JP5772270B2 - 電池用電極の製造方法 - Google Patents
電池用電極の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5772270B2 JP5772270B2 JP2011134089A JP2011134089A JP5772270B2 JP 5772270 B2 JP5772270 B2 JP 5772270B2 JP 2011134089 A JP2011134089 A JP 2011134089A JP 2011134089 A JP2011134089 A JP 2011134089A JP 5772270 B2 JP5772270 B2 JP 5772270B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal body
- electrode
- manufacturing
- active material
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
電池用電極の第1製造方法について、図1を参照しながら説明する。この第1製造方法は、例えば捲回型電池や積層型電池等のような様々の電池に用いられる電極を製造する方法である。後述する第2製造方法や第3製造方法についても同様である。電極には正極と負極があるが、形成する材料の一部が違うに過ぎないので、正極を代表して説明する。
電池用電極の第2製造方法について、図2を参照しながら説明する。なお、第1製造方法と同様に、正極を代表して説明する。また説明を簡単にするために、第1製造方法と異なる工程や物質などについて説明する。よって第1製造方法の工程と同一内容の工程には同一の符号を付して説明を省略する。
電池用電極の第3製造方法について、図3を参照しながら説明する。なお、第3製造方法は第2製造方法と似ているので、説明を簡単にするために、第2製造方法と異なる工程や物質などについて説明する。よって第2製造方法の工程と同一内容の工程には同一の符号を付して説明を省略する。
比較例で用いる電池用電極の製造方法について、図4を参照しながら説明する。なお、第1製造方法と同様に、正極を代表して説明する。また説明を簡単にするために、第1製造方法と異なる工程や物質などについて説明する。よって第1製造方法の工程と同一内容の工程には同一の符号を付して説明を省略する。
上述した電池用電極の製造方法によって製造された電極を用いて、電極体を製造する製造方法について、図5および図6を参照しながら説明する。電極体の形態は、例えば捲回扁平型(以下では単に「扁平体」と呼ぶ。)や積層型などが該当するが、これら以外の形態であってもよい。扁平体の製造工程例を図5(A)に示し、その側面図を図5(B)に示す。積層型電極体(以下では単に「積層体」と呼ぶ。)の製造工程例を図6(A)に示し、その側面図を図6(B)および図6(C)に示す。
電池は、上述した電極体の製造方法によって製造された電極体(すなわち扁平体400や積層体500等)や電解液などを電池ケース(筐体)内に封入して組み立てることで製造できる。組み立て方法は周知であるので、具体的な図示および説明を省略する。なお活物質13として、リチウム・鉄複合酸化物、リチウム・コバルト複合酸化物、リチウム・ニッケル酸化物などのリチウム複合酸化物のうちで一以上の金属カルコゲン化合物を含む電極である場合には、リチウムイオン二次電池を製造することができる。
正極100には、上述した第1製造方法〜第3製造方法に従って製造した電極10を用いた。具体的には、第1製造方法に従って製造した電極10を実施例1,2,3,6で用い、第2製造方法に従って製造した電極10を実施例4で用い、第3製造方法に従って製造した電極10を実施例5で用いた。
負極200には、黒鉛とその表面に非晶質炭素を有するカーボンを含めて製造した電極を用いた。電解液には、エチレンカーボネート(EC;C3H4O3)とジエチルカーボネート(DEC;C2H5OCOOC2H5)とを体積比が30:70となる混合溶媒に対して、電解質としての六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)が1[mol/L]となるように溶解させた溶液を用いた。
試験は、上述のように製造したリチウムイオン二次電池の100個に対して、4.0[V]の電圧を所定期間印加した後、大気中に放置して電圧変化を測定した。具体的には、放置し始めてから1日経過するごとに100個のリチウムイオン二次電池について各々の電圧を測定し、算出式「(放置前の電圧−X日放置後の電圧)/X日」に従って電圧低下率(V/day)を求めた。電圧低下率が基準値以上の電池を「不良品」と評価し、基準値未満の電池を「正常品(合格品)」と評価した。基準値には、一例として、電圧低下率の平均値と平均値に近い90個から標準偏差(σ)を求め、平均値より標準偏差の3倍(つまり3σ)を適用した。
実施例1では、活物質13にはリチウム複合酸化物に含まれてリチウム・ニッケル酸化物またはリチウム・コバルト複合酸化物の一つであるLiNi0.82Co0.15Al0.03O2を用い、バインダ12にはカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC),ポリエチレンオキシド(PEO)およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を混合して用い、溶媒15には水を用いて、第1製造方法(図1)に従って電極10を製造した。活物質13:導電材14:バインダ12の重量比は、100:3:(1:1:1)とした。メカノケミカル反応に用いたメカノケミカル装置の金属部材、すなわち金属容器の材質(以下では単に「容器材質」と呼ぶ。)は、ニッケル展伸材(Ni−200)であった。
実施例2では、活物質13には実施例1と同じくLiNi0.82Co0.15Al0.03O2を用い、バインダ12にはポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用い、溶媒15にはN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いて、第1製造方法(図1)に従って電極10を製造した。活物質13:導電材14:バインダ12の重量比は、100:3:3とした。容器材質は、実施例1と同じくニッケル展伸材(Ni−200)であった。
実施例3では、活物質13にはリチウム複合酸化物に含まれてリチウム・鉄複合酸化物の一つであるLiFePO4を用い、バインダ12には実施例1と同じくカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC),ポリエチレンオキシド(PEO)およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を混合して用い、溶媒15には水を用いて、第1製造方法(図1)に従って電極10を製造した。活物質13:導電材14:バインダ12の重量比は、100:3:(1:1:1)とした。容器材質は、実施例1,2と同じくニッケル展伸材(Ni−200)であった。
実施例4では、活物質13には実施例3と同じくLiFePO4を用い、バインダ12には実施例1,3と同じくカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC),ポリエチレンオキシド(PEO)およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を混合して用い、溶媒15には水を用いて、第2製造方法(図2)に従って電極10を製造した。活物質13:導電材14:バインダ12の重量比は、100:3:(1:1:1)とした。容器材質は、実施例1〜3と同じくニッケル展伸材(Ni−200)であった。
実施例5では、活物質13には実施例3,4と同じくLiFePO4を用い、バインダ12には実施例1,3,4と同じくカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC),ポリエチレンオキシド(PEO)およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を混合して用い、溶媒15には水を用いて、第3製造方法(図3)に従って電極10を製造した。活物質13:導電材14:バインダ12の重量比は、100:3:(1:1:1)とした。容器材質は、実施例1〜4と同じくニッケル展伸材(Ni−200)であった。
実施例6では、活物質13には実施例3〜5と同じくLiFePO4を用い、バインダ12には実施例1,3〜5と同じくカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC),ポリエチレンオキシド(PEO)およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を混合して用い、溶媒15には水を用いて、第1製造方法(図1)に従って電極10を製造した。活物質13:導電材14:バインダ12の重量比は、100:3:(1:1:1)とした。容器材質は、ステンレス鋼(SUS316)であった。
比較例1では、活物質13には実施例1,2と同じくLiNi0.82Co0.15Al0.03O2を用い、バインダ12には実施例1,3〜5と同じくカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC),ポリエチレンオキシド(PEO)およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を混合して用い、溶媒15には水を用いて、比較例の製造方法(図4)に従って電極10を製造し、金属体除去工程(ステップS11〜S15)を行っていない。活物質13:導電材14:バインダ12の重量比は、100:3:3とした。容器材質は、実施例1〜5と同じくニッケル展伸材(Ni−200)であった。
比較例2では、比較例1と同一構成で比較例の製造方法(図4)に従って電極10を製造し、金属体除去工程(ステップS11〜S15)を行っていない。容器材質は、ステンレス鋼(SUS316)であった。
比較例3では、比較例1と同一構成で比較例の製造方法(図4)に従って電極10を製造し、金属体除去工程(ステップS11〜S15)を行っていない。容器材質は、ジルコニア(ZrO2)であった。
比較例4では、比較例1と同一構成で比較例の製造方法(図4)に従って電極10を製造し、金属体除去工程(ステップS11〜S15)を行っていない。容器材質は、タングステン(W)であった。
実施例1〜6および比較例1〜4で製造した各電極10を正極100として含むリチウムイオン二次電池について評価すると、下記の表2のようになった。含有量の測定方法はICP(Inductively Coupled Plasma)発光分光分析による。表2は左側から順番に、電極10に金属体として含まれる鉄(Fe)の含有量、同じくニッケル(Ni)の含有量、メカノケミカル装置を用いて行うメカノケミカル反応の連続運転時間(以下では単に「連続運転時間」と呼ぶ。)、検査した電極10の数に対する不良品の数(不良数/検査数)の各欄で示す。なお金属物の含有量には、活物質13に由来する材質を含み、容器材質に関連しない材質は含まない。
11 集電体
12 バインダ(結着剤)
12a 水系バインダ(結着剤)
13 活物質(正極活物質,負極活物質)
14 導電材
15 溶媒
20 酸溶液
21 中和剤
100 正極
200 負極
300 セパレータ
400 扁平体
410 捲回部
420 中空部
500 積層体
510 心材用部材
Claims (10)
- メカノケミカル装置を用いて活物質の表面に導電材を被覆する被覆工程と、
少なくとも前記活物質を含む混練物を生成する混練物生成工程と、
前記混練物を集電体の面上に塗工する塗工工程と、
前記混練物を乾燥させて活物質合剤層を形成する合剤層形成工程と、
を有する電池用電極の製造方法において、
前記混練物生成工程を行う前に、メカノケミカル反応によって前記メカノケミカル装置の金属部材が削られて生じる金属体を除去する金属体除去工程を有し、
前記金属体除去工程は、前記被覆工程を行った後の物質を、酸溶液に浸漬して前記金属体を除去することを特徴とする電池用電極の製造方法。 - 前記金属体除去工程の前に、篩を用いて所定粒度以上の前記金属体を選別して除去することを特徴とする請求項1に記載の電池用電極の製造方法。
- 前記金属体除去工程の前に、磁力によって前記金属体を吸着させて除去することを特徴とする請求項1または2に記載の電池用電極の製造方法。
- 前記金属体除去工程は、前記酸溶液に浸漬した後、前記酸溶液の除去を行うことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の電池用電極の製造方法。
- 前記酸溶液の除去は、水で洗い流す酸痕水洗であることを特徴とする請求項4に記載の電池用電極の製造方法。
- 前記混練物は、前記酸痕水洗で加える水を用いて混練されることを特徴とする請求項5に記載の電池用電極の製造方法。
- 前記金属体除去工程は、前記酸溶液を加えた後、前記酸溶液を中和する中和剤を加えることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の電池用電極の製造方法。
- 前記活物質は、金属カルコゲン化合物であることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の電池用電極の製造方法。
- 前記活物質は、リチウム・鉄複合酸化物、リチウム・コバルト複合酸化物、リチウム・ニッケル酸化物などのリチウム複合酸化物であることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の電池用電極の製造方法。
- 前記メカノケミカル装置の金属部材は、鉄、ニッケル、コバルト、クロムのうち一以上を含むことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の電池用電極の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011134089A JP5772270B2 (ja) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | 電池用電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011134089A JP5772270B2 (ja) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | 電池用電極の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013004300A JP2013004300A (ja) | 2013-01-07 |
JP5772270B2 true JP5772270B2 (ja) | 2015-09-02 |
Family
ID=47672676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011134089A Active JP5772270B2 (ja) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | 電池用電極の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5772270B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015082379A (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-27 | 株式会社デンソー | 電極材料の製造方法,電極材料,非水電解質二次電池用電極及び非水電解質二次電池 |
CN111446479B (zh) * | 2019-12-03 | 2022-04-05 | 上海骄成超声波技术股份有限公司 | 一种工件揉平装置及工件揉平方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4703524B2 (ja) * | 2001-06-27 | 2011-06-15 | 株式会社東芝 | 二次電池用正極活物質の製造方法と非水電解液二次電池の製造方法 |
JP2004259518A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 正極活物質、正極及びリチウムイオン二次電池 |
JP2004311297A (ja) * | 2003-04-09 | 2004-11-04 | Mitsubishi Chemicals Corp | 粉体状リチウム二次電池正極材料、リチウム二次電池正極、及びリチウム二次電池 |
JP4019070B2 (ja) * | 2003-08-19 | 2007-12-05 | 三井金属鉱業株式会社 | リチウム一次電池用正極活物質 |
JP2005197073A (ja) * | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウム二次電池用正極 |
JP5204966B2 (ja) * | 2006-10-25 | 2013-06-05 | 日本化学工業株式会社 | リチウムイオン二次電池用正極活物質及びその製造方法 |
JP2009283232A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | 電池用組成物の製造方法 |
-
2011
- 2011-06-16 JP JP2011134089A patent/JP5772270B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013004300A (ja) | 2013-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101752566B1 (ko) | 활물질 복합 입자 및 리튬 전지 | |
CN103094526B (zh) | 锂离子电池正极的制备方法 | |
JP6978182B2 (ja) | 非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、および該正極活物質を用いた非水系電解質二次電池 | |
JP2016500895A (ja) | 高分散性グラフェン組成物およびその製造方法、ならびに高分散性グラフェン組成物を含むリチウムイオン二次電池用電極 | |
Hofmann et al. | Implications of aqueous processing for high energy density cathode materials: Part II. Water-induced surface species on LiNi0. 8Co0. 15Al0. 05O2 | |
KR102165762B1 (ko) | 황화물 고체전지의 제조방법 | |
CN109314229B (zh) | 锂化合物、该锂化合物的制造方法以及非水系电解质二次电池用正极活性物质的制造方法 | |
CA3183241A1 (en) | Method for recycling battery electrodes | |
Kang et al. | Enhancing performance of a lithium ion battery by optimizing the surface properties of the current collector | |
Sundriyal et al. | Revealing the effect of oxygen defects and morphology on Li-storage performance of calcium iron oxide | |
Cho et al. | Effect of Ni/Mn Ordering on Elementary Polarizations of LiNi0. 5Mn1. 5O4 Spinel and Its Nanostructured Electrode | |
KR101385254B1 (ko) | 전극 합제용 바인더 및 이를 포함하는 이차전지 | |
JP5772270B2 (ja) | 電池用電極の製造方法 | |
Kim et al. | Accelerated Degradation of SiO/NCM Cell Quick Rechargeability Due to Depth-of-Discharge Range Dependent Failure Induced Li Dendrite Formation | |
Radloff et al. | Applying established water-based binders to aqueous processing of LiNi0. 83Co0. 12Mn0. 05O2 positive electrodes | |
Navadeepthy et al. | N-Doped graphene with anchored ZnFe 2 O 4 nanostructures as an anode for lithium ion batteries with enhanced reversible capacity and cyclic performance | |
JP2023530820A (ja) | 複合材剥離方法 | |
Wang et al. | Influence of Mixing Process on the Performance of Electrodes Made by a Dry Coating Method | |
WO2020054615A1 (ja) | 二次電池用電極および二次電池 | |
Pyun et al. | Enhanced cyclic performance of MgF 2-coated Li [Ni 0.2 Li 0.2 Mn 0.6] O 2 nanoparticle cathodes in full lithium ion cells | |
JP7197668B2 (ja) | 非水電解質二次電池用正極、非水電解質二次電池、電池モジュール、および電池システム | |
JP2013175418A (ja) | リチウムイオン二次電池用負極材料、リチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池 | |
JP2017152124A (ja) | リチウム電池 | |
CN103427119B (zh) | 电池 | |
Sharma et al. | Li-storage and cycling properties of spinel, CdFe 2 O 4, as an anode for lithium ion batteries |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130809 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140129 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140130 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140328 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141009 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141121 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150602 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150615 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5772270 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |