JP5827193B2 - Method for producing negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Method for producing negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、非水電解質二次電池用負極の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンを可逆的に脱挿入可能な正極及び負極と、液状、ゲル状もしくは固体状の電解質とから概略構成され、高出力及び高エネルギー密度などの利点を有している。   A lithium ion secondary battery is generally composed of a positive electrode and a negative electrode capable of reversibly inserting and removing lithium ions, and a liquid, gel or solid electrolyte, and has advantages such as high output and high energy density. Yes.

特許文献1には、活物質粒子と導電材粒子とポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の高分子結合剤樹脂とを混合した活物質ペーストを加温して集電体上に塗布して、正極および負極を形成するリチウムイオン二次電池用の電極の製造方法が開示されている(請求項1)。
特許文献1には、活物質ペーストを集電体上に塗布する際の活物質ペーストの加温温度は20〜55℃が好ましいことが記載されている(請求項2)。
In Patent Document 1, an active material paste in which active material particles, conductive material particles, and a polymer binder resin such as polyvinylidene fluoride (PVDF) are mixed is heated and applied on a current collector, A method for producing an electrode for a lithium ion secondary battery forming a negative electrode is disclosed (claim 1).
Patent Document 1 describes that the heating temperature of the active material paste when applying the active material paste on the current collector is preferably 20 to 55 ° C. (Claim 2).

リチウムイオン二次電池において、負極活物質としては黒鉛等の炭素材料が広く使用されている。例えば、黒鉛等の負極活物質と、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)あるいはその変性体(変性SBR)等の結着剤と、カルボキシメチルセルロース(CMC)等の増粘剤と、水とを混合して、ペーストを得、このペーストを負極集電体上に塗布し、乾燥し、プレス加工して、集電体と負極活物質層とからなる負極が製造される。   In lithium ion secondary batteries, carbon materials such as graphite are widely used as negative electrode active materials. For example, a negative electrode active material such as graphite, a binder such as styrene-butadiene rubber (SBR) or a modified product thereof (modified SBR), a thickener such as carboxymethylcellulose (CMC), and water are mixed. The paste is obtained, and the paste is applied onto the negative electrode current collector, dried, and pressed to produce a negative electrode comprising the current collector and the negative electrode active material layer.

特開2004-199916号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-199916

CMC等の増粘剤を用いる場合、増粘剤が良好に溶解せず、ペースト中に増粘剤と水を含むミクロゲルが生成されやすい。さらに、増粘剤の繊維同士が互いに絡まり合って凝集した凝集物を含むミクロゲルが生成される場合もある。   When a thickener such as CMC is used, the thickener does not dissolve well, and a microgel containing the thickener and water is easily generated in the paste. Furthermore, the microgel containing the aggregate which the fibers of the thickener entangled with each other may be generated.

ペースト中に増粘剤の未溶解物あるいはその凝集物を含むミクロゲルがあると、得られる負極活物質層において活物質の抜けたピンホールが形成されてしまう。ピンホール部分は活物質がないため、充放電時にLiイオンの受け渡しができず、ピンホール部分にLi成分が析出する恐れもある。これらの理由から、ピンホール部分は電池容量等の電池特性の低下を招き、好ましくない。   If there is a microgel containing an undissolved substance or an aggregate of the thickener in the paste, pinholes from which the active material has been removed will be formed in the resulting negative electrode active material layer. Since there is no active material in the pinhole portion, Li ions cannot be transferred during charging and discharging, and there is a possibility that the Li component may precipitate in the pinhole portion. For these reasons, the pinhole portion is not preferable because it causes a decrease in battery characteristics such as battery capacity.

繊維同士が凝集していない未溶解の増粘剤であれば加温により溶解させることができるが、増粘剤の繊維同士が凝集した凝集物は加温だけでは凝集を解き溶解させることが難しい。   An undissolved thickener in which fibers are not agglomerated can be dissolved by heating, but agglomerates in which fibers of the thickener agglomerate are difficult to dissolve and dissolve only by heating. .

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、活物質の抜けたピンホールの形成を抑制することが可能な、非水電解質二次電池用負極の製造方法を提供することを目的とするものである。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the manufacturing method of the negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries which can suppress formation of the pinhole from which the active material passed. Is.

本発明の非水電解質二次電池用負極の製造方法は、
集電体と、当該集電体上に形成され、負極活物質と結着剤と増粘剤とを含む負極活物質層とを備えた非水電解質二次電池用負極の製造方法であって、
40℃未満の温度下で、前記負極活物質と前記増粘剤と水とを混合して、固形分率が60%以上の第1のペーストを調製する工程(A)と、
40〜90℃の温度下で、前記第1のペーストに水および前記結着剤を添加混合し、固形分率が60%以下の第2のペーストを調製する工程(B)と、
40℃未満の温度下で、前記第2のペーストを前記集電体上に塗布する工程(C)とを有するものである。
The method for producing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is as follows.
A method for producing a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, comprising: a current collector; and a negative electrode active material layer formed on the current collector and including a negative electrode active material, a binder, and a thickener. ,
A step (A) of preparing a first paste having a solid content of 60% or more by mixing the negative electrode active material, the thickener, and water under a temperature of less than 40 ° C .;
Step (B) of adding a water and the binder to the first paste at a temperature of 40 to 90 ° C. to prepare a second paste having a solid content of 60% or less;
And (C) applying the second paste onto the current collector at a temperature lower than 40 ° C.

本発明によれば、活物質の抜けたピンホールの形成を抑制することが可能な、非水電解質二次電池用負極の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries which can suppress formation of the pinhole from which the active material was missing can be provided.

実施例1において、第1のペーストの調製温度(固練り温度)と得られた第2のペースト中の80μm以上のミクロゲルの数との関係を示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows the relationship between the preparation temperature (kneading temperature) of a 1st paste, and the number of microgels of 80 micrometers or more in the obtained 2nd paste. 実施例2において、第2のペーストの調製温度と得られた第2のペースト中の80μm以上のミクロゲルの数との関係を示すグラフである。In Example 2, it is a graph which shows the relationship between the preparation temperature of a 2nd paste, and the number of 80 micrometer or more microgels in the obtained 2nd paste. 実施例3において、第2のペーストの温度とペースト粘度との関係を示すグラフである。In Example 3, it is a graph which shows the relationship between the temperature of a 2nd paste, and paste viscosity.

以下、本発明について詳述する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明は、非水電解質二次電池用負極の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery.

非水電解質二次電池としては、リチウムイオン二次電池等が挙げられる。
以下、リチウムイオン二次電池を例として、主な構成要素について説明する。
リチウムイオン二次電池は、正極、負極、これらの間を絶縁するセパレータ、非水電解質、及び電池容器等から概略構成される。
Examples of the non-aqueous electrolyte secondary battery include a lithium ion secondary battery.
Hereinafter, main components will be described by taking a lithium ion secondary battery as an example.
A lithium ion secondary battery is generally composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator that insulates between them, a nonaqueous electrolyte, a battery container, and the like.

<正極>
正極は、公知の方法により、アルミニウム箔などの正極集電体に正極活物質を塗布して、製造することができる。
公知の正極活物質としては特に制限なく、例えば、LiCoO、LiMnO、LiMn、LiNiO、LiNiCo(1−x)、及びLiNiCoMn(1−x−y)等のリチウム含有複合酸化物等が挙げられる(式中、0<x<1、0<y<1)。
<Positive electrode>
The positive electrode can be manufactured by applying a positive electrode active material to a positive electrode current collector such as an aluminum foil by a known method.
Known no particular limitation on the positive electrode active material, for example, LiCoO 2, LiMnO 2, LiMn 2 O 4, LiNiO 2, LiNi x Co (1-x) O 2, and LiNi x Co y Mn (1- x-y And lithium-containing composite oxides such as O 2 (where 0 <x <1, 0 <y <1).

例えば、N−メチル−2−ピロリドン等の分散剤を用い、上記の正極活物質と、炭素粉末等の導電剤と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の結着剤とを混合して、ペーストを得、このペーストをアルミニウム箔等の集電体上に塗布し、乾燥し、プレス加工して、正極活物質層を形成することができる。   For example, using a dispersing agent such as N-methyl-2-pyrrolidone, the above positive electrode active material, a conductive agent such as carbon powder, and a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF) are mixed to prepare a paste. The paste can be applied onto a current collector such as an aluminum foil, dried, and pressed to form a positive electrode active material layer.

正極活物質として金属リチウムあるいはリチウム合金等を用いる場合、これをそのまま正極として用いることができる。   When metal lithium or lithium alloy is used as the positive electrode active material, it can be used as it is as the positive electrode.

<負極>
負極は、集電体と、この集電体上に形成され、負極活物質と結着剤と増粘剤とを含む負極活物質層とを備えている。
負極集電体としては特に制限なく、銅箔などの金属箔等が挙げられる。
負極活物質としては特に制限なく、Li/Li+基準で2.0V以下にリチウム吸蔵能力を持つものが好ましく用いられる。負極活物質としては、黒鉛等の炭素、金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオンのド−プ・脱ド−プが可能な遷移金属酸化物/遷移金属窒化物/遷移金属硫化物、及び、これらの組合わせ等が挙げられる。
結着剤としては、ゴム状高分子、好ましくはスチレン−ブタジエンゴム(SBR)またはその変性体(変性SBR)が用いられる。
増粘剤としては、水溶性高分子、好ましくはカルボキシメチルセルロース(CMC)が用いられる。
<Negative electrode>
The negative electrode includes a current collector and a negative electrode active material layer formed on the current collector and including a negative electrode active material, a binder, and a thickener.
The negative electrode current collector is not particularly limited, and examples thereof include a metal foil such as a copper foil.
The negative electrode active material is not particularly limited, and a material having a lithium storage capacity of 2.0 V or less on the basis of Li / Li + is preferably used. As the negative electrode active material, carbon such as graphite, metallic lithium, lithium alloy, transition metal oxide / transition metal nitride / transition metal sulfide capable of doping / dedoping lithium ions, and these A combination etc. are mentioned.
As the binder, a rubbery polymer, preferably styrene-butadiene rubber (SBR) or a modified product thereof (modified SBR) is used.
As the thickener, a water-soluble polymer, preferably carboxymethyl cellulose (CMC) is used.

「発明が解決しようとする課題」の項で述べたように、従来の方法では、増粘剤が良好に溶解せず、ペースト中に増粘剤と水を含むミクロゲルが生成されやすい。さらに、増粘剤の繊維同士が互いに絡まり合って凝集した凝集物を含むミクロゲルが生成される場合もある。   As described in the section “Problems to be Solved by the Invention”, in the conventional method, the thickener does not dissolve well, and a microgel containing the thickener and water tends to be generated in the paste. Furthermore, the microgel containing the aggregate which the fibers of the thickener entangled with each other may be generated.

本発明の非水電解質二次電池用負極の製造方法は、
40℃未満の温度下で、負極活物質と増粘剤と水とを混合して、固形分率が60%以上の第1のペーストを調製する工程(A)と、
40〜90℃の温度下で、第1のペーストに水および結着剤を添加混合し、固形分率が60%以下の第2のペーストを調製する工程(B)と、
40℃未満の温度下で、第2のペーストを集電体上に塗布する工程(C)とを有する。
The method for producing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is as follows.
Step (A) of preparing a first paste having a solid content of 60% or more by mixing a negative electrode active material, a thickener, and water under a temperature of less than 40 ° C .;
Step (B) of adding a water and a binder to the first paste at a temperature of 40 to 90 ° C., and preparing a second paste having a solid content of 60% or less;
And (C) applying the second paste onto the current collector at a temperature lower than 40 ° C.

工程(A)は、負極活物質と増粘剤と少量の水とを混合する固練りの工程である。
この工程では、固形分率が60%以上の第1のペーストを調製する。
負極活物質と増粘剤と少量の水との混合手順は特に制限なく、一度に混合しても、分けて混合しても構わない。
例えば、はじめに粉末の負極活物質と粉末の増粘剤とを混合した後、少量の水を添加混合することが好ましい。
粉末の負極活物質と粉末の増粘剤とを混合する際の温度は特に制限なく、室温で構わない。
水を添加した後の混合温度は、40℃未満、好ましく30℃未満とする。
ペースト温度が高くなると粘度が下がり、固練り中のせん断力が低下して、増粘剤の凝集が生じやすくなる。
負極活物質と増粘剤と水との混合温度(第1のペーストの調製温度、固練り温度)を40℃未満、好ましく30℃未満とすることで、固練り中のせん断力を高め、増粘剤の繊維同士が凝集した凝集物の生成自体を抑制し、また、凝集物が生成されたとしてもその繊維同士の凝集を解くことができる。これらの作用効果により、増粘剤の繊維同士が凝集した凝集物を含むミクロゲルの生成を抑制することができる。
Step (A) is a kneading step in which the negative electrode active material, the thickener, and a small amount of water are mixed.
In this step, a first paste having a solid content of 60% or more is prepared.
The mixing procedure of the negative electrode active material, the thickener and a small amount of water is not particularly limited, and may be mixed at once or separately.
For example, it is preferable to first mix a powdered negative electrode active material and a powder thickener, and then add and mix a small amount of water.
The temperature at which the powdered negative electrode active material and the powder thickener are mixed is not particularly limited, and may be room temperature.
The mixing temperature after adding water is less than 40 ° C, preferably less than 30 ° C.
As the paste temperature increases, the viscosity decreases, the shearing force during kneading decreases, and the thickener tends to aggregate.
By adjusting the mixing temperature of the negative electrode active material, the thickener and water (the preparation temperature of the first paste, the kneading temperature) to less than 40 ° C., preferably less than 30 ° C., the shear force during kneading is increased and increased It is possible to suppress the formation itself of the aggregate in which the fibers of the adhesive agent are aggregated, and even if the aggregate is generated, the aggregation of the fibers can be released. Due to these effects, it is possible to suppress the formation of a microgel containing aggregates in which the fibers of the thickener are aggregated.

工程(B)は、第1のペーストに水および結着剤を添加混合する工程である。
この工程では、固形分率が60%以下の第2のペーストを調製する。
第1のペーストに対する水および結着剤の添加混合手順は特に制限なく、一度に添加混合しても、分けて添加混合しても構わない。
例えば、第1のペーストに水を添加混合して所望の固形分率にした後、結着剤を添加混合することが好ましい。
添加混合手順に関係なく、第1のペーストに対する水および結着剤の添加混合温度(第2のペーストの調製温度)は、40〜90℃とする。
第2のペーストの調製温度を40℃以上とすることで、増粘剤の未溶解物を良好に溶解させることができ、増粘剤の未溶解物を含むミクロゲルの生成を抑制することができる。
第2のペーストの調製温度が90℃を超えると、CMC等の増粘剤の分解が進み、急激な粘度低下が進むため、好ましくない。
Step (B) is a step of adding and mixing water and a binder to the first paste.
In this step, a second paste having a solid content of 60% or less is prepared.
The procedure for adding and mixing water and binder to the first paste is not particularly limited, and may be added and mixed all at once or separately.
For example, it is preferable to add and mix a binder after adding water to the first paste to obtain a desired solid content.
Regardless of the addition and mixing procedure, the addition and mixing temperature of water and binder to the first paste (preparation temperature of the second paste) is 40 to 90 ° C.
By adjusting the preparation temperature of the second paste to 40 ° C. or higher, the undissolved material of the thickener can be dissolved well, and the formation of the microgel containing the undissolved material of the thickener can be suppressed. .
If the preparation temperature of the second paste exceeds 90 ° C., the decomposition of the thickener such as CMC proceeds and the viscosity decreases rapidly, which is not preferable.

工程(C)は、工程(B)で調製された第2のペーストを集電体上に塗布する工程である。
工程(C)は、40℃未満、好ましくは30℃未満の温度下で実施する。
第2のペーストの温度が高くなると粘度が下がり、集電体上に塗布する際に、第2のペーストが流れ落ちやすくなる。そのため、プラグインハイブリッド車(PHV)あるいは電気自動車(EV)等に搭載されるリチウムイオン二次電池に適した高目付の負極活物質層を形成することが難しくなる。
40℃未満、好ましくは30℃未満の温度下で工程(C)を実施することで、上記用途に好適な例えば7mg/cm以上の目付の負極活物質層を安定的に形成することができる。
Step (C) is a step of applying the second paste prepared in step (B) onto the current collector.
Step (C) is carried out at a temperature below 40 ° C, preferably below 30 ° C.
When the temperature of the second paste increases, the viscosity decreases, and the second paste tends to flow down when applied onto the current collector. Therefore, it is difficult to form a high-weight negative electrode active material layer suitable for a lithium ion secondary battery mounted on a plug-in hybrid vehicle (PHV) or an electric vehicle (EV).
By carrying out the step (C) at a temperature of less than 40 ° C., preferably less than 30 ° C., a negative electrode active material layer having a basis weight of, for example, 7 mg / cm 2 or more suitable for the above application can be stably formed. .

負極活物質層は、集電体の片面または両面に形成することができる。
本明細書において、活物質層の好ましい目付は、片面側の活物質層の目付でもって規定している。
The negative electrode active material layer can be formed on one side or both sides of the current collector.
In this specification, the preferable basis weight of the active material layer is defined by the basis weight of the active material layer on one side.

工程(C)後に、第2のペーストを塗布して得られた塗布膜を乾燥する工程(D)、および必要に応じて乾燥後の塗布膜をプレス加工する工程(E)を実施して、集電体と負極活物質層を含む負極を得ることができる。   After the step (C), a step (D) of drying the coating film obtained by applying the second paste, and a step (E) of pressing the dried coating film as necessary are performed, A negative electrode including a current collector and a negative electrode active material layer can be obtained.

上記のように、本発明の非水電解質二次電池用負極の製造方法では、工程(A)において増粘剤の凝集物の生成を抑制し、工程(B)において増粘剤の未溶解物を良好に溶解させることができる。そのため、増粘剤の未溶解物あるいは凝集物を含むミクロゲルの生成による負極活物質層のピンホールの生成を抑制することができ、所望の電池特性を有する非水電解質二次電池を安定的に製造することができる。   As described above, in the method for producing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the formation of thickener aggregates is suppressed in step (A), and the thickener undissolved material in step (B). Can be dissolved well. Therefore, it is possible to suppress the generation of pinholes in the negative electrode active material layer due to the formation of microgels containing undissolved or aggregated thickeners, and stably produce non-aqueous electrolyte secondary batteries having desired battery characteristics. Can be manufactured.

<非水電解質>
非水電解質としては公知のものが使用でき、液状、ゲル状もしくは固体状の非水電解質が使用できる。
例えば、プロピレンカーボネ−トあるいはエチレンカーボネ−ト等の高誘電率カーボネート溶媒と、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の低粘度カーボネート溶媒との混合溶媒に、リチウム含有電解質を溶解した非水電界液が好ましく用いられる。
<Nonaqueous electrolyte>
As the non-aqueous electrolyte, known ones can be used, and liquid, gel-like or solid non-aqueous electrolytes can be used.
For example, a lithium-containing electrolyte is dissolved in a mixed solvent of a high dielectric constant carbonate solvent such as propylene carbonate or ethylene carbonate and a low viscosity carbonate solvent such as diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, or dimethyl carbonate. A water electrolysis solution is preferably used.

混合溶媒としては例えば、エチレンカーボネート(EC)/ジメチルカーボネート(DMC)/エチルメチルカーボネート(EMC)の混合溶媒が好ましく用いられる。
リチウム含有電解質としては例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiSiF、LiOSO(2k+1)(k=1〜8の整数)、LiPF{C(2k+1)(6−n)(n=1〜5の整数、k=1〜8の整数)等のリチウム塩、及びこれらの組合わせが挙げられる。
As the mixed solvent, for example, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) / ethyl methyl carbonate (EMC) is preferably used.
Examples of the lithium-containing electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F (2k + 1) (k = 1 to 8), LiPF n {C k F (2k + 1) )} (6-n) ( n = 1~5 integer, k = 1 to 8 integer) lithium salts such as, and combinations thereof.

<セパレータ>
セパレータは、正極と負極とを電気的に絶縁し、かつリチウムイオンが透過可能な膜であればよく、多孔質高分子フィルムが好ましく使用される。
セパレータとしては例えば、PP(ポリプロピレン)製多孔質フィルム、PE(ポリエチレン)製多孔質フィルム、あるいは、PP(ポリプロピレン)−PE(ポリエチレン)の積層型多孔質フィルム等のポリオレフィン製多孔質フィルムが好ましく用いられる。
<Separator>
The separator may be a film that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode and is permeable to lithium ions, and a porous polymer film is preferably used.
As the separator, for example, a porous film made of polyolefin such as a porous film made of PP (polypropylene), a porous film made of PE (polyethylene), or a laminated porous film of PP (polypropylene) -PE (polyethylene) is preferably used. It is done.

<電池容器>
電池容器としては公知のものが使用できる。
二次電池の型としては、円筒型、コイン型、角型、あるいはフィルム型(ラミネート型)等があり、所望の型に合わせて電池容器を選定することができる。
<Battery container>
A well-known thing can be used as a battery container.
Secondary battery types include a cylindrical type, a coin type, a square type, a film type (laminate type), and the like, and a battery container can be selected in accordance with a desired type.

本発明に係る実施例について説明する。   Embodiments according to the present invention will be described.

(実施例1)
負極ペーストの調製条件のみを変更し、それ以外の条件は同一として、複数の負極ペーストサンプルを得た。
Example 1
Only the preparation conditions of the negative electrode paste were changed, and the other conditions were the same, and a plurality of negative electrode paste samples were obtained.

負極活物質である黒鉛粉末と、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース(CMC)粉末とを混合した。次に、少量の水を添加混合して、第1のペーストを得た(工程(A)、固練りの工程)。第1のペーストの固形分率は65%とした。黒鉛とCMCと少量の水との混合(固練り)は、プラネタリーミキサーを用い、50rpmの撹拌速度で、30分間実施した。この際の温度(第1のペーストの調製温度、固練り温度)を20〜60℃の間で振り、温度の影響を検討した。第1のペーストの調製温度(固練り温度)は、25℃、30℃、40℃、および60℃の4条件とした。   A graphite powder as a negative electrode active material and a carboxymethyl cellulose (CMC) powder as a thickener were mixed. Next, a small amount of water was added and mixed to obtain the first paste (step (A), kneading step). The solid content of the first paste was 65%. Mixing (solidifying) of graphite, CMC and a small amount of water was carried out for 30 minutes at a stirring speed of 50 rpm using a planetary mixer. The temperature (preparation temperature of the first paste, kneading temperature) at this time was shaken between 20 to 60 ° C., and the influence of the temperature was examined. The preparation temperature (kneading temperature) of the first paste was four conditions of 25 ° C., 30 ° C., 40 ° C., and 60 ° C.

次に、上記第1のペーストに水を添加混合し、さらに結着剤であるスチレン−ブタジエンゴム(SBR)を添加混合して、第2のペーストを得た(工程(B))。水およびSBRの添加混合はいずれも、プラネタリーミキサーを用い、15rpmの撹拌速度で、10分間実施した。これらの添加混合時の温度(第2のペーストの調製温度)は40℃とした。   Next, water was added to and mixed with the first paste, and further styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder was added and mixed to obtain a second paste (step (B)). Water and SBR were added and mixed using a planetary mixer for 10 minutes at a stirring speed of 15 rpm. The temperature at the time of addition and mixing (preparation temperature of the second paste) was 40 ° C.

いずれのサンプルにおいても、黒鉛とSBRとCMCとの配合比は97/2/1(質量比)とした。   In any sample, the blending ratio of graphite, SBR, and CMC was 97/2/1 (mass ratio).

得られた第2のペーストを粒ゲージで引き上げ、80μm以上のミクロゲルの数を目視で測定した。   The obtained second paste was pulled up with a particle gauge, and the number of microgels of 80 μm or more was visually measured.

第1のペーストの調製温度(固練り温度)と得られた第2のペースト中の80μm以上のミクロゲルの数との関係を図1に示す。
図1に示すように、第1のペーストの調製温度(固練り温度)が低い程、第2のペースト中のミクロゲルの数は減少する傾向があった。第1のペーストの調製温度(固練り温度)を40℃未満、好ましくは30℃未満とすることで、得られる第2のペースト中のミクロゲルの数を顕著に低減することができた。
FIG. 1 shows the relationship between the preparation temperature (kneading temperature) of the first paste and the number of microgels of 80 μm or more in the obtained second paste.
As shown in FIG. 1, the number of microgels in the second paste tended to decrease as the preparation temperature (kneading temperature) of the first paste was lower. By making the preparation temperature (kneading temperature) of the first paste less than 40 ° C., preferably less than 30 ° C., the number of microgels in the obtained second paste could be remarkably reduced.

(実施例2)
材料混合時の温度条件のみを変更し、それ以外の条件は同一として、実施例1と同様に、複数の負極ペーストサンプルを得た。
(Example 2)
A plurality of negative electrode paste samples were obtained in the same manner as in Example 1 except that only the temperature conditions at the time of mixing the materials were changed and the other conditions were the same.

実施例2では、第1のペーストの調製温度(固練り温度)を30℃に固定し、第2のペーストの調製温度を20〜60℃の間で振り、温度の影響を検討した。第2のペーストの調製温度は、25℃、30℃、40℃、および60℃の4条件とした。   In Example 2, the preparation temperature (kneading temperature) of the first paste was fixed at 30 ° C., the preparation temperature of the second paste was shaken between 20 ° C. and 60 ° C., and the influence of the temperature was examined. The preparation temperature of the second paste was four conditions of 25 ° C., 30 ° C., 40 ° C., and 60 ° C.

得られた第2のペーストを粒ゲージで引き上げ、80μm以上のミクロゲルの数を目視で測定した。   The obtained second paste was pulled up with a particle gauge, and the number of microgels of 80 μm or more was visually measured.

第2のペーストの調製温度と得られた第2のペースト中の80μm以上のミクロゲルの数との関係を図2に示す。
図2に示すように、第2のペーストの調製温度が高い程、ミクロゲルの数は減少する傾向があった。第2のペーストの調製温度を40℃以上とすることで、得られる第2のペースト中のミクロゲルの数を顕著に低減することができる。
なお、第2のペーストの調製温度が90℃を超えると、CMCの分解が進み、急激な粘度低下が進むため、第2のペーストの調製温度は40〜90℃とすることが好ましい。
FIG. 2 shows the relationship between the preparation temperature of the second paste and the number of microgels of 80 μm or more in the obtained second paste.
As shown in FIG. 2, the number of microgels tended to decrease as the preparation temperature of the second paste was higher. By setting the preparation temperature of the second paste to 40 ° C. or higher, the number of microgels in the obtained second paste can be significantly reduced.
If the preparation temperature of the second paste exceeds 90 ° C., the decomposition of CMC proceeds and the viscosity decreases rapidly. Therefore, the preparation temperature of the second paste is preferably 40 to 90 ° C.

(実施例3)
材料混合時の温度条件のみを変更し、それ以外の条件は同一として、実施例1と同様に、負極ペーストサンプルを得た。
(Example 3)
A negative electrode paste sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that only the temperature conditions at the time of mixing the materials were changed and the other conditions were the same.

実施例3では、第1のペーストの調製温度(固練り温度)を30℃とし、第2のペーストの調製温度を40℃とした。
得られた第2のペーストの温度を変更し、各温度サンプルについて、粘度を測定した。温度条件は、10℃、25℃、40℃、60℃、および80℃の5条件とした。
粘度測定は、E型粘度計を用い、せん断速度40s−1、30℃の条件で実施した。
In Example 3, the first paste preparation temperature (kneading temperature) was 30 ° C., and the second paste preparation temperature was 40 ° C.
The temperature of the obtained second paste was changed, and the viscosity of each temperature sample was measured. The temperature conditions were 5 conditions of 10 ° C, 25 ° C, 40 ° C, 60 ° C, and 80 ° C.
The viscosity was measured using an E-type viscometer under conditions of a shear rate of 40 s −1 and 30 ° C.

結果を図3に示す。
図3に示すように、調製後の第2のペーストの温度が低い程、ペースト粘度は増加する傾向があった。
プラグインハイブリッド車(PHV)あるいは電気自動車(EV)等に搭載されるリチウムイオン二次電池では、負極活物質層の目付は例えば7mg/cm以上が好ましい。目付7mg/cm以上の負極活物質層を安定的に得るには、第2のペーストの粘度は600mPa・s以上が好ましい。
調製後の第2のペーストの温度を40℃未満、好ましくは30℃未満とすることで、第2のペーストの粘度を安定的に600mPa・s以上とすることができ、目付7mg/cm以上の負極活物質層が安定的に得られることが分かった。
The results are shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the paste viscosity tended to increase as the temperature of the prepared second paste was lower.
In a lithium ion secondary battery mounted on a plug-in hybrid vehicle (PHV) or an electric vehicle (EV), the basis weight of the negative electrode active material layer is preferably 7 mg / cm 2 or more, for example. In order to stably obtain a negative electrode active material layer having a basis weight of 7 mg / cm 2 or more, the viscosity of the second paste is preferably 600 mPa · s or more.
By adjusting the temperature of the second paste after preparation to less than 40 ° C., preferably less than 30 ° C., the viscosity of the second paste can be stably set to 600 mPa · s or more, and the basis weight is 7 mg / cm 2 or more. It was found that the negative electrode active material layer was stably obtained.

本発明は、プラグインハイブリッド車(PHV)あるいは電気自動車(EV)等に搭載されるリチウムイオン二次電池等の負極に好ましく適用できる。   The present invention is preferably applicable to a negative electrode such as a lithium ion secondary battery mounted on a plug-in hybrid vehicle (PHV) or an electric vehicle (EV).

Claims (7)

集電体と、当該集電体上に形成され、負極活物質と結着剤と増粘剤とを含む負極活物質層とを備えた非水電解質二次電池用負極の製造方法であって、
40℃未満の温度下で、前記負極活物質と前記増粘剤と水とを混合して、固形分率が60%以上の第1のペーストを調製する工程(A)と、
40〜90℃の温度下で、前記第1のペーストに水および前記結着剤を添加混合し、固形分率が60%以下の第2のペーストを調製する工程(B)と、
40℃未満の温度下で、前記第2のペーストを前記集電体上に塗布する工程(C)とを有する非水電解質二次電池用負極の製造方法。
A method for producing a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, comprising: a current collector; and a negative electrode active material layer formed on the current collector and including a negative electrode active material, a binder, and a thickener. ,
A step (A) of preparing a first paste having a solid content of 60% or more by mixing the negative electrode active material, the thickener, and water under a temperature of less than 40 ° C .;
Step (B) of adding a water and the binder to the first paste at a temperature of 40 to 90 ° C. to prepare a second paste having a solid content of 60% or less;
And (C) applying the second paste onto the current collector at a temperature lower than 40 ° C.
前記負極活物質層の目付が7mg/cm以上である請求項1に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 The method for producing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the weight of the negative electrode active material layer is 7 mg / cm 2 or more. 前記増粘剤が水溶性高分子である請求項1または2に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。   The method for producing a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the thickener is a water-soluble polymer. 前記増粘剤がカルボキシメチルセルロースである請求項3に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。   The method for producing a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 3, wherein the thickener is carboxymethylcellulose. 前記結着剤がゴム状高分子である請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。   The said binder is a rubber-like polymer, The manufacturing method of the negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries in any one of Claims 1-4. 前記結着剤がスチレン−ブタジエンゴムまたはその変性体である請求項1〜5のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。   The method for producing a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the binder is styrene-butadiene rubber or a modified product thereof. 前記非水電解質二次電池がリチウムイオン二次電池である請求項1〜6のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。   The method for producing a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the nonaqueous electrolyte secondary battery is a lithium ion secondary battery.
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