conductive material is coated on the surface of the positive electrode active material through the binder. However, if the binder is excessively attached to the surface of the positive electrode active material, the specific surface area of the positive electrode active material is reduced, and the portion where the binder is attached. Is not preferable because it becomes a reaction resistance at the time of lithium ion desorption. However, the water-soluble cellulose derivative is less likely to adhere to the surface of the positive electrode active material as compared with a binder that is soluble in an organic solvent. As a result, a wide reaction area of the positive electrode active material related to insertion and extraction of lithium ions is secured, and further increase in the output of the lithium secondary battery is expected.

さらに、好ましい他の一態様では、上記正極合材層における正極活物質と結着材と導電材との合計量を100質量%としたとき、該正極合材層における導電材の含有率は5質量%以上15質量%以下である。
導電材の含有率が小さ過ぎると、正極合材層において導電材が表面に被覆されていない正極活物質の割合が増加する。正極板の正極合材層の総面積に対し、かかる露出状態の正極活物質の占める面積比率が大きくなると、正極集電体(即ち、正極芯材)−正極合材層間や正極板表面に存在する正極活物質間の電子伝導性が小さくなり抵抗が増加してしまう。他方、導電材の含有率が大き過ぎると、導電材同士が凝集するため、水系ペーストの調製において多量の溶媒(ここでは水系溶媒)が必要となる。こうして調製される水系ペーストは粘度が小さいことから正極活物質が沈降し易く、かかるペーストを用いて形成された正極合材層は正極活物質の分布に偏りができてしまうため好ましくない。しかしながら、導電材の含有率が上記範囲に構成された正極合材層を備える正極板は、正極集電体(即ち、正極芯材)と正極合材層との間や正極板表面における正極活物質間の伝導パスが良好に形成され、抵抗の増加を抑制することができる。その結果、高出力電源として優れた電池特性(ハイレート特性またはサイクル特性)を有するリチウム二次電池を提供することができる。
Furthermore, in another preferable embodiment, when the total amount of the positive electrode active material, the binder, and the conductive material in the positive electrode mixture layer is 100% by mass, the content of the conductive material in the positive electrode mixture layer is 5 It is not less than 15% by mass.
If the content of the conductive material is too small, the proportion of the positive electrode active material whose surface is not coated with the conductive material in the positive electrode mixture layer increases. When the area ratio of the exposed positive electrode active material with respect to the total area of the positive electrode mixture layer of the positive electrode plate increases, it exists in the positive electrode current collector (ie, positive electrode core material) -positive electrode mixture layer or on the positive electrode plate surface. As a result, the electron conductivity between the positive electrode active materials is reduced and the resistance is increased. On the other hand, if the content ratio of the conductive material is too large, the conductive materials are aggregated, and thus a large amount of solvent (here, aqueous solvent) is required in the preparation of the aqueous paste. Since the aqueous paste prepared in this way has a low viscosity, the positive electrode active material is likely to settle, and the positive electrode mixture layer formed using such paste is not preferable because the distribution of the positive electrode active material can be biased. However, a positive electrode plate including a positive electrode mixture layer having a conductive material content in the above range has a positive electrode active material between the positive electrode current collector (ie, positive electrode core material) and the positive electrode mixture layer or on the surface of the positive electrode plate. A conduction path between substances is formed well, and an increase in resistance can be suppressed. As a result, a lithium secondary battery having excellent battery characteristics (high rate characteristics or cycle characteristics) as a high-output power supply can be provided.

また、本発明は、上記目的を実現する他の側面としてリチウム二次電池を製造する方法を提供する。すなわち、本発明によって提供されるリチウム二次電池の製造方法は、正極活物質を含む正極合材層が正極集電体(即ち、正極芯材)の表面に形成された正極板を備えるリチウム二次電池を製造する方法である。ここに開示される製造方法は、1)導電材と、水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材とを、水系溶媒に添加して混練することにより水性ペーストAを調製すること、2)上記正極活物質と、水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材とを、水系溶媒に添加して混練することにより水性ペーストBを調製すること、3)上記調製した水性ペーストAと水性ペーストBとを混合することにより水性ペーストCを調製し、該ペーストCを正極集電体(即ち、正極芯材)の表面に塗布し正極合材層を形成すること、を包含する。そして、上記正極板の上記正極合材層の総面積に対して、該正極板の表面に露出した該正極合材層中の上記正極活物質の面積は、3%以上25%以下を満たすように該正極合材層を形成することを特徴とする。   Moreover, this invention provides the method of manufacturing a lithium secondary battery as another side surface which implement | achieves the said objective. That is, the method for producing a lithium secondary battery provided by the present invention includes a lithium secondary battery including a positive electrode plate in which a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material is formed on the surface of a positive electrode current collector (ie, positive electrode core material). This is a method for manufacturing a secondary battery. The production method disclosed herein includes: 1) preparing an aqueous paste A by adding a conductive material and at least one binder dissolved or dispersed in an aqueous solvent to the aqueous solvent and kneading; ) Preparing the aqueous paste B by adding the positive electrode active material and at least one binder dissolved or dispersed in the aqueous solvent to the aqueous solvent and kneading; and 3) preparing the aqueous paste A described above. This includes preparing an aqueous paste C by mixing with the aqueous paste B, and applying the paste C to the surface of the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) to form a positive electrode mixture layer. The area of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer exposed on the surface of the positive electrode plate satisfies 3% or more and 25% or less with respect to the total area of the positive electrode mixture layer of the positive electrode plate. And forming the positive electrode mixture layer.

水性ペースト調製時において、炭素粉末等の嵩高な材料からなる導電材は、溶媒(ここでは水系溶媒)とともに混練すると剪断力等の機械的エネルギーで圧縮され嵩が減少する傾向にある。導電材の嵩が減少すると、正極活物質の表面に導電材を均一に被覆するのが困難となり、かかる水性ペーストを正極集電体(即ち、正極芯材)に塗布しても、導電材が表面に被覆されていない露出した状態の正極活物質を多く含む正極合材層が形成される。特に、正極板の表面部分において、こうした露出状態の正極活物質が多く配置されると、正極集電体(即ち、正極芯材)と正極合材層との間や正極板表面に存在する正極活物質間の電子伝導性が小さくなり抵抗が増加する。そこで、如何にして導電材を嵩高い状態のまま正極活物質の表面を被覆させるかが課題となる。
本発明に係る製造方法では、導電材を含む水性ペーストAと、正極活物質を含む水性ペーストBとをそれぞれ別々に調製した後に混合して水性ペーストCを調製している。かかる方法によると、正極合材層を形成するための材料(正極活物質、導電材、結着材等)を同時に添加しないため、混練の際に導電材にかかる剪断力等の負荷を軽減することができる。導電材を含む水性ペーストAを予め調製することで、導電材を嵩高い状態のまま正極活物質の表面を被覆させることが可能となる。さらに、正極板の正極合材層の総面積に対して、該正極板に露出した該正極合材層中の正極活物質の面積比率が3%以上25%以下(典型的には4%以上22%以下、特に好ましくは4%以上8%以下)を満たすように、正極集電体(即ち、正極芯材)の表面に水性ペーストCを塗布して正極合材層を形成することにより、正極集電体(即ち、正極芯材)と正極合材層間や正極板表面における正極活物質間の導電パスが良好に行われ、正極板における内部抵抗が減少する。その結果、内部抵抗の上昇が抑制された、優れた電池特性(ハイレート特性またはサイクル特性)を有するリチウム二次電池を製造することができる。
At the time of preparing the aqueous paste, a conductive material made of a bulky material such as carbon powder tends to be compressed by mechanical energy such as shearing force to reduce the bulk when kneaded with a solvent (here, an aqueous solvent). When the volume of the conductive material is reduced, it becomes difficult to uniformly coat the surface of the positive electrode active material with the conductive material. Even when such an aqueous paste is applied to the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material), A positive electrode mixture layer containing a large amount of the exposed positive electrode active material that is not coated on the surface is formed. In particular, when a large amount of the exposed positive electrode active material is disposed on the surface portion of the positive electrode plate, the positive electrode existing between the positive electrode current collector (ie, positive electrode core material) and the positive electrode mixture layer or on the positive electrode plate surface. The electron conductivity between the active materials is reduced and the resistance is increased. Therefore, how to coat the surface of the positive electrode active material while keeping the conductive material bulky is a problem.
In the manufacturing method according to the present invention, the aqueous paste A containing the conductive material and the aqueous paste B containing the positive electrode active material are separately prepared and then mixed to prepare the aqueous paste C. According to this method, since the material for forming the positive electrode mixture layer (positive electrode active material, conductive material, binder, etc.) is not added at the same time, the load such as shearing force applied to the conductive material during kneading is reduced. be able to. By preparing the aqueous paste A containing the conductive material in advance, it is possible to cover the surface of the positive electrode active material while keeping the conductive material bulky. Furthermore, the area ratio of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer exposed to the positive electrode plate is 3% or more and 25% or less (typically 4% or more with respect to the total area of the positive electrode mixture layer of the positive electrode plate. 22% or less, particularly preferably 4% or more and 8% or less) by applying an aqueous paste C on the surface of the positive electrode current collector (ie, positive electrode core material) to form a positive electrode mixture layer, The conductive path between the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) and the positive electrode mixture layer or between the positive electrode active materials on the positive electrode plate surface is satisfactorily performed, and the internal resistance in the positive electrode plate is reduced. As a result, it is possible to manufacture a lithium secondary battery having excellent battery characteristics (high rate characteristics or cycle characteristics) in which an increase in internal resistance is suppressed.

また、ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記正極活物質として、少なくともリチウムとニッケルを構成金属元素とするリチウム遷移金属複合酸化物を使用する。
ニッケルを主体として構成されるニッケル系リチウム遷移金属複合酸化物は、理論上のリチウムイオン吸蔵容量が大きく、コバルト系リチウム遷移金属複合酸化物(例えばLiCoO)のようなコスト高の金属材料の使用量を削減できるため、かかる複合酸化物を正極活物質として使用することにより、高出力化を実現し得るリチウム二次電池を製造することができる。
In a preferred embodiment of the production method disclosed herein, a lithium transition metal composite oxide containing at least lithium and nickel as constituent metal elements is used as the positive electrode active material.
Nickel-based lithium transition metal composite oxides composed mainly of nickel have a large theoretical lithium ion storage capacity, and use of expensive metal materials such as cobalt-based lithium transition metal composite oxides (for example, LiCoO 2 ) Since the amount can be reduced, a lithium secondary battery capable of realizing high output can be manufactured by using such a composite oxide as a positive electrode active material.

さらに、好ましくは、上記正極活物質として、以下の一般式:
LiNi1−y (1)
(式(1)中のxおよびyは、
1≦x≦1.2、
0≦y<0.5、を全て満足する数であり、
式(1)中のMは、Co、MnおよびAlから成る群から選択される少なくとも一種又は二種以上の金属元素を包含する少なくとも一種又は二種以上の元素である。)
で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を使用する。
リチウム遷移金属複合酸化物のうち、上記式(1)で表わされるようなニッケル系リチウム遷移金属複合酸化物は、さらに微少含有金属元素(M)として、コバルト(Co)、マンガン(Mn)およびアルミニウム(Al)から成る群から選択される少なくとも一種又は二種以上の金属元素を含み得る複合酸化物を正極活物質として使用することにより、より高出力化を実現し得るリチウム二次電池を製造することができる。
Furthermore, preferably, as the positive electrode active material, the following general formula:
Li x Ni 1- y My O 2 (1)
(X and y in the formula (1) are
1 ≦ x ≦ 1.2,
0 ≦ y <0.5 is satisfied, and
M in the formula (1) is at least one element or two or more elements including at least one or two or more metal elements selected from the group consisting of Co, Mn and Al. )
A lithium transition metal composite oxide represented by
Among the lithium transition metal composite oxides, nickel-based lithium transition metal composite oxides represented by the above formula (1) further include cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum as the minutely contained metal element (M). A lithium secondary battery capable of realizing higher output is produced by using, as a positive electrode active material, a composite oxide that can contain at least one or two or more metal elements selected from the group consisting of (Al). be able to.

また、ここに開示される製造方法の好ましい他の一態様では、上記正極合材層における結着材として、少なくとも一種の水溶性セルロース誘導体を使用する。
上記水溶性のセルロース誘導体を使用して水性ペーストを調製すると、正極活物質の表面に該誘導体が付着し過ぎることが少ない。そのため、リチウムイオンの吸蔵放出に関わる正極活物質の反応面積が広く確保され、更なる高出力が可能なリチウム二次電池を提供することができる。
In another preferred embodiment of the production method disclosed herein, at least one water-soluble cellulose derivative is used as the binder in the positive electrode mixture layer.
When an aqueous paste is prepared using the water-soluble cellulose derivative, the derivative is less likely to adhere to the surface of the positive electrode active material. Therefore, it is possible to provide a lithium secondary battery in which a large reaction area of the positive electrode active material related to the insertion and extraction of lithium ions is ensured and a higher output is possible.

さらに、好ましい他の一態様では、上記正極合材層における正極活物質と結着材と導電材との合計量を100質量%としたとき、該正極合材層における導電材の含有率が5質量%以上15質量%以下になるように該正極合材層を形成する。
導電材の含有率が小さ過ぎると、正極合材層において導電材が表面に被覆されていない正極活物質の割合が増加する。正極板の正極合材層の総面積に対し、かかる露出状態の正極活物質の占める面積比率が大きくなると、正極集電体(即ち、正極芯材)と正極合材層との間や正極板表面に存在する正極活物質間の電子伝導性が小さくなり抵抗が増加してしまう。他方、導電材の含有率が大き過ぎると、導電材同士が凝集するため、多量の溶媒(ここでは水系溶媒)を添加して水系ペーストを調製しなければならない。こうして得られるペーストは粘度が低く、正極活物質が沈降し易いため、正極集電体(即ち、正極芯材)の表面に均等に塗布するのが困難となり好ましくない。しかしながら、導電材の含有率を上記範囲に設定することにより、正極板の表面に好適量の導電材を被覆することができるため、正極集電体(即ち、正極芯材)と正極合材層との間や正極板表面における正極活物質間の導電パスが良好に形成され、抵抗の増加を抑制することができる。その結果、高出力電源として優れた電池特性(ハイレート特性またはサイクル特性)を有するリチウム二次電池を製造することができる。
Furthermore, in another preferable embodiment, when the total amount of the positive electrode active material, the binder, and the conductive material in the positive electrode mixture layer is 100% by mass, the content of the conductive material in the positive electrode mixture layer is 5%. The positive electrode mixture layer is formed so as to be not less than 15% by mass and not more than 15% by mass.
If the content of the conductive material is too small, the proportion of the positive electrode active material whose surface is not coated with the conductive material in the positive electrode mixture layer increases. When the area ratio of the exposed positive electrode active material to the total area of the positive electrode mixture layer of the positive electrode plate is increased, the positive electrode plate is formed between the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) and the positive electrode mixture layer. The electron conductivity between the positive electrode active materials present on the surface is reduced and the resistance is increased. On the other hand, when the content of the conductive material is too large, the conductive materials are aggregated. Therefore, a large amount of solvent (here, aqueous solvent) must be added to prepare an aqueous paste. Since the paste thus obtained has a low viscosity and the positive electrode active material tends to settle, it is difficult to uniformly apply to the surface of the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material). However, since the surface of the positive electrode plate can be coated with a suitable amount of the conductive material by setting the content of the conductive material in the above range, the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) and the positive electrode mixture layer A conductive path between the positive electrode active material and the positive electrode active material on the positive electrode plate surface is well formed, and an increase in resistance can be suppressed. As a result, a lithium secondary battery having excellent battery characteristics (high rate characteristics or cycle characteristics) as a high-output power source can be manufactured.

さらに好ましくは、上記水性ペーストAの粘度が、上記水性ペーストBの粘度よりも大きくなるように、該水性ペーストAおよび該水性ペーストBを調製することを特徴とする。
導電材を含む水性ペーストAの方が、正極活物質を含む水性ペーストBよりも粘度が高くなるように調製することで、導電材を圧縮し過ぎることなく導電材を嵩高い状態で正極活物質の表面に被覆された水性ペーストCを調製することができる。その結果、高出力電源として優れた電池特性(ハイレート特性またはサイクル特性)を有するリチウム二次電池を提供することができる。
More preferably, the aqueous paste A and the aqueous paste B are prepared such that the viscosity of the aqueous paste A is larger than the viscosity of the aqueous paste B.
By preparing the aqueous paste A containing the conductive material to have a higher viscosity than the aqueous paste B containing the positive electrode active material, the conductive material can be made bulky without over compressing the conductive material. An aqueous paste C coated on the surface can be prepared. As a result, a lithium secondary battery having excellent battery characteristics (high rate characteristics or cycle characteristics) as a high-output power supply can be provided.

また、本発明によると、ここに開示されるいずれかのリチウム二次電池(またはここに開示されるいずれかの方法により製造されたリチウム二次電池であり得る)を備える車両が提供される。本発明によって提供されるリチウム二次電池は、車両に搭載される二次電池として適した性能(例えば、ハイレート特性またはサイクル特性あるいは低温出力特性)を示すものであり得る。したがって、かかるリチウム二次電池は、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車等の車両に搭載されるモーター(電動機)用の電源として好適に使用され得る。   In addition, according to the present invention, there is provided a vehicle including any lithium secondary battery disclosed herein (or may be a lithium secondary battery manufactured by any method disclosed herein). The lithium secondary battery provided by the present invention may exhibit performance suitable as a secondary battery mounted on a vehicle (for example, high rate characteristics, cycle characteristics, or low temperature output characteristics). Therefore, such a lithium secondary battery can be suitably used as a power source for a motor (electric motor) mounted on a vehicle such as an automobile equipped with an electric motor such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle.

一実施形態に係るリチウム二次電池の外形を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the external shape of the lithium secondary battery which concerns on one Embodiment. 図1におけるII−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line in FIG. 電極体を捲回して作製する状態を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the state which winds and produces an electrode body. 一実施形態に係る二次電池を備えた車両(自動車)を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the vehicle (automobile) provided with the secondary battery which concerns on one Embodiment. EPMAによるサンプルAの正極板の表面を示す図である。It is a figure which shows the surface of the positive electrode plate of the sample A by EPMA. EPMAによるサンプルEの正極板の表面を示す図である。It is a figure which shows the surface of the positive electrode plate of the sample E by EPMA.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Note that matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in this field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field.

ここで開示されるリチウム二次電池(典型的にはリチウムイオン電池)は、上述のとおり、正極活物質を含む正極合材層が正極集電体(即ち、正極芯材)の表面に形成された正極板を備えている。
まず、本実施形態に係るリチウム二次電池の正極板の各構成要素について説明する。正極板の正極合材層には、電荷担体となるリチウムイオンを吸蔵および放出可能な粉末状(粒状)の正極活物質と、水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材と、導電材とを含んでいる。かかる正極活物質は、本発明の目的を実現し得る限りにおいて従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。典型的な正極活物質として、リチウム(Li)と少なくとも一種の遷移金属元素を含む、リチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。例えば、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、コバルト酸リチウム(LiCoO)、マンガン酸リチウム(LiMn)、またはニッケル・マンガン系のLiNiMn1−x(0<x<1)やLiNiMn2−x(0<x<2)、ニッケル・コバルト系のLiNiCo1−x(0<x<1)、コバルト・マンガン系のLiCoMn1−x(0<x<1)で表わされるような、リチウム以外の遷移金属元素を二種含むいわゆる二元系リチウム遷移金属複合酸化物でもよい。あるいは、遷移金属元素を三種含むニッケル・コバルト・マンガン系のような三元系リチウム遷移金属複合酸化物(典型的にはLiNi1/3Co1/3Mn1/3)でもよい。
ただし、より好ましくは、少なくともリチウムとニッケルを構成金属元素とするニッケル系リチウム遷移金属複合酸化物である。かかる複合酸化物は、理論上のリチウムイオン吸蔵容量が大きいため、高出力用途(例えば、車載用)の電池として適している。
As described above, in the lithium secondary battery (typically, a lithium ion battery) disclosed herein, the positive electrode mixture layer containing the positive electrode active material is formed on the surface of the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material). A positive electrode plate.
First, each component of the positive electrode plate of the lithium secondary battery according to the present embodiment will be described. The positive electrode mixture layer of the positive electrode plate includes a powdery (granular) positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions serving as charge carriers, at least one binder dissolved or dispersed in an aqueous solvent, and a conductive material Including. As such a positive electrode active material, one or two or more kinds of substances conventionally used in lithium secondary batteries can be used without particular limitation as long as the object of the present invention can be realized. As a typical positive electrode active material, a lithium transition metal composite oxide containing lithium (Li) and at least one transition metal element can be given. For example, lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), or nickel / manganese-based LiNi x Mn 1-x O 2 (0 <x <1) LiNi x Mn 2-x O 4 (0 <x <2), LiNi x Co 1-x O 2 (0 <x <1) of the nickel-cobalt, LiCo of cobalt-manganese-based x Mn 1-x O 2 A so-called binary lithium transition metal composite oxide containing two kinds of transition metal elements other than lithium as represented by (0 <x <1) may be used. Alternatively, a ternary lithium transition metal composite oxide (typically LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) such as nickel / cobalt / manganese containing three kinds of transition metal elements may be used.
However, more preferably, it is a nickel-based lithium transition metal composite oxide having at least lithium and nickel as constituent metal elements. Such a complex oxide has a large theoretical lithium ion storage capacity, and is therefore suitable as a battery for high-power applications (for example, in-vehicle use).

また、さらに好ましい正極活物質は、以下の一般式:
LiNi1−y (1)
(式(1)中のxおよびyは、
1≦x≦1.2、
0≦y<0.5、を全て満足する数であり、
式(1)中のMは、Co、MnおよびAlから成る群から選択される少なくとも一種又は二種以上の金属元素を包含する少なくとも一種又は二種以上の元素である。)で表されるリチウム遷移金属複合酸化物である。リチウム遷移金属複合酸化物のうち、上記式(1)で表わされるようなニッケル系リチウム遷移金属複合酸化物は、さらに、金属元素(M)として、コバルト(Co)、マンガン(Mn)およびアルミニウム(Al)から成る群から選択される少なくとも一種又は二種以上の金属元素を含み得る。
Further, a more preferable positive electrode active material has the following general formula:
Li x Ni 1- y My O 2 (1)
(X and y in the formula (1) are
1 ≦ x ≦ 1.2,
0 ≦ y <0.5 is satisfied, and
M in the formula (1) is at least one element or two or more elements including at least one or two or more metal elements selected from the group consisting of Co, Mn and Al. ) Is a lithium transition metal composite oxide. Among the lithium transition metal composite oxides, the nickel-based lithium transition metal composite oxide represented by the above formula (1) further includes cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum (M) as the metal element (M). It may contain at least one or two or more metal elements selected from the group consisting of Al).

ここで、上記式(1)で表わされるリチウム遷移金属複合酸化物は、上記M元素としてコバルト(Co)、マンガン(Mn)およびアルミニウム(Al)から成る群から選択される少なくとも一種または二種以上の金属元素を含む酸化物のほか、少なくとも一種の元素(すなわち上記主構成金属元素以外の遷移金属元素および/または典型金属元素)を各主構成金属元素のモル比よりも少ない割合で微少構成金属元素として含む酸化物をも包含する意味である。かかる微少構成金属元素としては、例えば、クロム(Cr),バナジウム(V),マグネシウム(Mg),チタン(Ti),ジルコニウム(Zr),ニオブ(Nb),モリブデン(Mo),タングステン(W),銅(Cu),亜鉛(Zn),ガリウム(Ga),インジウム(In),スズ(Sn),ランタン(La),セリウム(Ce),鉄(Fe)およびイットリウム(Y)からなる群から選択される一種または二種以上であり得る。   Here, the lithium transition metal composite oxide represented by the above formula (1) is at least one or two or more selected from the group consisting of cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum (Al) as the M element. In addition to oxides containing the above metal elements, at least one element (that is, transition metal element and / or typical metal element other than the above-mentioned main constituent metal elements) is a minute constituent metal in a proportion smaller than the molar ratio of each main constituent metal element. It is meant to include oxides contained as elements. Examples of such minute constituent metal elements include chromium (Cr), vanadium (V), magnesium (Mg), titanium (Ti), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), tungsten (W), Selected from the group consisting of copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga), indium (In), tin (Sn), lanthanum (La), cerium (Ce), iron (Fe) and yttrium (Y) Can be one or more.

また、ここで開示される正極活物質は、例えば、従来公知の方法で調製・提供されるリチウム遷移金属複合酸化物粉末をそのまま使用することができる。例えば、原子組成に応じて適宜選択されるいくつかの原料化合物を所定のモル比で混合し、適当な手段で焼成することによって該酸化物を調製することができる。また、焼成物を適当な手段で粉砕、造粒および分級することにより、所望する平均粒径および/または粒径分布を有する二次粒子によって実質的に構成された粒状のリチウム遷移金属複合酸化物を得ることができる。   In addition, as the positive electrode active material disclosed herein, for example, a lithium transition metal composite oxide powder prepared and provided by a conventionally known method can be used as it is. For example, the oxide can be prepared by mixing several raw material compounds appropriately selected according to the atomic composition at a predetermined molar ratio and firing by an appropriate means. In addition, a granular lithium transition metal composite oxide substantially constituted by secondary particles having a desired average particle size and / or particle size distribution by pulverizing, granulating and classifying the fired product by an appropriate means Can be obtained.

さらに、上記正極合材層に含まれる水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材としては、有機溶剤に対して不溶性であり水系溶媒に溶解または分散可溶なポリマーを選択することできる。例えば、水系溶媒に溶解するポリマーとしては、カルボキシメチルセルロース(CMC;典型的にはナトリウム塩)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、メチルセルロース(MC)、酢酸フタル酸セルロース(CAP)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート(HPMCP)等のセルロース誘導体、または、ポリビニルアルコール(PVA)等が挙げられる。これらのうち、セルロース誘導体(例えばCMC)を特に好ましく使用し得る。
また、水系溶媒に分散するポリマーとしては、ポリエチレンオキサイド(PEO)、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−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重含体(PFA)、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)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)等のフッ素系樹脂、酢酸ビニル共重合体、スチレンブタジエンブロック共重合体(SBR)、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)、アラビアゴム等のゴム類が挙げられる。このような結着材は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、上記で例示したポリマー材料は、結着材としての機能の他に、上記組成物の増粘材その他の添加材としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。
Furthermore, as the at least one binder that dissolves or disperses in the aqueous solvent contained in the positive electrode mixture layer, a polymer that is insoluble in the organic solvent and soluble or dispersible in the aqueous solvent can be selected. For example, polymers dissolved in an aqueous solvent include carboxymethyl cellulose (CMC; typically sodium salt), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxypropyl cellulose (HPC), methyl cellulose (MC), cellulose acetate phthalate (CAP), Examples thereof include cellulose derivatives such as hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) and hydroxypropylmethylcellulose phthalate (HPMCP), and polyvinyl alcohol (PVA). Of these, cellulose derivatives (for example, CMC) can be particularly preferably used.
Polymers dispersed in the aqueous solvent include polyethylene oxide (PEO), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. Fluorine resin such as coalescence (FEP), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), vinyl acetate copolymer, styrene butadiene block copolymer (SBR), acrylic acid modified SBR resin (SBR latex), Arabic Examples thereof include rubbers such as rubber. Such a binder may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. In addition to the function as a binder, the polymer material exemplified above may be used for the purpose of exhibiting the function as a thickener or other additive of the above composition.

なお、上記結着材が溶解または分散する水系溶媒は、典型には水であるが、全体として水性を示すものであればよく、すなわち、水または水を主体とする混合溶媒を好ましく用いることができる。該混合溶媒を構成する水以外の溶媒としては、水と均一に混合し得る有機溶剤(低級アルコール、低級ケトン等)の一種または二種以上を適宜選択して用いることができる。例えば、水系溶媒の凡そ80質量%以上(より好ましくは凡そ90質量%以上、さらに好ましくは凡そ95質量%以上)が水である溶媒の使用が好ましい。特に好ましい例として、実質的に水からなる溶媒が挙げられる。   The aqueous solvent in which the binder is dissolved or dispersed is typically water, but may be any water-based solvent as a whole, that is, water or a mixed solvent mainly composed of water is preferably used. it can. As the solvent other than water constituting the mixed solvent, one or more organic solvents (lower alcohol, lower ketone, etc.) that can be uniformly mixed with water can be appropriately selected and used. For example, it is preferable to use a solvent in which about 80% by mass or more (more preferably about 90% by mass or more, more preferably about 95% by mass or more) of the aqueous solvent is water. A particularly preferred example is a solvent consisting essentially of water.

また、上記導電材としては、カーボン粉末やカーボンファイバー等の導電性粉末材料が好ましく用いられる。カーボン粉末としては、種々のカーボンブラック、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、グラファイト粉末等が好ましい。また、炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維類、銅、ニッケル等の金属粉末類およびポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料などを単独又はこれらの混合物として含ませることができる。なお、これらのうち一種のみを用いても、二種以上を併用してもよい。
また、上記材料を特に限定するものではないが、例えば、嵩密度(JIS K1469準拠)が0.1〜0.25g/cm(好適には概ね0.14〜0.18g/cm)である導電性粉末材料が特に好ましく用いられる。
Moreover, as said electrically conductive material, electroconductive powder materials, such as carbon powder and carbon fiber, are used preferably. As the carbon powder, various carbon blacks such as acetylene black, furnace black, ketjen black, and graphite powder are preferable. In addition, conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers, metal powders such as copper and nickel, and organic conductive materials such as polyphenylene derivatives can be contained alone or as a mixture thereof. In addition, only 1 type may be used among these, or 2 or more types may be used together.
Moreover, although the said material is not specifically limited, For example, bulk density (JIS K1469 conformity) is 0.1-0.25 g / cm < 3 > (preferably about 0.14-0.18 g / cm < 3 > suitably). A certain conductive powder material is particularly preferably used.

上記正極合材層を構成する材料の比率は、特に制限されないが、正極活物質と結着材と導電材との合計量を100質量%としたとき、該正極合材層における導電材の含有率は、例えば凡そ3質量%〜17質量%とすることができ、好ましくは凡そ5質量%以上15質量%以下になるように正極合材層が形成されるのがより好ましい。導電材の含有率が小さ過ぎると、正極合材層において導電材が表面に被覆されていない露出状態の正極活物質の割合が増加する。そのため、正極板の正極合材層の総面積に対し、正極板の表面に露出した露出状態の正極活物質の占める面積比率が大きくなる。この場合、正極集電体(即ち、正極芯材)と正極合材層との間や正極板表面に存在する正極活物質間の電子伝導性が小さくなり抵抗が増加してしまう。他方、導電材の含有率が大き過ぎると、導電材同士が凝集してしまうため、水系ペーストの調製において多量の溶媒(ここでは水系溶媒)が必要となる。こうして調製される水系ペーストは粘度が小さいことから正極活物質が沈降し易く、かかるペーストを用いて形成された正極合材層は正極活物質の分布に偏りができてしまうため好ましくない。しかしながら、導電材の含有率が上記範囲に構成された正極合材層を備える正極板は、正極集電体(即ち、正極芯材)と正極合材層との間や正極板表面における正極活物質間の伝導パスが良好に形成され、抵抗の増加を抑制することができる。
また、正極合材層に占める正極活物質の割合は、凡そ50質量%以上(典型的には50〜95質量%)であることが好ましく、凡そ70〜95質量%(例えば80〜95質量%)であることがより好ましい。
さらに、正極合材層に占める結着材の割合は、例えば凡そ1〜10質量%とすることができ、通常は凡そ3〜8質量%、さらに好ましくは1〜5質量%とするとよい。
The ratio of the material constituting the positive electrode mixture layer is not particularly limited, but when the total amount of the positive electrode active material, the binder, and the conductive material is 100% by mass, the inclusion of the conductive material in the positive electrode mixture layer The rate can be, for example, about 3% by mass to 17% by mass, and it is more preferable that the positive electrode mixture layer is formed so that it is preferably about 5% by mass to 15% by mass. If the content of the conductive material is too small, the ratio of the exposed positive electrode active material in which the conductive material is not coated on the surface in the positive electrode mixture layer increases. Therefore, the area ratio occupied by the exposed positive electrode active material exposed on the surface of the positive electrode plate is larger than the total area of the positive electrode mixture layer of the positive electrode plate. In this case, the electron conductivity between the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) and the positive electrode mixture layer or between the positive electrode active materials existing on the surface of the positive electrode plate is reduced, and the resistance is increased. On the other hand, if the content of the conductive material is too large, the conductive materials are aggregated, so that a large amount of solvent (here, aqueous solvent) is required in the preparation of the aqueous paste. Since the aqueous paste prepared in this way has a low viscosity, the positive electrode active material is likely to settle, and the positive electrode mixture layer formed using such paste is not preferable because the distribution of the positive electrode active material can be biased. However, a positive electrode plate including a positive electrode mixture layer having a conductive material content in the above range has a positive electrode active material between the positive electrode current collector (ie, positive electrode core material) and the positive electrode mixture layer or on the surface of the positive electrode plate. A conduction path between substances is formed well, and an increase in resistance can be suppressed.
The proportion of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is preferably about 50% by mass or more (typically 50 to 95% by mass), and about 70 to 95% by mass (for example, 80 to 95% by mass). ) Is more preferable.
Furthermore, the ratio of the binder in the positive electrode mixture layer can be, for example, about 1 to 10% by mass, usually about 3 to 8% by mass, and more preferably 1 to 5% by mass.

また、本発明に係るリチウム二次電池の正極合材層は、正極板の表面に形成されており、上述のとおり正極活物質と、水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材と、導電材とが含まれている。ここで、正極板の正極合材層の総面積に対して、該正極板の表面に露出した該正極合材層中の正極活物質の面積比率は、3%以上25%以下(典型的には4%以上22%以下、特に好ましくは4%以上8%以下)を満たすように正極合材層が形成されている。正極板の表面に露出した正極合材層中の正極活物質の面積比率が、上記範囲を満たすように構成されたリチウム二次電池では、正極集電体(即ち、正極芯材)と正極合材層間や正極活物質間の導電パスが良好に行われ、正極板における内部抵抗が減少する。その結果、内部抵抗の上昇が抑制された高出力が可能なリチウム二次電池となり得る。   Moreover, the positive electrode mixture layer of the lithium secondary battery according to the present invention is formed on the surface of the positive electrode plate, and as described above, the positive electrode active material, and at least one binder dissolved or dispersed in an aqueous solvent, And conductive material. Here, the area ratio of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer exposed on the surface of the positive electrode plate to the total area of the positive electrode mixture layer of the positive electrode plate is 3% or more and 25% or less (typically 4% or more and 22% or less, and particularly preferably 4% or more and 8% or less). In a lithium secondary battery configured such that the area ratio of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer exposed on the surface of the positive electrode plate satisfies the above range, the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) and the positive electrode composite Conductive paths between the material layers and between the positive electrode active materials are performed well, and the internal resistance of the positive electrode plate is reduced. As a result, a lithium secondary battery capable of high output with suppressed increase in internal resistance can be obtained.

ここで、正極板の表面に存在する正極合材層中の(導電材が表面に被覆されていない露出した状態の)正極活物質の面積比率を求めるには、正極合材層が形成された正極板表面をEPMA(Electron Probe Micro−Analysis)によるマッピングで分布状態を分析することができる。EPMAとは、試料表面に約1μmに絞った電子線を照射し、試料と電子線の相互作用により発生する特性X線を検出する分析であって、特性X線の波長分散分光により正極板の表面に存在する正極活物質の面積比率を測定することができる。   Here, in order to determine the area ratio of the positive electrode active material (in an exposed state where the conductive material is not coated on the surface) in the positive electrode mixture layer existing on the surface of the positive electrode plate, the positive electrode mixture layer was formed. The distribution state of the positive electrode plate surface can be analyzed by mapping with EPMA (Electron Probe Micro-Analysis). EPMA is an analysis in which the surface of a sample is irradiated with an electron beam focused to about 1 μm to detect characteristic X-rays generated by the interaction between the sample and the electron beam. The area ratio of the positive electrode active material present on the surface can be measured.

なお、上記正極板の基材となる正極集電体(即ち、正極芯材)としては、導電性の良好な金属からなる導電性部材が好ましく用いられる。例えば、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金を用いることができる。正極集電体(即ち、正極芯材)の形状は、リチウム二次電池の形状等に応じて異なり得るため、特に制限はなく、棒状、板状、シート状、箔状、メッシュ状等の種々の形態であり得る。   In addition, as the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) serving as the base material of the positive electrode plate, a conductive member made of a metal having good conductivity is preferably used. For example, aluminum or an alloy containing aluminum as a main component can be used. The shape of the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) can vary depending on the shape of the lithium secondary battery, and is not particularly limited. Various shapes such as a rod shape, a plate shape, a sheet shape, a foil shape, and a mesh shape are available. It can be in the form of

次いで、本発明に係るリチウム二次電池の製造方法の好ましい態様の一例として正極板の製造方法について説明する。
ここに開示される製造方法は、正極活物質を含む正極合材層が正極集電体(即ち、正極芯材)の表面に形成された正極板を備えるリチウム二次電池を製造する方法である。
1)導電材と、水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材とを、水系溶媒に添加して混練することにより水性ペーストAを調製する工程、2)正極活物質と、水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材とを、水系溶媒に添加して混練することにより水性ペーストBを調製する工程、3)上記調製した水性ペーストAと水性ペーストBとを混合することにより水性ペーストCを調製し、該ペーストCを正極集電体(即ち、正極芯材)の表面に塗布し正極合材層を形成する工程、を包含する。以下、上記工程を含む正極板の製造方法について詳細に説明する。
Subsequently, the manufacturing method of a positive electrode plate is demonstrated as an example of the preferable aspect of the manufacturing method of the lithium secondary battery which concerns on this invention.
The manufacturing method disclosed herein is a method for manufacturing a lithium secondary battery including a positive electrode plate in which a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material is formed on the surface of a positive electrode current collector (that is, a positive electrode core material). .
1) Step of preparing an aqueous paste A by adding and kneading a conductive material and at least one binder dissolved or dispersed in an aqueous solvent to the aqueous solvent, 2) a positive electrode active material, and an aqueous solvent Step of preparing aqueous paste B by adding and kneading at least one binder that dissolves or disperses in an aqueous solvent, and 3) aqueous by mixing aqueous paste A and aqueous paste B prepared above. A step of preparing paste C and applying the paste C to the surface of a positive electrode current collector (ie, positive electrode core material) to form a positive electrode mixture layer. Hereafter, the manufacturing method of the positive electrode plate including the said process is demonstrated in detail.

まず、導電材と、水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材とを、水系溶媒に添加して混練することにより水性ペーストAを調製する。導電材は凝集し易く、嵩高く分散し難い物質である。しかしながら、上記水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材(例えばCMC)を添加することにより導電材の表面に結着材が付着し、導電材の水に対する親和性が向上される。そのため、混練しても導電材が凝集することなく水性ペーストAを調製することができる。   First, an aqueous paste A is prepared by adding a conductive material and at least one binder dissolved or dispersed in an aqueous solvent to the aqueous solvent and kneading them. The conductive material is easily agglomerated and bulky and difficult to disperse. However, by adding at least one binder (for example, CMC) that is dissolved or dispersed in the aqueous solvent, the binder adheres to the surface of the conductive material, and the affinity of the conductive material for water is improved. Therefore, the aqueous paste A can be prepared without aggregating the conductive material even when kneaded.

さらに、ここで開示される製造方法では、正極活物質と、水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材とを、水系溶媒に添加して混練することにより水性ペーストBを調製する。そして、それぞれ調製した水性ペーストAと水性ペーストBとを混合することにより、正極合材層を構成する全て材料を含む水性ペーストCを調製する。かかる手順によると、正極合材層形成用の構成材料(正極活物質、導電材、結着材等)を同時に添加しないため、混練の際に導電材にかかる剪断力等の負荷を軽減することができ、導電材を嵩高い状態のまま正極活物質の表面に被覆させることが可能となる。   Furthermore, in the production method disclosed herein, the aqueous paste B is prepared by adding a positive electrode active material and at least one binder dissolved or dispersed in an aqueous solvent to the aqueous solvent and kneading. And the aqueous paste C containing all the materials which comprise the positive mix layer is prepared by mixing the aqueous paste A and the aqueous paste B which were each prepared. According to this procedure, constituent materials for forming the positive electrode mixture layer (positive electrode active material, conductive material, binder, etc.) are not added at the same time, so that the load such as shearing force applied to the conductive material during kneading can be reduced. It is possible to coat the surface of the positive electrode active material while keeping the conductive material bulky.

また、導電材を含む水性ペーストAの粘度が、正極活物質を含む水性ペーストBの粘度よりも大きくなるように、該水性ペーストAおよび該水性ペーストBを調製するのが好ましい。導電材を含む水性ペーストAの方が、正極活物質を含む水性ペーストBよりも粘度が大きくなるように調製することで、導電材を圧縮し過ぎることなく水性ペーストAを調製することができる。さらに、水性ペーストAよりも粘度が小さい正極活物質を含む水性ペーストBと共に混合することにより、塗工性(均一に正極集電体に塗付する性能)に優れた水性ペーストCを調製することができる。   In addition, it is preferable to prepare the aqueous paste A and the aqueous paste B so that the viscosity of the aqueous paste A containing the conductive material is larger than the viscosity of the aqueous paste B containing the positive electrode active material. By preparing the aqueous paste A containing the conductive material to have a viscosity higher than that of the aqueous paste B containing the positive electrode active material, the aqueous paste A can be prepared without over compressing the conductive material. Furthermore, by mixing with an aqueous paste B containing a positive electrode active material having a viscosity lower than that of the aqueous paste A, an aqueous paste C having excellent coatability (performance to uniformly apply to the positive electrode current collector) is prepared. Can do.

なお、上記水性ペーストAおよび上記水性ペーストBの調製に使用するそれぞれの結着材としては、水系溶媒に溶解または分散する性質を有する限りにおいて特に制限されない。例えば、上記列挙した結着材のうち同一の物質を用いてもよく、または異なる物質の結着材を用いてもよい。また、上述のように水性ペーストAの粘度を水性ペーストBの粘度よりも大きくする場合には、調製時に添加する水系溶媒の量を増減すること、または増粘作用の異なる結着材を使用すること等により調整することができる。例えば、導電材を含む水性ペーストAの結着材としてPEOを用い、正極活物質を含む水性ペーストBの結着材としてPEOより増粘作用の小さいCMCを用いるとよい。   In addition, as long as it has the property melt | dissolved or disperse | distributed to an aqueous solvent as each binder used for preparation of the said aqueous paste A and the said aqueous paste B, it does not restrict | limit. For example, the same substances may be used among the binders listed above, or binders of different substances may be used. Moreover, when making the viscosity of the aqueous paste A larger than the viscosity of the aqueous paste B as described above, the amount of the aqueous solvent added at the time of preparation is increased or decreased, or binders having different thickening actions are used. It can be adjusted depending on the situation. For example, PEO may be used as the binder of the aqueous paste A containing the conductive material, and CMC having a smaller thickening action than PEO may be used as the binder of the aqueous paste B containing the positive electrode active material.

次に、上記調製した水性ペーストAと水性ペーストBとを混合することにより調製した
水性ペーストCを正極集電体(即ち、正極芯材)の表面に塗布し、溶媒を揮発させて乾燥させた後、圧縮(プレス)する。これにより正極合材層が正極集電体(即ち、正極芯材)表面に形成されたリチウム二次電池の正極板が得られる。また、ここで開示される製造方法では、正極板の正極合材層の総面積に対して、該正極板の表面に露出した該正極合材層中の正極活物質の面積比率が3%以上25%以下(典型的には4%以上22%以下、特に好ましくは4%以上8%以下)を満たすように正極合材層を形成する。正極板の表面部分や正極活物質間において、導電材で表面が被覆されていない正極活物質が多く配置されると、正極集電体(即ち、正極芯材)と正極合材層との間や正極活物質間の電子伝導性が小さくなり抵抗が増加する。しかしながら、正極板の正極合材層の総面積に対して、該正極板の表面に露出した正極合材層中の正極活物質の面積比率が上記範囲を満たすように正極合材層を形成することにより、正極集電体(即ち、正極芯材)と正極合材層間や正極活物質間の導電パスが良好に行われ、正極板における内部抵抗が減少する。その結果、内部抵抗の上昇が抑制された、優れた電池特性(ハイレート特性またはサイクル特性)を有するリチウム二次電池を製造することができる。
Next, the aqueous paste C prepared by mixing the aqueous paste A and the aqueous paste B prepared above was applied to the surface of the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material), and the solvent was volatilized and dried. After that, it is compressed (pressed). Thereby, the positive electrode plate of the lithium secondary battery in which the positive electrode mixture layer is formed on the surface of the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) is obtained. In the manufacturing method disclosed herein, the area ratio of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer exposed on the surface of the positive electrode plate is 3% or more with respect to the total area of the positive electrode mixture layer of the positive electrode plate. The positive electrode mixture layer is formed so as to satisfy 25% or less (typically 4% or more and 22% or less, particularly preferably 4% or more and 8% or less). When a large amount of the positive electrode active material whose surface is not coated with the conductive material is disposed between the surface portion of the positive electrode plate and the positive electrode active material, the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) and the positive electrode mixture layer In addition, the electron conductivity between the positive electrode active materials is reduced, and the resistance is increased. However, the positive electrode mixture layer is formed so that the area ratio of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer exposed on the surface of the positive electrode plate satisfies the above range with respect to the total area of the positive electrode mixture layer of the positive electrode plate. Thus, a conductive path between the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) and the positive electrode mixture layer or between the positive electrode active materials is satisfactorily performed, and the internal resistance in the positive electrode plate is reduced. As a result, it is possible to manufacture a lithium secondary battery having excellent battery characteristics (high rate characteristics or cycle characteristics) in which an increase in internal resistance is suppressed.

なお、正極集電体(即ち、正極芯材)に上記水性ペーストCを塗布する方法としては、従来公知の方法と同様の技法を適宜採用することができる。例えば、スリットコーター、ダイコーター、グラビアコーター、コンマコーター等の適当な塗布装置を使用することにより、正極集電体(即ち、正極芯材)に該ペーストを好適に塗布することができる。また、溶媒を乾燥するにあたっては、自然乾燥、熱風、低湿風、真空、赤外線、遠赤外線、および電子線を、単独または組合せにて用いることにより良好に乾燥し得る。さらに、圧縮方法としては、従来公知のロールプレス法、平板プレス法等の圧縮方法を採用することができる。かかる厚さを調整するにあたり、膜厚測定器で該厚みを測定し、プレス圧を調整して所望の厚さになるまで複数回圧縮してもよい。   In addition, as a method of apply | coating the said aqueous paste C to a positive electrode electrical power collector (namely, positive electrode core material), the technique similar to a conventionally well-known method can be employ | adopted suitably. For example, the paste can be suitably applied to the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) by using an appropriate application device such as a slit coater, a die coater, a gravure coater, or a comma coater. Moreover, when drying a solvent, it can dry favorably by using natural drying, a hot air, low-humidity air, a vacuum, infrared rays, far-infrared rays, and an electron beam individually or in combination. Furthermore, as a compression method, a conventionally known compression method such as a roll press method or a flat plate press method can be employed. In adjusting the thickness, the thickness may be measured with a film thickness measuring instrument, and the press pressure may be adjusted to compress a plurality of times until a desired thickness is obtained.

次に、ここで開示されるリチウム二次電池の負極の各構成要素について説明する。かかる負極は、負極集電体(即ち、負極芯材)の表面に負極合材層が形成された構成を備える。上記負極の基材となる負極集電体(即ち、負極芯材)としては、導電性の良好な金属からなる導電性部材が好ましく用いられる。例えば、銅、または銅を主成分とする合金を用いることができる。負極集電体(即ち、負極芯材)の形状は、リチウム二次電池の形状等に応じて異なり得るため特に制限はなく、棒状、板状、シート状、箔状、メッシュ状等の種々の形態であり得る。車両搭載用高出力電源として用いられるリチウム二次電池の負極の集電体としては、厚さが5〜100μm程度の銅箔が好適に用いられる。   Next, each component of the negative electrode of the lithium secondary battery disclosed here will be described. Such a negative electrode has a configuration in which a negative electrode mixture layer is formed on the surface of a negative electrode current collector (that is, a negative electrode core material). As the negative electrode current collector (that is, the negative electrode core material) serving as the negative electrode substrate, a conductive member made of a metal having good conductivity is preferably used. For example, copper or an alloy containing copper as a main component can be used. The shape of the negative electrode current collector (ie, the negative electrode core material) is not particularly limited because it may vary depending on the shape or the like of the lithium secondary battery. Various shapes such as a rod shape, a plate shape, a sheet shape, a foil shape, and a mesh shape are available. It can be in form. A copper foil having a thickness of about 5 to 100 μm is suitably used as a negative electrode current collector of a lithium secondary battery used as a high-output power source for mounting on a vehicle.

上記負極集電体(即ち、負極芯材)の表面に形成された負極合材層には、電荷担体となるリチウムイオンを吸蔵および放出可能な負極活物質が含まれる。負極活物質としては、従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。例えば、カーボン粒子が挙げられる。少なくとも一部にグラファイト構造(層状構造)を含む粒子状の炭素材料(カーボン粒子)が好ましく用いられる。いわゆる黒鉛質のもの(グラファイト)、難黒鉛化炭素質のもの(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素質のもの(ソフトカーボン)、これらを組み合わせた構造を有するもののいずれの炭素材料も好適に使用され得る。中でも特に、黒鉛粒子を好ましく使用することができる。黒鉛粒子(例えばグラファイト)は、電荷担体としてのリチウムイオンを好適に吸蔵することができるため導電性に優れる。また、粒径が小さく単位体積当たりの表面積が大きいことからよりハイレートの充放電に適した負極活物質となり得る。   The negative electrode mixture layer formed on the surface of the negative electrode current collector (that is, the negative electrode core material) contains a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions serving as charge carriers. As the negative electrode active material, one type or two or more types of materials conventionally used in lithium secondary batteries can be used without any particular limitation. An example is carbon particles. A particulate carbon material (carbon particles) containing a graphite structure (layered structure) at least partially is preferably used. Any carbon material of a so-called graphitic material (graphite), non-graphitizable carbon material (hard carbon), easily graphitized carbon material (soft carbon), or a combination of these materials is preferably used. obtain. Among these, graphite particles can be preferably used. Graphite particles (eg, graphite) are excellent in conductivity because they can suitably occlude lithium ions as charge carriers. Moreover, since the particle size is small and the surface area per unit volume is large, it can be a negative electrode active material suitable for higher rate charge / discharge.

また、上記負極合材層は、典型的には、その構成成分として、上記負極活物質の他に、結着材等の任意成分を必要に応じて含有し得る。かかる結着材としては、一般的なリチウム二次電池の負極に使用される結着材と同様のものを適宜採用することができ、上述の正極板の構成要素で列挙した結着材として機能し得る各種のポリマー材料を好適に使用し得る。あるいは、ペースト調製時の溶媒として非水系溶媒(有機溶剤)を用いる場合は、結着材として、有機溶剤に対して可溶性であり且つ水に対して不溶性である非水溶性ポリマーを使用することができる。この種のポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリプロピレンオキサイド(PPO)、ポリエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体(PEO−PPO)等が挙げられる。   Moreover, the said negative electrode compound material layer can typically contain arbitrary components, such as a binder, as needed in addition to the said negative electrode active material as the structural component. As such a binder, the same binder as that used for the negative electrode of a general lithium secondary battery can be adopted as appropriate, and functions as the binder listed in the components of the positive electrode plate described above. Various polymer materials that can be used are preferably used. Alternatively, when a non-aqueous solvent (organic solvent) is used as a solvent during paste preparation, a water-insoluble polymer that is soluble in an organic solvent and insoluble in water may be used as a binder. it can. Examples of this type of polymer include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene chloride (PVDC), polyacrylonitrile (PAN), polypropylene oxide (PPO), and polyethylene oxide-propylene oxide copolymer (PEO-PPO). .

次いで、上記リチウム二次電池の負極の作製方法について説明する。上記負極集電体(即ち、負極芯材)の表面に負極合材層を形成するため、まず、負極活物質を、結着材等と共に上記適当な溶媒(水系溶媒または非水系溶媒)で混合して、ペーストまたはスラリー状の負極合材層形成用組成物(以下、「負極合材層形成用ペースト」という)を調製する。水系溶媒は、上述の正極板の構成要素で例示したものを好適に使用し得る。また、非水系溶媒の好適例としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、メチルエチルケトン、トルエン等が例示される。   Next, a method for manufacturing the negative electrode of the lithium secondary battery will be described. In order to form a negative electrode mixture layer on the surface of the negative electrode current collector (that is, the negative electrode core material), first, the negative electrode active material is mixed with the appropriate solvent (aqueous solvent or non-aqueous solvent) together with the binder and the like. Then, a paste or slurry-like composition for forming a negative electrode mixture layer (hereinafter referred to as “negative electrode mixture layer forming paste”) is prepared. What was illustrated by the component of the above-mentioned positive electrode plate can be used suitably for an aqueous solvent. Further, preferred examples of the non-aqueous solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methyl ethyl ketone, toluene and the like.

なお、各構成材料の配合比率は、例えば、負極合材層に占める負極活物質の割合が、凡そ50質量%以上であることが好ましく、凡そ85〜99質量%(例えば90〜97質量%)であることがより好ましい。また、負極合材層に占める結着材の割合を例えば凡そ1〜15質量%とすることができ、通常は凡そ3〜10質量%とすることが好ましい。こうして調製したペーストを負極集電体(即ち、負極芯材)に塗布し、溶媒を揮発させて乾燥させた後、圧縮(プレス)する。これにより該ペーストを用いて形成された負極合材層を負極集電体(即ち、負極芯材)上に有するリチウム二次電池の負極が得られる。なお、塗布、乾燥および圧縮方法は、上述の正極板の製造方法と同様に従来公知の手段を用いることができる。   In addition, as for the blending ratio of each constituent material, for example, the ratio of the negative electrode active material in the negative electrode mixture layer is preferably about 50% by mass or more, and about 85 to 99% by mass (for example, 90 to 97% by mass). It is more preferable that Further, the ratio of the binder in the negative electrode mixture layer can be, for example, about 1 to 15% by mass, and usually about 3 to 10% by mass is preferable. The paste thus prepared is applied to a negative electrode current collector (that is, a negative electrode core material), the solvent is volatilized and dried, and then compressed (pressed). Thereby, the negative electrode of the lithium secondary battery which has the negative electrode compound material layer formed using this paste on a negative electrode collector (namely, negative electrode core material) is obtained. In addition, the application | coating, drying, and the compression method can use a conventionally well-known means similarly to the manufacturing method of the above-mentioned positive electrode plate.

以下、本発明に係るリチウム二次電池の一つの具体例として、捲回電極体を備える角型形状のリチウム二次電池について説明するが、本発明をかかる例に限定することを意図したものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、電極体の構成および製造方法、セパレータの構成および製造方法、リチウム二次電池その他の電池の構築に係る一般的技術等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化することがある。また、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。   Hereinafter, as one specific example of the lithium secondary battery according to the present invention, a square-shaped lithium secondary battery including a wound electrode body will be described. However, the present invention is not intended to be limited to such an example. Absent. Further, matters other than the matters specifically mentioned in the present specification and matters necessary for carrying out the present invention (for example, the configuration and manufacturing method of the electrode body, the configuration and manufacturing method of the separator, the lithium secondary battery, etc. General techniques related to battery construction, etc.) can be grasped as design matters of those skilled in the art based on conventional techniques in the field. In addition, in the following drawings, the same code | symbol is attached | subjected to the member and site | part which show | plays the same effect | action, and the overlapping description may be abbreviate | omitted or simplified. In addition, the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each drawing do not reflect actual dimensional relationships.

図1は、一実施形態に係る角型形状のリチウム二次電池を模式的に示す斜視図であり、図2は、図1中のII−II線断面図である。また、図3は、電極体を捲回して作製する状態を模式的に示す斜視図である。
図1および図2に示されるように、本実施形態に係るリチウム二次電池100は、直方体形状の角型の電池ケース10と、該ケース10の開口部12を塞ぐ蓋体14とを備える。この開口部12より電池ケース10内部に扁平形状の電極体(捲回電極体20)及び電解質を収容することができる。また、蓋体14には、外部接続用の正極端子38と負極端子48とが設けられており、それら端子38,48の一部は蓋体14の表面側に突出している。また、外部端子38,48の一部はケース内部で内部正極端子37または内部負極端子47にそれぞれ接続されている。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a rectangular lithium secondary battery according to an embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 3 is a perspective view schematically showing a state in which the electrode body is wound and manufactured.
As shown in FIGS. 1 and 2, the lithium secondary battery 100 according to the present embodiment includes a rectangular parallelepiped battery case 10 and a lid body 14 that closes the opening 12 of the case 10. A flat electrode body (wound electrode body 20) and an electrolyte can be accommodated in the battery case 10 through the opening 12. The lid 14 is provided with a positive terminal 38 and a negative terminal 48 for external connection, and a part of the terminals 38 and 48 protrudes to the surface side of the lid 14. Also, some of the external terminals 38 and 48 are connected to the internal positive terminal 37 or the internal negative terminal 47, respectively, inside the case.

次に、図2および図3を参照し、本実施形態に係る捲回電極体20について説明する。図3に示されるように、捲回電極体20は、長尺状の正極集電体(即ち、正極芯材)32の表面に正極合材層34を有するシート状の正極シート30、長尺シート状のセパレータ50、長尺状の負極集電体(即ち、負極芯材)42の表面に負極合材層44を有するシート状の負極シート40とから構成される。そして、捲回軸方向Rの方向での断面視において、正極シート30及び負極シート40は、2枚のセパレータ50を介して積層されており、正極シート30、セパレータ50、負極シート40、セパレータ50の順に積層されている。該積層物は、軸芯(図示しない)の周囲に筒状に捲回され、得られた捲回電極体20を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって扁平形状に成形されている。   Next, the wound electrode body 20 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. As shown in FIG. 3, the wound electrode body 20 includes a sheet-like positive electrode sheet 30 having a positive electrode mixture layer 34 on the surface of a long positive electrode current collector (that is, a positive electrode core material) 32, A sheet-like separator 50 and a sheet-like negative electrode sheet 40 having a negative electrode mixture layer 44 on the surface of a long negative electrode current collector (ie, negative electrode core material) 42 are configured. In the cross-sectional view in the winding axis direction R, the positive electrode sheet 30 and the negative electrode sheet 40 are laminated via two separators 50, and the positive electrode sheet 30, the separator 50, the negative electrode sheet 40, and the separator 50 are stacked. Are stacked in this order. The laminate is wound around a shaft core (not shown) in a cylindrical shape, and is formed into a flat shape by squashing the obtained wound electrode body 20 from the side surface direction.

また、図3に示されるように、本実施形態に係る捲回電極体20は、その捲回軸方向Rの中心部には、正極集電体(即ち、正極芯材)32の表面上に形成された正極合材層34と、負極集電体(即ち、負極芯材)42の表面上に形成された負極合材層44とが重なり合って密に積層された部分が形成されている。また、捲回軸方向Rに沿う方向での断面視において、該方向Rの一方の端部において、正極合材層34が形成されずに正極集電体(即ち、正極芯材)32の露出した部分(正極合材層非形成部36)がセパレータ50および負極シート40(あるいは、正極合材層34と負極合材層44との密な積層部分)からはみ出た状態で積層されて構成されている。即ち、上記電極体20の端部には、正極集電体(即ち、正極芯材)32における正極合材層非形成部36が積層されて成る正集電体積層部(即ち、正極芯材積層部)35が形成されている。また、電極体20の他方の端部も正極シート30と同様の構成であり、負極集電体(即ち、負極芯材)42における負極合材層非形成部46が積層されて、負極集電体積層部(即ち、負極芯材積層部)45が形成されている。
なお、セパレータ50は、ここでは正極合材層34および負極合材層44の積層部分の幅より大きく、該電極体20の幅より小さい幅を備えるセパレータが用いられ、正極集電体(即ち、正極芯材)32と負極集電体(即ち、負極芯材)42が互いに接触して内部短絡を生じさせないように正極合材層34および負極合材層44の積層部分に挟まれるように配されている。
Further, as shown in FIG. 3, the wound electrode body 20 according to the present embodiment has a positive electrode current collector (that is, a positive electrode core material) 32 at the center in the winding axis direction R. The formed positive electrode mixture layer 34 and the negative electrode mixture layer 44 formed on the surface of the negative electrode current collector (that is, the negative electrode core material) 42 are overlapped and densely stacked. Further, in a cross-sectional view in a direction along the winding axis direction R, the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) 32 is exposed without forming the positive electrode mixture layer 34 at one end portion in the direction R. The portion (the positive electrode mixture layer non-forming portion 36) is laminated so as to protrude from the separator 50 and the negative electrode sheet 40 (or the dense laminated portion of the positive electrode mixture layer 34 and the negative electrode mixture layer 44). ing. That is, a positive current collector laminated portion (that is, a positive electrode core material) in which a positive electrode mixture layer non-forming portion 36 in a positive electrode current collector (namely, positive electrode core material) 32 is laminated at the end of the electrode body 20. (Stacked portion) 35 is formed. Further, the other end portion of the electrode body 20 has the same configuration as that of the positive electrode sheet 30, and the negative electrode mixture layer non-forming portion 46 in the negative electrode current collector (that is, the negative electrode core material) 42 is laminated, so A body laminate portion (that is, a negative electrode core laminate portion) 45 is formed.
Here, as the separator 50, a separator having a width larger than the width of the laminated portion of the positive electrode mixture layer 34 and the negative electrode mixture layer 44 and smaller than the width of the electrode body 20 is used, and a positive electrode current collector (that is, The positive electrode core material 32 and the negative electrode current collector 42 (that is, the negative electrode core material) 42 are arranged so as to be sandwiched between the stacked portions of the positive electrode mixture layer 34 and the negative electrode mixture layer 44 so as not to cause an internal short circuit. Has been.

セパレータ50は、正極シート30および負極シート40の間に介在するシートであって、正極シート30の正極合材層34と、負極シート40の負極合材層44にそれぞれ接するように配置される。そして、正極シート30と負極シート40における両合材層34,44の接触に伴う短絡防止や、該セパレータ50の空孔内に電解質(非水電解液)を含浸させることにより電極間の伝導パス(導電経路)を形成する役割を担っている。
かかるセパレータ50の構成材料としては、樹脂からなる多孔性シート(微多孔質樹脂シート)を好ましく用いることができる。ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等の多孔質ポリオレフィン系樹脂が特に好ましい。
The separator 50 is a sheet interposed between the positive electrode sheet 30 and the negative electrode sheet 40, and is disposed so as to be in contact with the positive electrode mixture layer 34 of the positive electrode sheet 30 and the negative electrode mixture layer 44 of the negative electrode sheet 40. And the short circuit prevention accompanying the contact of both the composite material layers 34 and 44 in the positive electrode sheet 30 and the negative electrode sheet 40, or the conduction path between electrodes by impregnating the electrolyte (non-aqueous electrolyte) in the pores of the separator 50 It plays a role of forming (conductive path).
As a constituent material of the separator 50, a porous sheet (microporous resin sheet) made of a resin can be preferably used. Particularly preferred are porous polyolefin resins such as polypropylene, polyethylene, and polystyrene.

本実施形態に係るリチウム二次電池は、以下のように構築することができる。上述した態様で正極板(典型的には正極シート30)及び負極(典型的には負極シート40)を2枚のセパレータ50と共に積重ね合わせて捲回し、得られた捲回電極体20を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって扁平形状に成形する。そして、正極集電体(即ち、正極芯材)32の正極合材層非形成部36に内部正極端子37を、負極集電体(即ち、負極芯材)42の該露出端部には内部負極端子47をそれぞれ超音波溶接、抵抗溶接等により接合し、上記扁平形状に形成された捲回電極体20の正極シート30または負極シート40と電気的に接続する。こうして得られた捲回電極体20を電池ケース10に収容した後、非水電解液を注入し、注入口を封止することによって、本実施形態のリチウム二次電池100を構築することができる。なお、電池ケース10の構造、大きさ、材料(例えば金属製またはラミネートフィルム製であり得る)、および正負極を主構成要素とする電極体の構造(例えば捲回構造や積層構造)等について特に制限はない。   The lithium secondary battery according to the present embodiment can be constructed as follows. In the embodiment described above, the positive electrode plate (typically positive electrode sheet 30) and the negative electrode (typically negative electrode sheet 40) are stacked and wound together with two separators 50, and the wound electrode body 20 obtained is laterally oriented. It is formed into a flat shape by crushing and abating. An internal positive electrode terminal 37 is connected to the positive electrode mixture layer non-forming portion 36 of the positive electrode current collector (ie, positive electrode core material) 32, and an internal electrode is connected to the exposed end portion of the negative electrode current collector (ie, negative electrode core material) 42. The negative electrode terminal 47 is joined by ultrasonic welding, resistance welding or the like, and is electrically connected to the positive electrode sheet 30 or the negative electrode sheet 40 of the wound electrode body 20 formed in the flat shape. After the wound electrode body 20 obtained in this manner is accommodated in the battery case 10, the lithium secondary battery 100 of this embodiment can be constructed by injecting a non-aqueous electrolyte and sealing the inlet. . In particular, the structure, size, material (for example, can be made of metal or laminate film) of the battery case 10, and the structure of the electrode body (for example, a wound structure or a laminated structure) having the positive and negative electrodes as main components, etc. There is no limit.

非水電解液は、従来からリチウム二次電池に用いられる非水電解液と同様のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液は、典型的には、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する。上記非水溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、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)等からなる群から選択された一種又は二種以上を用いることができる。また、上記支持塩としては、例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO、LiCSO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiI等のリチウム化合物(リチウム塩)を用いることができる。なお、非水電解液における支持塩の濃度は、従来のリチウム二次電池で使用される非水電解液と同様でよく、特に制限はない。適当なリチウム化合物(支持塩)を0.1〜5mol/L程度の濃度で含有させた電解質を使用することができる。 As the non-aqueous electrolyte, the same non-aqueous electrolyte as conventionally used for lithium secondary batteries can be used without any particular limitation. Such a nonaqueous electrolytic solution typically has a composition in which a supporting salt is contained in a suitable nonaqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include one or two selected from the group consisting of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), and the like. More than seeds can be used. Examples of the supporting salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ). 3. Lithium compounds (lithium salts) such as LiI can be used. In addition, the density | concentration of the support salt in a nonaqueous electrolyte solution may be the same as that of the nonaqueous electrolyte solution used with the conventional lithium secondary battery, and there is no restriction | limiting in particular. An electrolyte containing an appropriate lithium compound (supporting salt) at a concentration of about 0.1 to 5 mol / L can be used.

このようにして構築されたリチウム二次電池100は、上述したように、車両搭載用高出力電源として優れた電池特性(ハイレート特性またはサイクル特性あるいは低温出力特性)を示すものであり得る。従って、本発明に係るリチウム二次電池100は、特に自動車等の車両に搭載されるモーター(電動機)用電源として好適に使用し得る。従って、図4に模式的に示すように、かかるリチウム二次電池100(当該リチウム二次電池100を複数個直列に接続して形成される組電池の形態であり得る。)を電源として備える車両(典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車)1を提供する。   As described above, the lithium secondary battery 100 constructed in this manner can exhibit excellent battery characteristics (high rate characteristics, cycle characteristics, or low temperature output characteristics) as a vehicle-mounted high-output power supply. Therefore, the lithium secondary battery 100 according to the present invention can be suitably used as a power source for a motor (electric motor) mounted on a vehicle such as an automobile. Therefore, as schematically shown in FIG. 4, a vehicle including such a lithium secondary battery 100 (which may be in the form of an assembled battery formed by connecting a plurality of lithium secondary batteries 100 in series) as a power source. (Typically automobiles, in particular automobiles equipped with electric motors such as hybrid cars, electric cars, fuel cell cars) 1 are provided.

以下の試験例において、ここで開示されるリチウム二次電池(試験用電池)を構築し、その性能評価を行った。ただし、本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。   In the following test examples, a lithium secondary battery (test battery) disclosed herein was constructed and its performance was evaluated. However, it is not intended to limit the present invention to those shown in the specific examples.

<リチウム二次電池の構築:サンプルA>
以下のようにしてサンプルAに係るリチウム二次電池を構築した。
まず、サンプルAに係るリチウム二次電池の正極板を作製した。すなわち、正極板における正極合材層を形成するにあたり正極合材層形成用のペーストを調製した。導電材としての嵩密度が0.14〜0.18g/cm(JIS K1469準拠)のアセチレンブラック(AB)5重量部と、結着材としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)1.7重量部とを、イオン交換水55重量部に加えて混練することにより水性ペーストAを調製した。
また、正極活物質(LiNi0.82Co0.15Al0.03)92重量部と、カルボキシメチルセルロース(CMC)0.3重量部とを、イオン交換水30重量部に加えて混練することにより水性ペーストBを調製した。
そして、調製した水性ペーストAと水性ペーストBとを混合し、さらに固形分率が80%のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)/水懸濁液1.3重量部を加えて水性ペーストCを調製した。
次いで、正極集電体(即ち、正極芯材)としてのアルミニウム箔(厚さ15μm)に単位面積あたりの正極活物質の被覆量が86mg/cmになるように水性ペーストCを正極集電体(即ち、正極芯材)の片面に塗布し乾燥させた。乾燥後、ローラプレス機にてシート状に圧延することにより厚さ58μmに成形し、正極合材層が所定の幅(ここでは71mm)を有するようにスリットして正極シートを作成した。
<Construction of lithium secondary battery: Sample A>
A lithium secondary battery according to Sample A was constructed as follows.
First, a positive electrode plate of a lithium secondary battery according to Sample A was produced. That is, when forming the positive electrode mixture layer in the positive electrode plate, a paste for forming the positive electrode mixture layer was prepared. 5 parts by weight of acetylene black (AB) having a bulk density of 0.14 to 0.18 g / cm 3 (conforming to JIS K1469) as a conductive material, and 1.7 parts by weight of carboxymethyl cellulose (CMC) as a binder An aqueous paste A was prepared by kneading in addition to 55 parts by weight of ion-exchanged water.
Further, 92 parts by weight of the positive electrode active material (LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 ) and 0.3 parts by weight of carboxymethyl cellulose (CMC) are added to 30 parts by weight of ion-exchanged water and kneaded. An aqueous paste B was prepared.
Then, the prepared aqueous paste A and aqueous paste B were mixed, and further 1.3 parts by weight of polytetrafluoroethylene (PTFE) / water suspension having a solid content of 80% was added to prepare aqueous paste C. .
Next, the aqueous paste C was applied to the aluminum foil (thickness 15 μm) as the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material) so that the coating amount of the positive electrode active material per unit area was 86 mg / cm 2. That is, it was applied to one side of (a positive electrode core material) and dried. After drying, the sheet was rolled into a sheet with a roller press to form a thickness of 58 μm, and the positive electrode mixture layer was slit so that the positive electrode mixture layer had a predetermined width (71 mm in this case) to prepare a positive electrode sheet.

次に、サンプルAに係るリチウム二次電池の負極を作製した。すなわち、負極における負極合材層を形成するにあたり負極合材層形成用ペースト(負極ペースト)を調製した。該ペーストは、負極活物質としての黒鉛98重量部と、結着材としてのスチレンブタジエンブロック共重合体(SBR)1重量部と、カルボキシメチルセルロース(CMC)1重量部とを、イオン交換水に加えて混合することにより調製した。
そして、負極集電体(即ち、負極芯材)としての銅箔(厚さ10μm)に単位面積あたりの負極活物質の被覆量が6.4mg/cmになるように該負極ペーストを負極集電体(即ち、負極芯材)の両面に塗布し乾燥させた。乾燥後、ローラプレス機にてシート状に圧延することにより厚さ57μmに成形し、負極合材層が所定の幅を有するようにスリットして負極シートを作成した。
Next, the negative electrode of the lithium secondary battery according to Sample A was produced. That is, when forming the negative electrode mixture layer in the negative electrode, a negative electrode mixture layer forming paste (negative electrode paste) was prepared. The paste was prepared by adding 98 parts by weight of graphite as a negative electrode active material, 1 part by weight of a styrene butadiene block copolymer (SBR) as a binder, and 1 part by weight of carboxymethyl cellulose (CMC) to ion-exchanged water. And mixing.
Then, the negative electrode paste is applied to the copper foil (thickness 10 μm) as the negative electrode current collector (that is, the negative electrode core material) so that the coating amount of the negative electrode active material per unit area becomes 6.4 mg / cm 2. It applied to both surfaces of the electric body (namely, negative electrode core material), and was dried. After drying, it was rolled into a sheet with a roller press to form a thickness of 57 μm, and a negative electrode sheet was formed by slitting so that the negative electrode mixture layer had a predetermined width.

上記調製した正極シートと負極シートとを用いてサンプルAに係るリチウム二次電池を構築した。すなわち、正極シート及び負極シートを2枚のセパレータとともに積層し、この積層シートを捲回して捲回電極体を作製した。そして、この電極体を電解質とともに容器に収容して、(角型)大型電池(寸法(mm)概ね幅110×奥行14×高さ90)を構築した。電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)との1:1(体積比)混合溶媒に1mol/LのLiPFを溶解させた組成の非水電解液を用いた。 A lithium secondary battery according to Sample A was constructed using the prepared positive electrode sheet and negative electrode sheet. That is, a positive electrode sheet and a negative electrode sheet were laminated together with two separators, and this laminated sheet was wound to produce a wound electrode body. And this electrode body was accommodated in a container with electrolyte, and the (square) large sized battery (dimension (mm) about width 110x depth 14x height 90) was constructed | assembled. As an electrolytic solution, a non-aqueous electrolytic solution having a composition in which 1 mol / L LiPF 6 was dissolved in a 1: 1 (volume ratio) mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) was used.

<リチウム二次電池の構築:サンプルB>
サンプルBに係るリチウム二次電池は、正極合材層における正極活物質および導電材の含有率を変更した以外は、上記サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の材料で作製した。
まず、正極合材層形成用の水性ペーストを調製するにあたり、導電材としてのAB10重量部と、結着材としてのCMC1.7重量部とを、イオン交換水55重量部に加えて混練することにより水性ペーストAを調製した。
また、正極活物質(LiNi0.82Co0.15Al0.03)を88重量部と、結着材としてのCMC0.3重量部とを、イオン交換水30重量部に加えて混練することにより水性ペーストBを調製した。
そして、調製した水性ペーストAと水性ペーストBとを混合し、さらに固形分率が80%のPTFE/水懸濁液1.3重量部を加えて水性ペーストCを調製した。
上記正極活物質および導電材の含有率の変更以外は、サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の手順により正極板を作製した。こうして作製した正極板と、上記サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の負極とを用いて、サンプルBに係るリチウム二次電池を構築した。
<Construction of lithium secondary battery: Sample B>
The lithium secondary battery according to Sample B was made of the same material as the lithium secondary battery according to Sample A, except that the positive electrode active material and the conductive material content in the positive electrode mixture layer were changed.
First, in preparing an aqueous paste for forming a positive electrode mixture layer, 10 parts by weight of AB as a conductive material and 1.7 parts by weight of CMC as a binder are added to 55 parts by weight of ion-exchanged water and kneaded. To prepare an aqueous paste A.
Further, 88 parts by weight of a positive electrode active material (LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 ) and 0.3 parts by weight of CMC as a binder are added to 30 parts by weight of ion-exchanged water and kneaded. As a result, an aqueous paste B was prepared.
Then, the prepared aqueous paste A and aqueous paste B were mixed, and further 1.3 parts by weight of PTFE / water suspension having a solid content rate of 80% was added to prepare an aqueous paste C.
A positive electrode plate was produced by the same procedure as that of the lithium secondary battery according to Sample A, except that the content ratios of the positive electrode active material and the conductive material were changed. A lithium secondary battery according to Sample B was constructed using the positive electrode plate thus prepared and a negative electrode similar to the lithium secondary battery according to Sample A above.

<リチウム二次電池の構築:サンプルC>
サンプルCに係るリチウム二次電池は、正極合材層における正極活物質および導電材の含有率を変更した以外は、上記サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の材料で作製した。
まず、正極合材層形成用の水性ペーストを調製するにあたり、導電材としてのAB15重量部と、結着材としてのCMC1.7重量部とを、イオン交換水55重量部に加えて混練することにより水性ペーストAを調製した。
また、正極活物質(LiNi0.82Co0.15Al0.03)を83重量部と、結着材としてのCMC0.3重量部とを、イオン交換水30重量部に加えて混練することにより水性ペーストBを調製した。
そして、調製した水性ペーストAと水性ペーストBとを混合し、さらに固形分率が80%のPTFE/水懸濁液1.3重量部を加えて水性ペーストCを調製した。
上記正極活物質および導電材の含有率の変更以外は、サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の手順により正極板を作製した。こうして作製した正極板と、上記サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の負極とを用いて、サンプルCに係るリチウム二次電池を構築した。
<Construction of lithium secondary battery: Sample C>
The lithium secondary battery according to sample C was made of the same material as the lithium secondary battery according to sample A, except that the contents of the positive electrode active material and the conductive material in the positive electrode mixture layer were changed.
First, in preparing the aqueous paste for forming the positive electrode mixture layer, 15 parts by weight of AB as a conductive material and 1.7 parts by weight of CMC as a binder are added to 55 parts by weight of ion-exchanged water and kneaded. To prepare an aqueous paste A.
Further, 83 parts by weight of a positive electrode active material (LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 ) and 0.3 part by weight of CMC as a binder are added to 30 parts by weight of ion-exchanged water and kneaded. As a result, an aqueous paste B was prepared.
Then, the prepared aqueous paste A and aqueous paste B were mixed, and further 1.3 parts by weight of PTFE / water suspension having a solid content rate of 80% was added to prepare an aqueous paste C.
A positive electrode plate was produced by the same procedure as that of the lithium secondary battery according to Sample A, except that the content ratios of the positive electrode active material and the conductive material were changed. A lithium secondary battery according to Sample C was constructed using the positive electrode plate thus prepared and a negative electrode similar to the lithium secondary battery according to Sample A.

<リチウム二次電池の構築:サンプルD>
サンプルDに係るリチウム二次電池は、正極合材層における正極活物質および導電材の含有率を変更した以外は、上記サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の材料で作製した。
まず、正極合材層形成用の水性ペーストを調製するにあたり、導電材としてのAB20重量部と、結着材としてのCMC1.7重量部とを、イオン交換水55重量部に加えて混練することにより水性ペーストAを調製した。
また、正極活物質(LiNi0.82Co0.15Al0.03)を78重量部と、結着材としてのCMC0.3重量部とを、イオン交換水30重量部に加えて混練することにより水性ペーストBを調製した。
そして、調製した水性ペーストAと水性ペーストBとを混合し、さらに固形分率が80%のPTFE/水懸濁液1.3重量部を加えて水性ペーストCを調製した。こうして調製された水性ペーストCは流動性を有さず(粘度が高い)ため、正極集電体(即ち、正極芯材)に塗布することができなかった。よって、サンプルDは、リチウム二次電池を構築しなかった。
<Construction of lithium secondary battery: Sample D>
The lithium secondary battery according to Sample D was made of the same material as the lithium secondary battery according to Sample A above, except that the contents of the positive electrode active material and the conductive material in the positive electrode mixture layer were changed.
First, in preparing the aqueous paste for forming the positive electrode mixture layer, 20 parts by weight of AB as a conductive material and 1.7 parts by weight of CMC as a binder are added to 55 parts by weight of ion-exchanged water and kneaded. To prepare an aqueous paste A.
Further, 78 parts by weight of a positive electrode active material (LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 ) and 0.3 part by weight of CMC as a binder are added to 30 parts by weight of ion-exchanged water and kneaded. As a result, an aqueous paste B was prepared.
Then, the prepared aqueous paste A and aqueous paste B were mixed, and further 1.3 parts by weight of PTFE / water suspension having a solid content rate of 80% was added to prepare an aqueous paste C. Since the aqueous paste C prepared in this way did not have fluidity (high viscosity), it could not be applied to the positive electrode current collector (that is, the positive electrode core material). Therefore, sample D did not build a lithium secondary battery.

<リチウム二次電池の構築:サンプルE>
サンプルEに係るリチウム二次電池は、ペーストの調製方法を変更した以外は、上記サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の材料で作製した。すなわち、正極合材層を形成するための材料を同時に添加して水性ペーストを調製した。
まず、正極合材層形成用の水性ペーストを調製するにあたり、正極活物質(LiNi0.82Co0.15Al0.03)を92重量部と、導電材としてのAB5重量部と、結着材としてのCMC2重量部とを、イオン交換水85重量部に加えて混練した。さらに固形分率が80%のPTFE/水懸濁液1.3重量部を加えて水性ペーストを調製した。
上記ペーストの調製方法を変更した以外は、サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の手順により正極板を作製した。こうして作製した正極板と、上記サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の負極とを用いて、サンプルEに係るリチウム二次電池を構築した。
<Construction of lithium secondary battery: Sample E>
The lithium secondary battery according to Sample E was made of the same material as the lithium secondary battery according to Sample A, except that the paste preparation method was changed. That is, an aqueous paste was prepared by simultaneously adding materials for forming the positive electrode mixture layer.
First, in preparing an aqueous paste for forming a positive electrode mixture layer, 92 parts by weight of a positive electrode active material (LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 ), AB 5 parts by weight as a conductive material, 2 parts by weight of CMC as a binder was added to 85 parts by weight of ion exchange water and kneaded. Further, 1.3 parts by weight of PTFE / water suspension having a solid content of 80% was added to prepare an aqueous paste.
A positive electrode plate was produced by the same procedure as the lithium secondary battery according to Sample A, except that the method for preparing the paste was changed. A lithium secondary battery according to Sample E was constructed using the positive electrode plate thus prepared and a negative electrode similar to the lithium secondary battery according to Sample A.

<リチウム二次電池の構築:サンプルF>
サンプルFに係るリチウム二次電池は、ペーストの調製方法およびペースト調製時の溶媒を変更した以外は、上記サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の材料で作製した。すなわち、正極合材層を形成するための材料を同時に添加してペーストを調製した。さらに、水系溶媒を用いずに非水系溶媒N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いて非水性ペーストを調製した。
すなわち、正極合材層形成用の非水性ペーストを調製するにあたり、正極活物質(LiNi0.82Co0.15Al0.03)を92重量部と、導電材としてのAB5重量部と、結着材としての固形分率が13%のポリフッ化ビニリデン(PVDF/NMP溶液)23重量部とを、非水系溶媒NMP65重量部に加えて混練することにより、非水性ペーストを調製した。
上記ペーストの調製方法およびペースト調製時の溶媒を変更した以外は、サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の手順により正極板を作製した。こうして作製した正極板と、上記サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の負極とを用いて、サンプルEに係るリチウム二次電池を構築した。
<Construction of lithium secondary battery: Sample F>
The lithium secondary battery according to Sample F was made of the same material as the lithium secondary battery according to Sample A, except that the paste preparation method and the solvent during paste preparation were changed. That is, a paste was prepared by simultaneously adding materials for forming the positive electrode mixture layer. Furthermore, a non-aqueous paste was prepared using a non-aqueous solvent N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) without using an aqueous solvent.
That is, in preparing a non-aqueous paste for forming a positive electrode mixture layer, 92 parts by weight of a positive electrode active material (LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 ), and 5 parts by weight of AB as a conductive material, A non-aqueous paste was prepared by adding and kneading 23 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF / NMP solution) having a solid content of 13% as a binder to 65 parts by weight of the non-aqueous solvent NMP.
A positive electrode plate was produced by the same procedure as that of the lithium secondary battery according to Sample A, except that the paste preparation method and the solvent during paste preparation were changed. A lithium secondary battery according to Sample E was constructed using the positive electrode plate thus prepared and a negative electrode similar to the lithium secondary battery according to Sample A.

<リチウム二次電池の構築:サンプルG>
サンプルGに係るリチウム二次電池は、ペースト調製時の溶媒を変更した以外は、上記サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の材料で作製した。すなわち、水系溶媒を用いずに非水系溶媒N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いて非水性ペーストを調製した。
まず、正極合材層形成用の非水性ペーストを調製するにあたり、導電材としてのAB10重量部と、結着材としての結着材としての固形分率が13%のポリフッ化ビニリデン(PVDF/NMP溶液)23重量部とを、非水系溶媒NMP10重量部に加えて混練することにより、非水性ペーストAを調製した。
また、正極活物質(LiNi0.82Co0.15Al0.03)を88重量部と、結着材としての結着材としての固形分率が13%のポリフッ化ビニリデン(PVDF/NMP溶液)11.5重量部とを、非水系溶媒NMP10重量部に加えて混練することにより、非水性ペーストBを調製した。
そして、調製した非水性ペーストAと非水性ペーストBとを混合し、非水性ペーストCを調製した。
上記ペースト調製時の溶媒を変更した以外は、サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の手順により正極板を作製した。こうして作製した正極板と、上記サンプルAに係るリチウム二次電池と同様の負極とを用いて、サンプルGに係るリチウム二次電池を構築した。
<Construction of lithium secondary battery: Sample G>
The lithium secondary battery according to Sample G was made of the same material as that of the lithium secondary battery according to Sample A, except that the solvent used for preparing the paste was changed. That is, a non-aqueous paste was prepared using a non-aqueous solvent N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) without using an aqueous solvent.
First, in preparing a non-aqueous paste for forming a positive electrode mixture layer, 10 parts by weight of AB as a conductive material and polyvinylidene fluoride (PVDF / NMP having a solid content of 13% as a binder are used. A non-aqueous paste A was prepared by adding 23 parts by weight of the solution) to 10 parts by weight of the non-aqueous solvent NMP and kneading.
Further, 88 parts by weight of a positive electrode active material (LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 ) and a polyvinylidene fluoride (PVDF / PVD) having a solid content of 13% as a binder as a binder. NMP solution) 11.5 parts by weight was added to 10 parts by weight of non-aqueous solvent NMP and kneaded to prepare non-aqueous paste B.
And the prepared non-aqueous paste A and the non-aqueous paste B were mixed, and the non-aqueous paste C was prepared.
A positive electrode plate was produced by the same procedure as that of the lithium secondary battery according to Sample A, except that the solvent at the time of preparing the paste was changed. A lithium secondary battery according to sample G was constructed using the positive electrode plate thus prepared and a negative electrode similar to the lithium secondary battery according to sample A above.

上記作製したサンプルA〜Gに係るリチウム二次電池の正極板の構成(導電材の含有率、溶媒の種類およびペーストの混練方法)について表1に示す。   It shows in Table 1 about the structure (The content rate of a electrically conductive material, the kind of solvent, and the kneading | mixing method of a paste) of the positive electrode plate of the lithium secondary battery which concerns on the produced said samples AG.

[正極活物質の面積比率]
上記作製したサンプルA〜Gに係るリチウム二次電池の正極シートについて、EPMAによるマッピングを行い、正極板の表面に露出した正極活物質の分布状態を分析した。そして、正極板の正極合材層の総面積に対して、正極板の表面に露出した正極合材層中の正極活物質の面積比率を求めた。表1に、サンプルA〜Gに係る正極活物質の面積比率を示す。また、図5および6に、サンプルAおよびサンプルEに係るリチウム二次電池の正極シートについて、EPMAによるマッピング像を示す。
[Area ratio of positive electrode active material]
About the positive electrode sheet of the lithium secondary battery which concerns on the produced said samples AG, the mapping by EPMA was performed and the distribution state of the positive electrode active material exposed to the surface of the positive electrode plate was analyzed. Then, the area ratio of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer exposed on the surface of the positive electrode plate was determined with respect to the total area of the positive electrode mixture layer of the positive electrode plate. Table 1 shows the area ratios of the positive electrode active materials according to Samples A to G. 5 and 6 show mapping images by EPMA for the positive electrode sheets of the lithium secondary batteries according to Sample A and Sample E.

[電池評価]
次に、各サンプルA〜Gに係るリチウム二次電池について、以下に示す抵抗測定方法によって抵抗値を測定した。
すなわち、25℃の温度条件下において、5Aの定電流で4.1Vまで充電した後、5Aで2.5Vまで定電流放電して電池容量を測定した。さらに、30分間の休止後、最大電流5Aで3.73Vまで充電し、電圧を一定としたまま電流を減衰させ100mAになった時点で充電を終了した。その後、3.73Vに調整した電池に対し、20Aで定電流放電を行い、4秒後の電圧を測定し、各充放電後の電圧を縦軸とし且つ充放電電流を横軸とした電流(I)−電圧(V)プロット値の一次近似直線の傾きから抵抗値を求めた。表1にその結果を示す。
[Battery evaluation]
Next, the resistance values of the lithium secondary batteries according to the samples A to G were measured by the following resistance measurement method.
That is, under a temperature condition of 25 ° C., the battery capacity was measured by charging to 4.1 V at a constant current of 5 A and then discharging at a constant current to 2.5 V at 5 A. Further, after a 30-minute pause, the battery was charged to 3.73 V with a maximum current of 5 A, and the charge was terminated when the current was attenuated to 100 mA while keeping the voltage constant. Thereafter, the battery adjusted to 3.73 V was subjected to constant current discharge at 20 A, the voltage after 4 seconds was measured, and the current (with the vertical axis representing the voltage after each charge / discharge and the horizontal axis representing the charge / discharge current ( I) The resistance value was determined from the slope of the linear approximation line of the voltage (V) plot value. Table 1 shows the results.

表1に示されるように、正極合材層を形成するための材料を同時に添加してペーストを調製した(一括混練)サンプルEに係るリチウム二次電池の正極シートは、正極活物質の面積比率が72%と大きく、抵抗値が最も大きかった。また、正極合材層を形成するための材料を別々に添加してペーストを調製した(分割混練)サンプルA〜Cに係るリチウム二次電池の正極シートは、正極活物質の面積比率が4〜22%で、抵抗値が小さかった。
また、図5と図6のそれぞれの正極板の表面に存在する正極活物質の分布状態を比較すると、図5(サンプルA)の方が、図6(サンプルE)よりも、正極活物質を示す図中の白い部分が少ないことが確認された。よって、正極合材層を形成するための材料を別々に添加してペーストを調製することにより、導電材が表面に被覆されていない正極活物質が正極板の表面に存在する割合を減少させ、抵抗値を小さくすることができることが示された。
さらに、ペースト調製時の溶媒として非水系溶媒を用いたサンプルGに係るリチウム二次電池の正極シートは、正極活物質の面積比率が11%で小さかったが、サンプルAよりも抵抗値が0.5mΩ大きかった。ここで、抵抗値0.5mΩの差は、電池特性上あまり差がないように思われるが、本試験よりさらに低い温度条件下(例えば0℃以下)においては、抵抗値0.1Ωの差でも電池特性に大きく影響与えることが知られる。従って、サンプルGに係るリチウム二次電池は、低温条件下ではサンプルAに係るリチウム二次電池ほども低温出力特性を有さないことが推測される。よって、ペースト調製時の溶媒として水系溶媒を用いることにより、電池の抵抗値をより小さくすることができることが確認された。
As shown in Table 1, the positive electrode sheet of the lithium secondary battery according to Sample E, in which the material for forming the positive electrode mixture layer was simultaneously added to prepare a paste (collective kneading), is the area ratio of the positive electrode active material Was as large as 72%, and the resistance value was the largest. Moreover, the positive electrode sheet of the lithium secondary battery according to Samples A to C, in which materials for forming the positive electrode mixture layer were separately added to prepare pastes (split kneading), the area ratio of the positive electrode active material was 4 to 4 The resistance value was small at 22%.
Further, when comparing the distribution state of the positive electrode active material existing on the surface of each of the positive electrode plates in FIG. 5 and FIG. 6, the positive electrode active material in FIG. 5 (sample A) is more than in FIG. 6 (sample E). It was confirmed that there were few white parts in the figure shown. Therefore, by separately adding materials for forming the positive electrode mixture layer and preparing a paste, the ratio of the positive electrode active material that is not coated with the conductive material on the surface is reduced, It was shown that the resistance value can be reduced.
Further, the positive electrode sheet of the lithium secondary battery according to Sample G using a non-aqueous solvent as a solvent at the time of preparing the paste had a smaller area ratio of the positive electrode active material of 11%, but the resistance value of Sample A was 0. It was 5mΩ larger. Here, the difference in resistance value of 0.5 mΩ seems not to be very different in terms of battery characteristics, but even under a temperature condition lower than this test (for example, 0 ° C. or less), even a difference in resistance value of 0.1Ω. It is known that battery characteristics are greatly affected. Therefore, it is estimated that the lithium secondary battery according to Sample G does not have the low temperature output characteristics as the lithium secondary battery according to Sample A under low temperature conditions. Therefore, it was confirmed that the resistance value of the battery can be further reduced by using an aqueous solvent as a solvent for preparing the paste.

以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態および実施例は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、電池の種類は上述したリチウム二次電池に限られず、電極体の構成材料や電解質が異なる種々の内容の電池であってもよい。また、該電池の大きさおよびその他の構成についても、用途(典型的には車載用)によって適切に変更することができる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, the said embodiment and Example are only illustrations and what changed and changed the above-mentioned specific example is contained in the invention disclosed here. For example, the type of battery is not limited to the lithium secondary battery described above, but may be batteries having various contents with different constituent materials and electrolytes for the electrode body. Further, the size and other configurations of the battery can be appropriately changed depending on the application (typically for in-vehicle use).

本発明に係るリチウム二次電池は、導電材を嵩高い状態のまま正極活物質の表面を被覆させることにより、導電材が表面に被覆されていない正極活物質が正極板の表面に存在する割合を減少させ、電子伝導性に優れた正極合材層を有する車両搭載用高出力電源として優れた電池特性(例えば、ハイレート特性またはサイクル特性あるいは低温出力特性)を有するリチウム二次電池を提供することができる。従って、本発明によると、図4に示されるように、かかる二次電池100(電池100を複数個接続して形成される組電池の形態であり得る。)を電源として備える車両1(典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車のような電動機を備える自動車)を提供することができる。   In the lithium secondary battery according to the present invention, the ratio of the positive electrode active material that is not coated on the surface of the positive electrode active material on the surface of the positive electrode plate by covering the surface of the positive electrode active material while the conductive material is bulky To provide a lithium secondary battery having excellent battery characteristics (for example, high-rate characteristics, cycle characteristics, or low-temperature output characteristics) as a vehicle-mounted high-output power source having a positive electrode mixture layer excellent in electron conductivity Can do. Therefore, according to the present invention, as shown in FIG. 4, a vehicle 1 (typically) including such a secondary battery 100 (which may be in the form of an assembled battery formed by connecting a plurality of batteries 100) as a power source. Can provide automobiles, in particular automobiles equipped with electric motors such as hybrid cars and electric cars.

1 車両
10 電池ケース
12 開口部
14 蓋体
20 捲回電極体
30 正極シート
32 正極集電体(即ち、正極芯材)
34 正極合材層
35 正極集電体積層部(正極芯材積層部)
36 正極合材層非形成部
37 正極集電端子
38 外部正極集電端子
40 負極シート
42 負極集電体(即ち、負極芯材)
44 負極合材層
45 負極集電体積層部(負極芯材積層部)
46 負極合材層非形成部
47 負極集電端子
48 外部負極集電端子
50 セパレータ
100 リチウム二次電池
R 捲回軸方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 10 Battery case 12 Opening part 14 Cover body 20 Winding electrode body 30 Positive electrode sheet 32 Positive electrode collector (namely, positive electrode core material)
34 Positive electrode mixture layer 35 Positive electrode current collector layered portion (positive electrode core material layered portion)
36 Positive electrode mixture layer non-formation part 37 Positive electrode current collector terminal 38 External positive electrode current collector terminal 40 Negative electrode sheet 42 Negative electrode current collector (ie, negative electrode core material)
44 Negative electrode mixture layer 45 Negative electrode current collector layered portion (negative electrode core material layered portion)
46 Negative electrode mixture layer non-forming part 47 Negative electrode current collector terminal 48 External negative electrode current collector terminal 50 Separator 100 Lithium secondary battery R Winding axis direction

Claims (6)

正極活物質を含む正極合材層が正極集電体の表面に形成された正極板を備えるリチウム二次電池を製造する方法であって、以下の工程:
導電材と、水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材とを、水系溶媒に添加して混練することにより水性ペーストAを調製すること;
前記正極活物質と、水系溶媒に溶解または分散する少なくとも一種の結着材とを、水系溶媒に添加して混練することにより水性ペーストBを調製すること;
前記調製した水性ペーストAと水性ペーストBとを混合することにより水性ペーストCを調製し、該ペーストCを前記正極集電体の表面に塗布し正極合材層を形成すること;
を包含し、
ここで、前記正極板の前記正極合材層の総面積に対して、該正極板の表面に露出した前記正極活物質の面積は、3%以上25%以下を満たすように該正極合材層を形成することを特徴とする、製造方法。
A method for manufacturing a lithium secondary battery including a positive electrode plate in which a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material is formed on the surface of a positive electrode current collector, the following steps:
Preparing an aqueous paste A by adding a conductive material and at least one binder dissolved or dispersed in an aqueous solvent to the aqueous solvent and kneading;
Preparing an aqueous paste B by adding and kneading the positive electrode active material and at least one binder dissolved or dispersed in an aqueous solvent into an aqueous solvent;
An aqueous paste C is prepared by mixing the prepared aqueous paste A and aqueous paste B, and the paste C is applied to the surface of the positive electrode current collector to form a positive electrode mixture layer;
Including
Here, the positive electrode mixture layer is such that the area of the positive electrode active material exposed on the surface of the positive electrode plate satisfies 3% or more and 25% or less with respect to the total area of the positive electrode mixture layer of the positive electrode plate. The manufacturing method characterized by forming.
前記正極活物質として、少なくともリチウムとニッケルを構成金属元素とするリチウム遷移金属複合酸化物を使用する、請求項に記載の製造方法。 Wherein as a positive electrode active material, using a lithium transition metal composite oxide as a constituent metal element at least lithium and nickel, The method according to claim 1. 前記正極活物質として、以下の一般式:
LiNi1−y (1)
(式(1)中のxおよびyは、
1≦x≦1.2、
0≦y<0.5、を全て満足する数であり、
式(1)中のMは、Co、MnおよびAlから成る群から選択される少なくとも一種又は二種以上の金属元素を包含する少なくとも一種又は二種以上の元素である。)
で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を使用する、請求項またはに記載の製造方法。
As the positive electrode active material, the following general formula:
Li x Ni 1- y My O 2 (1)
(X and y in the formula (1) are
1 ≦ x ≦ 1.2,
0 ≦ y <0.5 is satisfied, and
M in the formula (1) is at least one element or two or more elements including at least one or two or more metal elements selected from the group consisting of Co, Mn and Al. )
The manufacturing method of Claim 1 or 2 using the lithium transition metal complex oxide represented by these.
前記正極合材層における結着材として、少なくとも一種の水溶性セルロース誘導体を使用する、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法The manufacturing method in any one of Claims 1-3 which uses at least 1 type of water-soluble cellulose derivative as a binder in the said positive electrode compound material layer. 前記正極合材層における正極活物質と結着材と導電材との合計量を100質量%としたとき、該正極合材層における導電材の含有率が5質量%以上15質量%以下になるように該正極合材層を形成する、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。 When the total amount of the positive electrode active material, the binder, and the conductive material in the positive electrode mixture layer is 100% by mass, the content of the conductive material in the positive electrode mixture layer is 5% by mass to 15% by mass. forming a positive-electrode mixture layer as method according to claim 1. 前記水性ペーストAの粘度が、前記水性ペーストBの粘度よりも大きくなるように、該水性ペーストAおよび該水性ペーストBを調製することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。 The viscosity of the aqueous paste A is the to be greater than the viscosity of the aqueous paste B, and wherein the preparation of aqueous paste A and aqueous pastes B, according to claim 1 Production method.
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