JP5843092B2 - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明はリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充電可能な蓄電デバイス一般をいう。また、本明細書において「リチウムイオン二次電池」は、電解質イオンとしてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電子の移動によって充放電が実現される二次電池をいう。   In this specification, “secondary battery” refers to a general power storage device that can be repeatedly charged. Further, in this specification, the “lithium ion secondary battery” refers to a secondary battery that uses lithium ions as electrolyte ions and is charged and discharged by the movement of electrons accompanying the lithium ions between the positive and negative electrodes.

かかるリチウムイオン二次電池について、例えば、特開2003−151555号公報には、ガラス転移温度が0〜120℃のゴム系バインダ(結着材)を負極活物質層のバインダに用いた非水電解液二次電池が提案されている。同公報には、ガラス転移温度が0〜120℃のゴム系バインダを負極活物質層のバインダに用いることによって、可撓性および集電体との密着性に優れるとともに、プレス加工時に活物質層がプレス機にくっ付いて剥がれるのを防止し得る負極活物質層を形成できることが記載されている。また同公報には、ゴム系バインダとして、スチレンブタジエンゴム(SBR)が例示されている。本明細書で、「SBR」は適宜にスチレンブタジエンゴムを意味する。   Regarding such a lithium ion secondary battery, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-151555 discloses non-aqueous electrolysis using a rubber binder (binder) having a glass transition temperature of 0 to 120 ° C. as a binder of a negative electrode active material layer. Liquid secondary batteries have been proposed. In this publication, a rubber-based binder having a glass transition temperature of 0 to 120 ° C. is used for the binder of the negative electrode active material layer, so that it has excellent flexibility and adhesion to the current collector, and at the time of press working the active material layer It is described that a negative electrode active material layer that can be prevented from sticking to a pressing machine and peeling off can be formed. In the publication, styrene butadiene rubber (SBR) is exemplified as the rubber-based binder. In this specification, “SBR” means styrene butadiene rubber as appropriate.

また、特開2003−151556号公報には、ガラス転移温度が0℃〜120℃のゴム系バインダの中から選ばれる2種類以上のゴム系バインダを含有した負極活物質層が設けられた非水電解液二次電池が提案されている。また同公報には、ゴム系バインダとして、スチレンブタジエンゴム(SBR)が例示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-151556 discloses a non-aqueous solution provided with a negative electrode active material layer containing two or more rubber-based binders selected from rubber-based binders having a glass transition temperature of 0 ° C. to 120 ° C. An electrolyte secondary battery has been proposed. In the publication, styrene butadiene rubber (SBR) is exemplified as the rubber-based binder.

また、特開2003−007304号公報には、負極のバインダとして、ガラス転移温度が7℃〜40℃のフッ素を含まない有機化合物を用いることが提案されている。かかるバインダとして、スチレンブタジエンゴムが例示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-007304 proposes to use an organic compound containing no fluorine having a glass transition temperature of 7 ° C. to 40 ° C. as a binder for the negative electrode. As such a binder, styrene butadiene rubber is exemplified.

特開2003−151555号公報JP 2003-151555 A 特開2003−151556号公報JP 2003-151556 A 特開2003−007304号公報JP 2003-007304 A

ところで、例えば、充放電によって電極活物質層が集電体から剥離されると、電池の性能が低下する要因になる。電池の性能を長期間安定して維持するという観点において、電極活物質層が集電体から剥離され難いことが望ましい。電極活物質層が集電体から剥離されないようにするためには、電極活物質層に含まれるバインダの量を多くすれば、電極活物質層と集電体との結着力が上がる。しかしながら、電極活物質層のバインダとしてスチレンブタジエンゴムのようなゴム系バインダが用いられている場合、電極活物質層に含まれるバインダの量が多ければ多いほど、ゴム系バインダによって電極活物質層中のリチウムイオンの移動が阻害される。このため、リチウムイオン二次電池の反応抵抗が大きくなる傾向がある。このように、電極活物質層の剥離強度を高くすることと、リチウムイオン二次電池の反応抵抗を低く抑えることとは、電極活物質層に使用するゴム系バインダの使用量に対して相反する。   By the way, for example, when the electrode active material layer is peeled off from the current collector by charging / discharging, the performance of the battery deteriorates. From the viewpoint of stably maintaining the performance of the battery for a long period of time, it is desirable that the electrode active material layer is difficult to peel from the current collector. In order to prevent the electrode active material layer from being peeled from the current collector, the binding force between the electrode active material layer and the current collector is increased by increasing the amount of the binder contained in the electrode active material layer. However, when a rubber binder such as styrene butadiene rubber is used as the binder for the electrode active material layer, the larger the amount of the binder contained in the electrode active material layer, the more the rubber binder causes the electrode active material layer to be contained in the electrode active material layer. Lithium ion migration is inhibited. For this reason, the reaction resistance of the lithium ion secondary battery tends to increase. Thus, increasing the peel strength of the electrode active material layer and keeping the reaction resistance of the lithium ion secondary battery low conflict with the amount of rubber-based binder used in the electrode active material layer. .

本発明に係るリチウムイオン二次電池は、集電体と、集電体に保持され、電極活物質とゴム系バインダとを含む電極活物質層とを有している。ここで、ゴム系バインダには、ガラス転移温度が−40℃以上−10℃以下のスチレンブタジエンゴムが重量割合で90%以上含まれている。該スチレンブタジエンゴムには、官能基としてカルボキシル基および該カルボキシル基とは独立にヒドロキシル基が導入されている。これにより、電極活物質層の剥離強度を向上させ、かつ、リチウムイオン二次電池の−30℃の反応抵抗を低く抑えることができる。 The lithium ion secondary battery according to the present invention includes a current collector and an electrode active material layer that is held by the current collector and includes an electrode active material and a rubber-based binder. Here, the rubber-based binder contains 90% or more by weight of styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of −40 ° C. or more and −10 ° C. or less. In the styrene-butadiene rubber, a carboxyl group as a functional group and a hydroxyl group are introduced independently of the carboxyl group. Thereby, the peel strength of the electrode active material layer can be improved, and the reaction resistance at −30 ° C. of the lithium ion secondary battery can be kept low.

この場合、スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)は130nm以下、さらには100nm以下であってもよい。また、電極活物質層に含まれるゴム系バインダの量は、重量比において0.7%〜1.2%であるとよい。また、スチレンブタジエンゴムは、OH基を有していてもよい。また、スチレンブタジエンゴムのエチレンカーボネートに対する膨潤度が150%以上であってもよい。また、電極活物質層は、負極活物質層であってもよい。 In this case, the average particle diameter (D50) of the styrene butadiene rubber may be 130 nm or less, and further 100 nm or less. The amount of the rubber binder contained in the electrode active material layer is preferably 0.7% to 1.2% in weight ratio. The styrene butadiene rubber may have an OH group. Further, the swelling degree of styrene butadiene rubber with respect to ethylene carbonate may be 150% or more. The electrode active material layer may be a negative electrode active material layer.

図1は、リチウムイオン二次電池の構造の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the structure of a lithium ion secondary battery. 図2は、リチウムイオン二次電池の捲回電極体を示す図である。FIG. 2 is a view showing a wound electrode body of a lithium ion secondary battery. 図3は、図2中のIII−III断面を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing a III-III cross section in FIG. 2. 図4は、正極活物質層の構造を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the positive electrode active material layer. 図5は、負極活物質層の構造を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the negative electrode active material layer. 図6は、図1中のVI−VI断面であり、捲回電極体の未塗工部と電極端子との溶接箇所を示す側面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 1 and is a side view showing a welded portion between the uncoated portion of the wound electrode body and the electrode terminal. 図7は、リチウムイオン二次電池の充電時の状態を模式的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a state of the lithium ion secondary battery during charging. 図8は、リチウムイオン二次電池の放電時の状態を模式的に示す図である。FIG. 8 is a diagram schematically showing a state of the lithium ion secondary battery during discharge. 図9は、負極活物質層の断面SEM画像の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional SEM image of the negative electrode active material layer. 図10は、スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度と、負極活物質層の剥離強度との関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the glass transition temperature of styrene butadiene rubber and the peel strength of the negative electrode active material layer. 図11は、スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)と、負極活物質層の剥離強度との関係を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the average particle diameter (D50) of styrene butadiene rubber and the peel strength of the negative electrode active material layer. 図12は、スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度と、リチウムイオン二次電池の−30℃の反応抵抗との関係を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the glass transition temperature of styrene butadiene rubber and the reaction resistance at −30 ° C. of a lithium ion secondary battery. 図13は、スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)と、リチウムイオン二次電池の−30℃の反応抵抗との関係を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the average particle diameter (D50) of styrene butadiene rubber and the reaction resistance at −30 ° C. of the lithium ion secondary battery. 図14は、負極活物質層の剥離強度の測定方法を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a method for measuring the peel strength of the negative electrode active material layer. 図15は、スチレンブタジエンゴムのOH基の有無と、負極活物質層の剥離強度との関係を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the relationship between the presence or absence of OH groups in styrene butadiene rubber and the peel strength of the negative electrode active material layer. 図16は、スチレンブタジエンゴムのOH基の有無と、リチウムイオン二次電池の−30℃の反応抵抗との関係を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing the relationship between the presence or absence of OH groups in the styrene butadiene rubber and the reaction resistance at −30 ° C. of the lithium ion secondary battery. 図17は、スチレンブタジエンゴムのOH基がある場合の作用を説明するための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining the operation of the styrene butadiene rubber when there is an OH group. 図18は、スチレンブタジエンゴムのエチレンカーボネートに対する膨潤度と、負極活物質層の剥離強度との関係を示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing the relationship between the degree of swelling of styrene butadiene rubber with respect to ethylene carbonate and the peel strength of the negative electrode active material layer. 図19は、スチレンブタジエンゴムのエチレンカーボネートに対する膨潤度と、リチウムイオン二次電池の−30℃の反応抵抗との関係を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing the relationship between the degree of swelling of styrene butadiene rubber with respect to ethylene carbonate and the reaction resistance of a lithium ion secondary battery at −30 ° C. 図20は、二次電池を搭載した車両を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a vehicle equipped with a secondary battery.

ここではまず、リチウムイオン二次電池の一構造例を説明する。その後、かかる構造例を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池を説明する。なお、同じ作用を奏する部材、部位には適宜に同じ符号を付している。また、各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。各図面は、一例を示すのみであり、特に言及されない限りにおいて本発明を限定しない。   Here, a structural example of a lithium ion secondary battery will be described first. Thereafter, a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to such structural examples as appropriate. In addition, the same code | symbol is attached | subjected suitably to the member and site | part which show | play the same effect | action. Each drawing is schematically drawn and does not necessarily reflect the real thing. Each drawing shows an example only and does not limit the present invention unless otherwise specified.

図1は、リチウムイオン二次電池100を示している。このリチウムイオン二次電池100は、図1に示すように、捲回電極体200と電池ケース300とを備えている。図2は、捲回電極体200を示す図である。図3は、図2中のIII−III断面を示している。   FIG. 1 shows a lithium ion secondary battery 100. As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery 100 includes a wound electrode body 200 and a battery case 300. FIG. 2 is a view showing the wound electrode body 200. FIG. 3 shows a III-III cross section in FIG.

捲回電極体200は、図2に示すように、正極シート220、負極シート240およびセパレータ262、264を有している。正極シート220、負極シート240およびセパレータ262、264は、それぞれ帯状のシート材である。   As shown in FIG. 2, the wound electrode body 200 includes a positive electrode sheet 220, a negative electrode sheet 240, and separators 262 and 264. The positive electrode sheet 220, the negative electrode sheet 240, and the separators 262 and 264 are respectively strip-shaped sheet materials.

≪正極シート220≫
正極シート220は、帯状の正極集電体221と正極活物質層223とを備えている。正極集電体221には、正極に適する金属箔が好適に使用され得る。正極集電体221としては、例えば、所定の幅を有し、厚さが凡そ15μmの帯状のアルミニウム箔を用いることができる。正極集電体221の幅方向片側の縁部に沿って未塗工部222が設定されている。図示例では、正極活物質層223は、図3に示すように、正極集電体221に設定された未塗工部222を除いて、正極集電体221の両面に保持されている。正極活物質層223には、正極活物質が含まれている。正極活物質層223は、正極活物質を含む正極合剤を正極集電体221に塗工することによって形成されている。
≪Positive electrode sheet 220≫
The positive electrode sheet 220 includes a strip-shaped positive electrode current collector 221 and a positive electrode active material layer 223. For the positive electrode current collector 221, a metal foil suitable for the positive electrode can be suitably used. As the positive electrode current collector 221, for example, a strip-shaped aluminum foil having a predetermined width and a thickness of about 15 μm can be used. An uncoated portion 222 is set along the edge on one side in the width direction of the positive electrode current collector 221. In the illustrated example, the positive electrode active material layer 223 is held on both surfaces of the positive electrode current collector 221 except for the uncoated portion 222 set on the positive electrode current collector 221 as shown in FIG. The positive electrode active material layer 223 contains a positive electrode active material. The positive electrode active material layer 223 is formed by applying a positive electrode mixture containing a positive electrode active material to the positive electrode current collector 221.

≪正極活物質層223および正極活物質粒子610≫
ここで、図4は、正極シート220の断面図である。なお、図4において、正極活物質層223の構造が明確になるように、正極活物質層223中の正極活物質粒子610と導電材620とバインダ630とを大きく模式的に表している。正極活物質層223には、図4に示すように、正極活物質粒子610と導電材620とバインダ630とが含まれている。
<< Positive Electrode Active Material Layer 223 and Positive Electrode Active Material Particles 610 >>
Here, FIG. 4 is a cross-sectional view of the positive electrode sheet 220. In FIG. 4, the positive electrode active material particles 610, the conductive material 620, and the binder 630 in the positive electrode active material layer 223 are schematically illustrated so that the structure of the positive electrode active material layer 223 becomes clear. As shown in FIG. 4, the positive electrode active material layer 223 includes positive electrode active material particles 610, a conductive material 620, and a binder 630.

正極活物質粒子610には、リチウムイオン二次電池の正極活物質として用いることができる物質を使用することができる。正極活物質の例を挙げると、LiNiCoMnO(リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物)、LiNiO(ニッケル酸リチウム)、LiCoO(コバルト酸リチウム)、LiMn(マンガン酸リチウム)、LiFePO(リン酸鉄リチウム)などのリチウム遷移金属酸化物が挙げられる。ここで、LiMnは、例えば、スピネル構造を有している。また、LiNiO或いはLiCoOは層状の岩塩構造を有している。また、LiFePOは、例えば、オリビン構造を有している。オリビン構造のLiFePOには、例えば、ナノメートルオーダーの粒子がある。また、オリビン構造のLiFePOは、さらにカーボン膜で被覆することができる。 As the positive electrode active material particles 610, a material that can be used as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery can be used. Examples of the positive electrode active material include LiNiCoMnO 2 (lithium nickel cobalt manganese composite oxide), LiNiO 2 (lithium nickelate), LiCoO 2 (lithium cobaltate), LiMn 2 O 4 (lithium manganate), LiFePO 4 ( Lithium transition metal oxides such as lithium iron phosphate). Here, LiMn 2 O 4 has, for example, a spinel structure. LiNiO 2 or LiCoO 2 has a layered rock salt structure. LiFePO 4 has, for example, an olivine structure. LiFePO 4 having an olivine structure includes, for example, nanometer order particles. Moreover, LiFePO 4 having an olivine structure can be further covered with a carbon film.

≪導電材620≫
導電材620としては、例えば、カーボン粉末、カーボンファイバーなどのカーボン材料が例示される。このような導電材から選択される一種を単独で用いてもよく二種以上を併用してもよい。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、オイルファーネスブラック、黒鉛化カーボンブラック、カーボンブラック、黒鉛、ケッチェンブラック)、グラファイト粉末などのカーボン粉末を用いることができる。
≪Conductive material 620≫
Examples of the conductive material 620 include carbon materials such as carbon powder and carbon fiber. One kind selected from such conductive materials may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. As the carbon powder, various carbon blacks (for example, acetylene black, oil furnace black, graphitized carbon black, carbon black, graphite, ketjen black), graphite powder, and the like can be used.

≪バインダ630≫
また、バインダ630は、正極活物質層223に含まれる正極活物質粒子610と導電材620の各粒子を結着させたり、これらの粒子と正極集電体221とを結着させたりする。かかるバインダ630としては、使用する溶媒に溶解または分散可能なポリマーを用いることができる。例えば、水性溶媒を用いた正極合剤組成物においては、セルロース系ポリマー(カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)など)、フッ素系樹脂(例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)など)、ゴム類(酢酸ビニル共重合体、スチレンブタジエン共重合体(SBR)、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)など)などの水溶性または水分散性ポリマーを好ましく採用することができる。また、非水溶媒を用いた正極合剤組成物においては、ポリマー(ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリアクリルニトリル(PAN)など)を好ましく採用することができる。
≪Binder 630≫
Further, the binder 630 binds the positive electrode active material particles 610 and the conductive material 620 included in the positive electrode active material layer 223, or binds these particles and the positive electrode current collector 221. As the binder 630, a polymer that can be dissolved or dispersed in a solvent to be used can be used. For example, in a positive electrode mixture composition using an aqueous solvent, a cellulose polymer (carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), etc.), a fluorine resin (eg, polyvinyl alcohol (PVA), polytetrafluoroethylene, etc.) (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP, etc.), rubbers (vinyl acetate copolymer, styrene butadiene copolymer (SBR), acrylic acid-modified SBR resin (SBR latex), etc.) A water-soluble or water-dispersible polymer such as can be preferably used. In the positive electrode mixture composition using a non-aqueous solvent, a polymer (polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene chloride (PVDC), polyacrylonitrile (PAN), etc.) can be preferably employed.

≪増粘剤、溶媒≫
正極活物質層223は、例えば、上述した正極活物質粒子610と導電材620を溶媒にペースト状(スラリ状)に混ぜ合わせた正極合剤を作製し、正極集電体221に塗布し、乾燥させ、圧延することによって形成されている。この際、正極合剤の溶媒としては、水性溶媒および非水溶媒の何れも使用可能である。非水溶媒の好適な例としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)が挙げられる。上記バインダ630として例示したポリマー材料は、バインダとしての機能の他に、正極合剤の増粘剤その他の添加剤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。
≪Thickener, solvent≫
The positive electrode active material layer 223 is prepared, for example, by preparing a positive electrode mixture in which the above-described positive electrode active material particles 610 and the conductive material 620 are mixed in a paste (slurry) with a solvent, applied to the positive electrode current collector 221, and dried. And is formed by rolling. At this time, as the solvent for the positive electrode mixture, either an aqueous solvent or a non-aqueous solvent can be used. A suitable example of the non-aqueous solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The polymer material exemplified as the binder 630 may be used for the purpose of exhibiting a function as a thickener or other additive of the positive electrode mixture in addition to the function as a binder.

正極合剤全体に占める正極活物質の質量割合は、凡そ50wt%以上(典型的には50〜95wt%)であることが好ましく、通常は凡そ70〜95wt%(例えば75〜90wt%)であることがより好ましい。また、正極合剤全体に占める導電材の割合は、例えば凡そ2〜20wt%とすることができ、通常は凡そ2〜15wt%とすることが好ましい。正極合剤全体に占めるバインダの割合は、例えば、凡そ1〜10wt%とすることができ、通常は凡そ2〜5wt%とすることが好ましい。   The mass ratio of the positive electrode active material in the total positive electrode mixture is preferably about 50 wt% or more (typically 50 to 95 wt%), and usually about 70 to 95 wt% (for example, 75 to 90 wt%). It is more preferable. Moreover, the ratio of the electrically conductive material to the whole positive electrode mixture can be, for example, about 2 to 20 wt%, and is usually preferably about 2 to 15 wt%. The ratio of the binder to the whole positive electrode mixture can be, for example, about 1 to 10 wt%, and is usually preferably about 2 to 5 wt%.

≪負極シート240≫
負極シート240は、図2に示すように、帯状の負極集電体241と、負極活物質層243とを備えている。負極集電体241には、負極に適する金属箔が好適に使用され得る。この負極集電体241には、所定の幅を有し、厚さが凡そ10μmの帯状の銅箔が用いられている。負極集電体241の幅方向片側には、縁部に沿って未塗工部242が設定されている。負極活物質層243は、負極集電体241に設定された未塗工部242を除いて、負極集電体241の両面に形成されている。負極活物質層243は、負極集電体241に保持され、少なくとも負極活物質が含まれている。負極活物質層243は、負極活物質を含む負極合剤が負極集電体241に塗工されている。
<< Negative Electrode Sheet 240 >>
As illustrated in FIG. 2, the negative electrode sheet 240 includes a strip-shaped negative electrode current collector 241 and a negative electrode active material layer 243. For the negative electrode current collector 241, a metal foil suitable for the negative electrode can be suitably used. The negative electrode current collector 241 is made of a strip-shaped copper foil having a predetermined width and a thickness of about 10 μm. On one side in the width direction of the negative electrode current collector 241, an uncoated part 242 is set along the edge. The negative electrode active material layer 243 is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 241 except for the uncoated portion 242 set on the negative electrode current collector 241. The negative electrode active material layer 243 is held by the negative electrode current collector 241 and contains at least a negative electrode active material. In the negative electrode active material layer 243, a negative electrode mixture containing a negative electrode active material is applied to the negative electrode current collector 241.

≪負極活物質層243≫
図5は、リチウムイオン二次電池100の負極シート240の断面図である。負極活物質層243には、図5に示すように、負極活物質710、増粘剤(図示省略)、バインダ730などが含まれている。図5では、負極活物質層243の構造が明確になるように、負極活物質層243中の負極活物質710とバインダ730とを大きく模式的に表している。
<< Negative Electrode Active Material Layer 243 >>
FIG. 5 is a cross-sectional view of the negative electrode sheet 240 of the lithium ion secondary battery 100. As shown in FIG. 5, the negative electrode active material layer 243 includes a negative electrode active material 710, a thickener (not shown), a binder 730, and the like. In FIG. 5, the negative electrode active material 710 and the binder 730 in the negative electrode active material layer 243 are schematically illustrated so that the structure of the negative electrode active material layer 243 becomes clear.

≪負極活物質≫
負極活物質710としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられる材料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、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)が挙げられる。より具体的には、負極活物質は、例えば、天然黒鉛、非晶質の炭素材料でコートした天然黒鉛、黒鉛質(グラファイト)、難黒鉛化炭素質(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素質(ソフトカーボン)、または、これらを組み合わせた炭素材料でもよい。なお、ここでは、負極活物質710は、いわゆる鱗片状黒鉛が用いられた場合を図示しているが、負極活物質710は、図示例に限定されない。
≪Negative electrode active material≫
As the negative electrode active material 710, one kind or two or more kinds of materials conventionally used for lithium ion secondary batteries can be used without any particular limitation. For example, a particulate carbon material (carbon particles) including a graphite structure (layered structure) at least in part. More specifically, the negative electrode active material is, for example, natural graphite, natural graphite coated with an amorphous carbon material, graphite (graphite), non-graphitizable carbon (hard carbon), graphitizable carbon ( Soft carbon) or a carbon material combining these may be used. Note that here, the negative electrode active material 710 is illustrated using so-called flake graphite, but the negative electrode active material 710 is not limited to the illustrated example.

≪増粘剤、溶媒≫
負極活物質層243は、例えば、上述した負極活物質710とバインダ730を溶媒にペースト状(スラリ状)に混ぜ合わせた負極合剤を作製し、負極集電体241に塗布し、乾燥させ、圧延することによって形成されている。この際、負極合剤の溶媒としては、水性溶媒および非水溶媒の何れも使用可能である。非水溶媒の好適な例としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)が挙げられる。バインダ730には、上記正極活物質層223(図4参照)のバインダ630として例示したポリマー材料を用いることができる。また、上記正極活物質層223のバインダ630として例示したポリマー材料は、バインダとしての機能の他に、正極合剤の増粘剤その他の添加剤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。
≪Thickener, solvent≫
The negative electrode active material layer 243 is prepared, for example, by preparing a negative electrode mixture in which the negative electrode active material 710 and the binder 730 described above are mixed in a paste (slurry) with a solvent, applied to the negative electrode current collector 241, and dried. It is formed by rolling. At this time, any of an aqueous solvent and a non-aqueous solvent can be used as the solvent for the negative electrode mixture. A suitable example of the non-aqueous solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). For the binder 730, the polymer material exemplified as the binder 630 of the positive electrode active material layer 223 (see FIG. 4) can be used. Further, the polymer material exemplified as the binder 630 of the positive electrode active material layer 223 may be used for the purpose of exhibiting a function as a thickener or other additive of the positive electrode mixture in addition to the function as a binder. possible.

≪セパレータ262、264≫
セパレータ262、264は、図1または図2に示すように、正極シート220と負極シート240とを隔てる部材である。この例では、セパレータ262、264は、微小な孔を複数有する所定幅の帯状のシート材で構成されている。セパレータ262、264には、例えば、多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成された単層構造のセパレータ或いは積層構造のセパレータを用いることができる。この例では、図2および図3に示すように、負極活物質層243の幅b1は、正極活物質層223の幅a1よりも少し広い。さらにセパレータ262、264の幅c1、c2は、負極活物質層243の幅b1よりも少し広い(c1、c2>b1>a1)。
<< Separators 262, 264 >>
The separators 262 and 264 are members that separate the positive electrode sheet 220 and the negative electrode sheet 240 as shown in FIG. 1 or FIG. In this example, the separators 262 and 264 are made of a strip-shaped sheet material having a predetermined width and having a plurality of minute holes. As the separators 262 and 264, for example, a single layer structure separator or a multilayer structure separator made of a porous polyolefin resin can be used. In this example, as shown in FIGS. 2 and 3, the width b1 of the negative electrode active material layer 243 is slightly wider than the width a1 of the positive electrode active material layer 223. Furthermore, the widths c1 and c2 of the separators 262 and 264 are slightly wider than the width b1 of the negative electrode active material layer 243 (c1, c2>b1> a1).

なお、図1および図2に示す例では、セパレータ262、264は、シート状の部材で構成されている。セパレータ262、264は、正極活物質層223と負極活物質層243とを絶縁するとともに、電解質の移動を許容する部材であればよい。従って、シート状の部材に限定されない。セパレータ262、264は、シート状の部材に代えて、例えば、正極活物質層223または負極活物質層243の表面に形成された絶縁性を有する粒子の層で構成してもよい。ここで、絶縁性を有する粒子としては、絶縁性を有する無機フィラー(例えば、金属酸化物、金属水酸化物などのフィラー)、或いは、絶縁性を有する樹脂粒子(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの粒子)で構成してもよい。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, the separators 262 and 264 are made of sheet-like members. The separators 262 and 264 may be members that insulate the positive electrode active material layer 223 and the negative electrode active material layer 243 and allow the electrolyte to move. Therefore, it is not limited to a sheet-like member. The separators 262 and 264 may be formed of a layer of insulating particles formed on the surface of the positive electrode active material layer 223 or the negative electrode active material layer 243, for example, instead of the sheet-like member. Here, as the particles having insulating properties, inorganic fillers having insulating properties (for example, fillers such as metal oxides and metal hydroxides) or resin particles having insulating properties (for example, particles such as polyethylene and polypropylene). ).

≪電池ケース300≫
また、この例では、電池ケース300は、図1に示すように、いわゆる角型の電池ケースであり、容器本体320と、蓋体340とを備えている。容器本体320は、有底四角筒状を有しており、一側面(上面)が開口した扁平な箱型の容器である。蓋体340は、当該容器本体320の開口(上面の開口)に取り付けられて当該開口を塞ぐ部材である。
≪Battery case 300≫
In this example, as shown in FIG. 1, the battery case 300 is a so-called square battery case, and includes a container body 320 and a lid 340. The container main body 320 has a bottomed rectangular tube shape and is a flat box-shaped container having one side surface (upper surface) opened. The lid 340 is a member that is attached to the opening (opening on the upper surface) of the container body 320 and closes the opening.

車載用の二次電池では、車両の燃費を向上させるため、重量エネルギー効率(単位重量当りの電池の容量)を向上させることが望まれる。このため、この実施形態では、電池ケース300を構成する容器本体320と蓋体340は、アルミニウム、アルミニウム合金などの軽量金属が採用されている。これにより重量エネルギー効率を向上させることができる。   In an in-vehicle secondary battery, it is desired to improve the weight energy efficiency (battery capacity per unit weight) in order to improve the fuel efficiency of the vehicle. For this reason, in this embodiment, lightweight metals, such as aluminum and an aluminum alloy, are employ | adopted for the container main body 320 and the cover body 340 which comprise the battery case 300. FIG. Thereby, the weight energy efficiency can be improved.

電池ケース300は、捲回電極体200を収容する空間として、扁平な矩形の内部空間を有している。また、図1に示すように、電池ケース300の扁平な内部空間は、捲回電極体200よりも横幅が少し広い。この実施形態では、電池ケース300は、有底四角筒状の容器本体320と、容器本体320の開口を塞ぐ蓋体340とを備えている。また、電池ケース300の蓋体340には、電極端子420、440が取り付けられている。電極端子420、440は、電池ケース300(蓋体340)を貫通して電池ケース300の外部に出ている。また、蓋体340には注液孔350と安全弁360とが設けられている。   The battery case 300 has a flat rectangular internal space as a space for accommodating the wound electrode body 200. Further, as shown in FIG. 1, the flat internal space of the battery case 300 is slightly wider than the wound electrode body 200. In this embodiment, the battery case 300 includes a bottomed rectangular tubular container body 320 and a lid 340 that closes the opening of the container body 320. Electrode terminals 420 and 440 are attached to the lid 340 of the battery case 300. The electrode terminals 420 and 440 pass through the battery case 300 (lid 340) and come out of the battery case 300. The lid 340 is provided with a liquid injection hole 350 and a safety valve 360.

捲回電極体200は、図2に示すように、捲回軸WLに直交する一の方向において扁平に押し曲げられている。図2に示す例では、正極集電体221の未塗工部222と負極集電体241の未塗工部242は、それぞれセパレータ262、264の両側において、らせん状に露出している。図6に示すように、この実施形態では、未塗工部222、242の中間部分224、244を寄せ集め、電極端子420、440の先端部420a、440aに溶接している。この際、それぞれの材質の違いから、電極端子420と正極集電体221の溶接には、例えば、超音波溶接が用いられる。また、電極端子440と負極集電体241の溶接には、例えば、抵抗溶接が用いられる。ここで、図6は、捲回電極体200の未塗工部222(242)の中間部分224(244)と電極端子420(440)との溶接箇所を示す側面図であり、図1のVI−VI断面図である。   As shown in FIG. 2, the wound electrode body 200 is flatly pushed and bent in one direction orthogonal to the winding axis WL. In the example shown in FIG. 2, the uncoated part 222 of the positive electrode current collector 221 and the uncoated part 242 of the negative electrode current collector 241 are spirally exposed on both sides of the separators 262 and 264, respectively. As shown in FIG. 6, in this embodiment, the intermediate portions 224 and 244 of the uncoated portions 222 and 242 are gathered together and welded to the tip portions 420 a and 440 a of the electrode terminals 420 and 440. At this time, for example, ultrasonic welding is used for welding the electrode terminal 420 and the positive electrode current collector 221 due to the difference in materials. Further, for example, resistance welding is used for welding the electrode terminal 440 and the negative electrode current collector 241. Here, FIG. 6 is a side view showing a welded portion between the intermediate portion 224 (244) of the uncoated portion 222 (242) of the wound electrode body 200 and the electrode terminal 420 (440), and VI in FIG. It is -VI sectional drawing.

捲回電極体200は、扁平に押し曲げられた状態で、蓋体340に固定された電極端子420、440に取り付けられる。かかる捲回電極体200は、図1に示すように、容器本体320の扁平な内部空間に収容される。容器本体320は、捲回電極体200が収容された後、蓋体340によって塞がれる。蓋体340と容器本体320の合わせ目322(図1参照)は、例えば、レーザ溶接によって溶接されて封止されている。このように、この例では、捲回電極体200は、蓋体340(電池ケース300)に固定された電極端子420、440によって、電池ケース300内に位置決めされている。   The wound electrode body 200 is attached to the electrode terminals 420 and 440 fixed to the lid body 340 in a state where the wound electrode body 200 is pressed and bent flat. The wound electrode body 200 is accommodated in a flat internal space of the container body 320 as shown in FIG. The container body 320 is closed by the lid 340 after the wound electrode body 200 is accommodated. The joint 322 (see FIG. 1) between the lid 340 and the container main body 320 is welded and sealed, for example, by laser welding. Thus, in this example, the wound electrode body 200 is positioned in the battery case 300 by the electrode terminals 420 and 440 fixed to the lid 340 (battery case 300).

≪電解液≫
その後、蓋体340に設けられた注液孔350から電池ケース300内に電解液が注入される。電解液は、水を溶媒としていない、いわゆる非水電解液が用いられている。この例では、電解液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒(例えば、体積比1:1程度の混合溶媒)にLiPFを約1mol/リットルの濃度で含有させた電解液が用いられている。その後、注液孔350に金属製の封止キャップ352を取り付けて(例えば溶接して)電池ケース300を封止する。なお、電解液は、ここで例示された電解液に限定されない。例えば、従来からリチウムイオン二次電池に用いられている非水電解液は適宜に使用することができる。
≪Electrolytic solution≫
Thereafter, an electrolytic solution is injected into the battery case 300 from a liquid injection hole 350 provided in the lid 340. As the electrolytic solution, a so-called non-aqueous electrolytic solution that does not use water as a solvent is used. In this example, an electrolytic solution in which LiPF 6 is contained at a concentration of about 1 mol / liter in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (for example, a mixed solvent having a volume ratio of about 1: 1) is used. Yes. Thereafter, a metal sealing cap 352 is attached (for example, welded) to the liquid injection hole 350 to seal the battery case 300. The electrolytic solution is not limited to the electrolytic solution exemplified here. For example, non-aqueous electrolytes conventionally used for lithium ion secondary batteries can be used as appropriate.

≪空孔≫
ここで、正極活物質層223は、例えば、正極活物質粒子610と導電材620の粒子間などに、空洞とも称すべき微小な隙間225を有している(図4参照)。かかる正極活物質層223の微小な隙間には電解液(図示省略)が浸み込み得る。また、負極活物質層243は、例えば、負極活物質710の粒子間などに、空洞とも称すべき微小な隙間245を有している(図5参照)。ここでは、かかる隙間225、245(空洞)を適宜に「空孔」と称する。また、捲回電極体200は、図2に示すように、捲回軸WLに沿った両側において、未塗工部222、242が螺旋状に巻かれている。かかる捲回軸WLに沿った両側252、254において、未塗工部222、242の隙間から、電解液が浸み込みうる。このため、リチウムイオン二次電池100の内部では、正極活物質層223と負極活物質層243に電解液が浸み渡っている。
≪Hole≫
Here, the positive electrode active material layer 223 has minute gaps 225 that should also be referred to as cavities, for example, between the positive electrode active material particles 610 and the conductive material 620 (see FIG. 4). An electrolytic solution (not shown) can penetrate into the minute gaps of the positive electrode active material layer 223. In addition, the negative electrode active material layer 243 has minute gaps 245 that should also be referred to as cavities, for example, between the particles of the negative electrode active material 710 (see FIG. 5). Here, the gaps 225 and 245 (cavities) are appropriately referred to as “holes”. As shown in FIG. 2, the wound electrode body 200 has uncoated portions 222 and 242 spirally wound on both sides along the winding axis WL. On both sides 252 and 254 along the winding axis WL, the electrolytic solution can permeate from the gaps between the uncoated portions 222 and 242. For this reason, in the lithium ion secondary battery 100, the electrolytic solution is immersed in the positive electrode active material layer 223 and the negative electrode active material layer 243.

≪ガス抜け経路≫
また、この例では、当該電池ケース300の扁平な内部空間は、扁平に変形した捲回電極体200よりも少し広い。捲回電極体200の両側には、捲回電極体200と電池ケース300との間に隙間310、312が設けられている。当該隙間310、312は、ガス抜け経路になる。例えば、過充電が生じた場合などにおいて、リチウムイオン二次電池100の温度が異常に高くなると、電解液が分解されてガスが異常に発生する場合がある。この実施形態では、異常に発生したガスは、捲回電極体200の両側における捲回電極体200と電池ケース300との隙間310、312を通して安全弁360の方へ移動し、安全弁360から電池ケース300の外に排気される。
≪Gas escape route≫
In this example, the flat internal space of the battery case 300 is slightly wider than the wound electrode body 200 deformed flat. On both sides of the wound electrode body 200, gaps 310 and 312 are provided between the wound electrode body 200 and the battery case 300. The gaps 310 and 312 serve as a gas escape path. For example, when the temperature of the lithium ion secondary battery 100 becomes abnormally high, for example, when overcharge occurs, the electrolyte may be decomposed and gas may be generated abnormally. In this embodiment, the abnormally generated gas moves toward the safety valve 360 through the gaps 310 and 312 between the wound electrode body 200 and the battery case 300 on both sides of the wound electrode body 200, and from the safety valve 360 to the battery case 300. Exhausted outside.

かかるリチウムイオン二次電池100では、正極集電体221と負極集電体241は、電池ケース300を貫通した電極端子420、440を通じて外部の装置に電気的に接続されている。以下、充電時と放電時のリチウムイオン二次電池100の動作を説明する。   In the lithium ion secondary battery 100, the positive electrode current collector 221 and the negative electrode current collector 241 are electrically connected to an external device through electrode terminals 420 and 440 that penetrate the battery case 300. Hereinafter, the operation of the lithium ion secondary battery 100 during charging and discharging will be described.

≪充電時の動作≫
図7は、かかるリチウムイオン二次電池100の充電時の状態を模式的に示している。充電時においては、図7に示すように、リチウムイオン二次電池100の電極端子420、440(図1参照)は、充電器290に接続される。充電器290の作用によって、充電時には、正極活物質層223中の正極活物質からリチウムイオン(Li)が電解液280に放出される。また、正極活物質層223からは電荷が放出される。放出された電荷は、導電材(図示省略)を通じて正極集電体221に送られ、さらに、充電器290を通じて負極シート240へ送られる。また、負極シート240では電荷が蓄えられるとともに、電解液280中のリチウムイオン(Li)が、負極活物質層243中の負極活物質に吸収され、かつ、貯蔵される。
≪Operation when charging≫
FIG. 7 schematically shows the state of the lithium ion secondary battery 100 during charging. At the time of charging, as shown in FIG. 7, the electrode terminals 420 and 440 (see FIG. 1) of the lithium ion secondary battery 100 are connected to the charger 290. Due to the action of the charger 290, lithium ions (Li) are released from the positive electrode active material in the positive electrode active material layer 223 to the electrolytic solution 280 during charging. In addition, charges are released from the positive electrode active material layer 223. The discharged electric charge is sent to the positive electrode current collector 221 through a conductive material (not shown), and further sent to the negative electrode sheet 240 through the charger 290. In the negative electrode sheet 240, electric charges are stored, and lithium ions (Li) in the electrolytic solution 280 are absorbed and stored in the negative electrode active material in the negative electrode active material layer 243.

≪放電時の動作≫
図8は、かかるリチウムイオン二次電池100の放電時の状態を模式的に示している。放電時には、図8に示すように、負極シート240から正極シート220に電荷が送られるとともに、負極活物質層243に貯蔵されたリチウムイオンが、電解液280に放出される。また、正極では、正極活物質層223中の正極活物質に電解液280中のリチウムイオンが取り込まれる。
<< Operation during discharge >>
FIG. 8 schematically shows a state of the lithium ion secondary battery 100 during discharging. At the time of discharging, as shown in FIG. 8, charges are sent from the negative electrode sheet 240 to the positive electrode sheet 220, and lithium ions stored in the negative electrode active material layer 243 are released to the electrolyte solution 280. In the positive electrode, lithium ions in the electrolytic solution 280 are taken into the positive electrode active material in the positive electrode active material layer 223.

このようにリチウムイオン二次電池100の充放電において、電解液280を介して、正極活物質層223と負極活物質層243との間でリチウムイオンが行き来する。また、充電時においては、正極活物質から導電材を通じて正極集電体221に電荷が送られる。これに対して、放電時においては、正極集電体221から導電材を通じて正極活物質に電荷が戻される。   Thus, in charging / discharging of the lithium ion secondary battery 100, lithium ions travel between the positive electrode active material layer 223 and the negative electrode active material layer 243 through the electrolytic solution 280. At the time of charging, electric charge is sent from the positive electrode active material to the positive electrode current collector 221 through the conductive material. On the other hand, at the time of discharging, the charge is returned from the positive electrode current collector 221 to the positive electrode active material through the conductive material.

充電時においては、リチウムイオンの移動および電子の移動がスムーズなほど、効率的で急速な充電が可能になると考えられる。放電時においては、リチウムイオンの移動および電子の移動がスムーズなほど、電池の抵抗が低下し、放電量が増加し、電池の出力が向上すると考えられる。   During charging, the smoother the movement of lithium ions and the movement of electrons, the more efficient and rapid charging is considered possible. At the time of discharging, it is considered that the smoother the movement of lithium ions and the movement of electrons, the lower the resistance of the battery, the amount of discharge, and the output of the battery.

≪他の電池形態≫
なお、上記はリチウムイオン二次電池の一例を示すものである。リチウムイオン二次電池は上記形態に限定されない。また、同様に金属箔に電極合剤が塗工された電極シートは、他にも種々の電池形態に用いられる。例えば、他の電池形態として、円筒型電池或いはラミネート型電池などが知られている。円筒型電池は、円筒型の電池ケースに捲回電極体を収容した電池である。また、ラミネート型電池は、正極シートと負極シートとをセパレータを介在させて積層した電池である。
≪Other battery types≫
The above shows an example of a lithium ion secondary battery. The lithium ion secondary battery is not limited to the above form. Similarly, an electrode sheet in which an electrode mixture is applied to a metal foil is used in various other battery forms. For example, as another battery type, a cylindrical battery or a laminate battery is known. A cylindrical battery is a battery in which a wound electrode body is accommodated in a cylindrical battery case. A laminate type battery is a battery in which a positive electrode sheet and a negative electrode sheet are stacked with a separator interposed therebetween.

以下、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池を説明する。   Hereinafter, a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described.

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、図1に示すリチウムイオン二次電池100と基本構造が概ね同じである。このため、適宜に、図1に示すリチウムイオン二次電池100の図面を参照するとともに、リチウムイオン二次電池100に付された符号を用いて説明する。ここでは、まずリチウムイオン二次電池100の負極活物質層243を例に挙げて説明する。   A lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention has substantially the same basic structure as the lithium ion secondary battery 100 shown in FIG. For this reason, it demonstrates using the code | symbol attached | subjected to the lithium ion secondary battery 100 suitably, referring the drawing of the lithium ion secondary battery 100 shown in FIG. Here, first, the negative electrode active material layer 243 of the lithium ion secondary battery 100 will be described as an example.

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100では、図1および図2に示すように、負極集電体241に負極活物質層243が保持されている。負極活物質層243は、図5に示すように、負極活物質710と、ゴム系バインダ730が含まれている。   In the lithium ion secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, the negative electrode active material layer 243 is held on the negative electrode current collector 241. As shown in FIG. 5, the negative electrode active material layer 243 includes a negative electrode active material 710 and a rubber binder 730.

この実施形態では、ゴム系バインダ730には、ガラス転移温度が凡そ−40℃以上−10℃以下で、かつ、平均粒子径(D50)が凡そ100nm以下のスチレンブタジエンゴムが重量割合で凡そ90%以上含まれている。   In this embodiment, the rubber-based binder 730 is made of styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of about −40 ° C. to −10 ° C. and an average particle diameter (D50) of about 100 nm or less by weight. Included.

≪スチレンブタジエンゴム≫
ここで、スチレンブタジエンゴムは、スチレンとブタジエンの共重合体からなるゴムであり、負極活物質層のゴム系バインダとして用いられ得る。
≪Styrene butadiene rubber≫
Here, the styrene-butadiene rubber is a rubber made of a copolymer of styrene and butadiene, and can be used as a rubber-based binder for the negative electrode active material layer.

≪ガラス転移温度≫
ここで、「ガラス転移温度」は、分子鎖がある程度変形したり移動したりできるゴム状態と、分子鎖の部分的な運動性が失われるガラス状態との転移点であるガラス転移点(Tg)を意味する。
≪Glass transition temperature≫
Here, the “glass transition temperature” is a glass transition point (Tg) which is a transition point between a rubber state in which a molecular chain can be deformed or moved to some extent and a glass state in which partial mobility of the molecular chain is lost. Means.

≪平均粒子径(D50)≫
ここで、スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)は、エマルジョン状態では動的光散乱法によって測定されるスチレンブタジエンゴムの粒度分布から求めるとよい。また、負極活物質層243中のスチレンブタジエンゴムの粒子径は、負極活物質層243の断面のSEM画像を基に特定されるスチレンブタジエンゴムの粒度分布から求めるとよい。図9は、負極活物質層の断面SEM画像の一例である。スチレンブタジエンゴムは、図9中、SBで示すように、断面SEM画像を基に特定することができる。そして、断面SEM画像を基に、スチレンブタジエンゴムの凡その粒子径を測るとよい。
≪Average particle diameter (D50) ≫
Here, the average particle diameter (D50) of the styrene butadiene rubber may be obtained from the particle size distribution of the styrene butadiene rubber measured by the dynamic light scattering method in the emulsion state. The particle size of the styrene butadiene rubber in the negative electrode active material layer 243 may be obtained from the particle size distribution of the styrene butadiene rubber specified based on the SEM image of the cross section of the negative electrode active material layer 243. FIG. 9 is an example of a cross-sectional SEM image of the negative electrode active material layer. Styrene butadiene rubber can be specified based on a cross-sectional SEM image, as shown by SB in FIG. Then, based on the cross-sectional SEM image, the approximate particle diameter of the styrene butadiene rubber may be measured.

本発明者の得た知見によれば、負極活物質層243にスチレンブタジエンゴムが用いられている場合において、負極集電体241と負極活物質層243との剥離強度(以下、適宜、「負極活物質層の剥離強度」という。)は、スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度および平均粒子径(D50)と相関関係がある。また、リチウムイオン二次電池100の反応抵抗についても、スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度および平均粒子径(D50)と相関関係がある。   According to the knowledge obtained by the present inventor, when styrene butadiene rubber is used for the negative electrode active material layer 243, the peel strength between the negative electrode current collector 241 and the negative electrode active material layer 243 (hereinafter referred to as "negative electrode" The “peel strength of the active material layer” is correlated with the glass transition temperature and average particle diameter (D50) of the styrene-butadiene rubber. The reaction resistance of the lithium ion secondary battery 100 is also correlated with the glass transition temperature and average particle diameter (D50) of the styrene butadiene rubber.

図10は、スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度と、負極活物質層の剥離強度との相関関係を示している。図11は、スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)と、負極活物質層の剥離強度との相関関係を示している。また、図12は、スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度と、リチウムイオン二次電池の反応抵抗との相関関係を示している。また、図13は、スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)と、リチウムイオン二次電池の反応抵抗との相関関係を示している。図14は、剥離強度の試験方法を示す図である。   FIG. 10 shows the correlation between the glass transition temperature of styrene butadiene rubber and the peel strength of the negative electrode active material layer. FIG. 11 shows the correlation between the average particle diameter (D50) of styrene-butadiene rubber and the peel strength of the negative electrode active material layer. FIG. 12 shows the correlation between the glass transition temperature of the styrene butadiene rubber and the reaction resistance of the lithium ion secondary battery. FIG. 13 shows the correlation between the average particle diameter (D50) of styrene-butadiene rubber and the reaction resistance of the lithium ion secondary battery. FIG. 14 is a diagram illustrating a peel strength test method.

ここでは、ガラス転移温度および平均粒子径(D50)が異なるスチレンブタジエンゴムを用意した。ここで、用意されたスチレンブタジエンゴムは、概ね−40℃から20℃の範囲においてガラス転移温度が異なる。かかるガラス転移温度および平均粒子径(D50)が異なるスチレンブタジエンゴムを負極活物質層243のバインダに用いて負極シート240(図2参照)を作製し、負極集電体241と負極活物質層243の剥離強度を測定した。また、当該負極シート240を用いて作製した評価用セルの反応抵抗を測定した。   Here, styrene butadiene rubbers having different glass transition temperatures and average particle diameters (D50) were prepared. Here, the prepared styrene butadiene rubbers have different glass transition temperatures in the range of -40 ° C to 20 ° C. A negative electrode sheet 240 (see FIG. 2) is prepared using styrene butadiene rubbers having different glass transition temperatures and different average particle diameters (D50) as binders of the negative electrode active material layer 243, and the negative electrode current collector 241 and the negative electrode active material layer 243 are produced. The peel strength of was measured. In addition, the reaction resistance of an evaluation cell manufactured using the negative electrode sheet 240 was measured.

≪スチレンブタジエンゴムのサンプル≫
表1は、ここで用意されたスチレンブタジエンゴムの各サンプルを示している。スチレンブタジエンゴムのブタジエンとスチレンの比率は、赤外分光分析法(IR)によって定量した。ここで用意されたスチレンブタジエンゴムは、例えば、表1に示すように、ブタジエンとスチレンの比率、ガラス転移温度、官能基が調整されている。
≪Sample of styrene butadiene rubber≫
Table 1 shows each sample of the styrene butadiene rubber prepared here. The ratio of butadiene to styrene in the styrene-butadiene rubber was quantified by infrared spectroscopy (IR). For example, as shown in Table 1, the styrene-butadiene rubber prepared here has a butadiene / styrene ratio, a glass transition temperature, and a functional group adjusted.

サンプル1は、ブタジエンとスチレンの凡その比率が、ブタジエン:スチレン=51:49であった。ガラス転移温度は、−30℃、平均粒子径(D50)は170nm、官能基としてカルボキシル基(−COOH)を有している。   In sample 1, the approximate ratio of butadiene to styrene was butadiene: styrene = 51: 49. The glass transition temperature is −30 ° C., the average particle diameter (D50) is 170 nm, and it has a carboxyl group (—COOH) as a functional group.

サンプル2は、ブタジエンとスチレンの凡その比率が、ブタジエン:スチレン=44:56であった。ガラス転移温度は、−10℃、平均粒子径(D50)は170nm、官能基としてカルボキシル基(−COOH)を有している。   In sample 2, the approximate ratio of butadiene to styrene was butadiene: styrene = 44: 56. The glass transition temperature is −10 ° C., the average particle diameter (D50) is 170 nm, and it has a carboxyl group (—COOH) as a functional group.

サンプル3は、ブタジエンとスチレンの凡その比率が、ブタジエン:スチレン=25:75であった。ガラス転移温度は、25℃、平均粒子径(D50)は170nm、官能基としてカルボキシル基(−COOH)を有している。   In sample 3, the approximate ratio of butadiene to styrene was butadiene: styrene = 25: 75. The glass transition temperature is 25 ° C., the average particle size (D50) is 170 nm, and it has a carboxyl group (—COOH) as a functional group.

サンプル4は、ブタジエンとスチレンの凡その比率が、ブタジエン:スチレン=30:70であった。ガラス転移温度は、−10℃、平均粒子径(D50)は90nm、官能基としてカルボキシル基(−COOH)を有している。   In Sample 4, the approximate ratio of butadiene to styrene was butadiene: styrene = 30: 70. The glass transition temperature is −10 ° C., the average particle diameter (D50) is 90 nm, and it has a carboxyl group (—COOH) as a functional group.

サンプル5は、ブタジエンとスチレンの凡その比率が、ブタジエン:スチレン=22:78であった。ガラス転移温度は、25℃、平均粒子径(D50)は170nm、官能基としてカルボキシル基(−COOH)とヒドロキシル基(−OH)を有している。   In Sample 5, the approximate ratio of butadiene to styrene was butadiene: styrene = 22: 78. The glass transition temperature is 25 ° C., the average particle diameter (D50) is 170 nm, and it has a carboxyl group (—COOH) and a hydroxyl group (—OH) as functional groups.

サンプル6は、ブタジエンとスチレンの凡その比率が、ブタジエン:スチレン=39:61であった。ガラス転移温度は、−10℃、平均粒子径(D50)は80nm、官能基としてカルボキシル基(−COOH)とヒドロキシル基(−OH)を有している。   In sample 6, the approximate ratio of butadiene to styrene was butadiene: styrene = 39: 61. The glass transition temperature is −10 ° C., the average particle diameter (D50) is 80 nm, and it has a carboxyl group (—COOH) and a hydroxyl group (—OH) as functional groups.

サンプル7は、ブタジエンとスチレンの凡その比率が、ブタジエン:スチレン=42:58であった。ガラス転移温度は、−10℃、平均粒子径(D50)は130nm、官能基としてカルボキシル基(−COOH)とヒドロキシル基(−OH)を有している。   In Sample 7, the approximate ratio of butadiene to styrene was butadiene: styrene = 42: 58. The glass transition temperature is −10 ° C., the average particle diameter (D50) is 130 nm, and it has a carboxyl group (—COOH) and a hydroxyl group (—OH) as functional groups.

サンプル8は、ブタジエンとスチレンの凡その比率が、ブタジエン:スチレン=44:56であった。ガラス転移温度は、−10℃、平均粒子径(D50)は180nm、官能基としてカルボキシル基(−COOH)とヒドロキシル基(−OH)を有している。   In sample 8, the approximate ratio of butadiene to styrene was butadiene: styrene = 44: 56. The glass transition temperature is −10 ° C., the average particle diameter (D50) is 180 nm, and it has a carboxyl group (—COOH) and a hydroxyl group (—OH) as functional groups.

ここで、サンプル5は、ガラス転移温度、平均粒子径(D50)およびブタジエンとスチレンの比率を、サンプル3と概ね同じとしつつ、官能基として、ヒドロキシル基(−OH)を追加した。   Here, in Sample 5, a hydroxyl group (—OH) was added as a functional group while the glass transition temperature, the average particle diameter (D50), and the ratio of butadiene and styrene were substantially the same as in Sample 3.

≪負極シートの作製≫
上述したように、負極活物質層243のバインダとして用いられるスチレンブタジエンゴムが異なる点を除いて、特に言及されない限りにおいて概ね同じ条件で負極シートを作製した。また、かかる負極シートを用いて、評価用セルを作製した。
≪Preparation of negative electrode sheet≫
As described above, a negative electrode sheet was produced under substantially the same conditions unless otherwise specified, except that the styrene butadiene rubber used as the binder of the negative electrode active material layer 243 was different. Moreover, the cell for evaluation was produced using this negative electrode sheet.

ここでは、負極シート240(図2参照)として10μm厚の銅箔、負極活物質として平均粒子径(D50)が10μm〜30μmの黒鉛、増粘剤としてのCMCを用意した。そして、固形分の重量比が、負極活物質:SBR:CMC=98:1:1になるように、水を溶媒として負極活物質とSBRとCMCとを混練し、負極活物質層243を形成するペースト状の合剤を得た。そして、当該ペースト状の合剤を負極集電体241に塗布し、乾燥した後、圧延した。この実施形態では、負極活物質層243は、負極集電体241の両面に塗工されており、両面を合わせて乾燥後の目付量を概ね10mg/cmとした。また、圧延後の負極活物質層243の密度を概ね2g/cmにした。 Here, a 10 μm thick copper foil was prepared as the negative electrode sheet 240 (see FIG. 2), graphite having an average particle diameter (D50) of 10 μm to 30 μm as the negative electrode active material, and CMC as the thickener. Then, the negative electrode active material, SBR, and CMC are kneaded using water as a solvent so that the weight ratio of the solid content is negative electrode active material: SBR: CMC = 98: 1: 1, and the negative electrode active material layer 243 is formed. A pasty mixture was obtained. Then, the paste mixture was applied to the negative electrode current collector 241, dried, and then rolled. In this embodiment, the negative electrode active material layer 243 is coated on both surfaces of the negative electrode current collector 241, and the basis weight after drying is approximately 10 mg / cm 2 by combining both surfaces. Further, the density of the negative electrode active material layer 243 after rolling was set to approximately 2 g / cm 3 .

≪剥離強度≫
ここで、負極活物質層の剥離強度は、負極集電体と負極活物質層とが剥離されるのに要する力、および/または、負極合剤層が厚さ方向において破断するのに要する力を意味する。ここでは、上述したように作製された負極シートの負極活物質層が形成された部分から120mm×15mmの矩形のシート110を切り出す。そして、図14に示すように、矩形のシート110を片方の端から80mm×15mmの部分110Aの負極活物質層に両面テープ112を貼り、水平に設置された台114に固定する。残った40mmの部分110Bを、器具116で掴み、垂直方向に引き上げる。その際、器具116を引き上げ、負極集電体と負極活物質層とが剥離した、或いは、負極合剤層が厚さ方向において破断した際の力を負極活物質層の剥離強度として測定した。
≪Peel strength≫
Here, the peel strength of the negative electrode active material layer refers to the force required for the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer to peel and / or the force required for the negative electrode mixture layer to break in the thickness direction. Means. Here, a rectangular sheet 110 of 120 mm × 15 mm is cut out from the portion where the negative electrode active material layer of the negative electrode sheet produced as described above is formed. Then, as shown in FIG. 14, a rectangular sheet 110 is attached to a negative electrode active material layer of a portion 110 </ b> A of 80 mm × 15 mm from one end and a double-sided tape 112 is fixed to a horizontally installed table 114. The remaining 40 mm portion 110B is grasped with the instrument 116 and pulled up in the vertical direction. At that time, the tool 116 was pulled up, and the force when the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer were peeled or the negative electrode mixture layer was broken in the thickness direction was measured as the peel strength of the negative electrode active material layer.

≪負極活物質層の剥離強度の評価≫
かかる負極活物質層の剥離強度の測定では、例えば、図10に示すように、ガラス転移温度が凡そ25℃のスチレンブタジエンゴムを用いて形成された負極活物質層の剥離強度を1とした場合、ガラス転移温度が凡そ−10℃のスチレンブタジエンゴムを用いて形成された負極活物質層の剥離強度は、概ね1.12であった。さらに、ガラス転移温度が凡そ−40℃のスチレンブタジエンゴムを用いて形成された負極活物質層の剥離強度は、概ね1.3であった。
≪Evaluation of peel strength of negative electrode active material layer≫
In the measurement of the peel strength of the negative electrode active material layer, for example, as shown in FIG. 10, when the peel strength of the negative electrode active material layer formed using styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of about 25 ° C. is set to 1. The peel strength of the negative electrode active material layer formed using styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of about −10 ° C. was about 1.12. Furthermore, the peel strength of the negative electrode active material layer formed using styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of about −40 ° C. was about 1.3.

すなわち、ガラス転移温度が凡そ−10℃のスチレンブタジエンゴムを用いた場合には、ガラス転移温度が凡そ25℃のスチレンブタジエンゴムを用いた場合に比べて、負極活物質層の剥離強度は1.12倍程度に強くなり得る。さらに、ガラス転移温度が凡そ−40℃のスチレンブタジエンゴムを用いた場合には、ガラス転移温度が25℃のスチレンブタジエンゴムを用いた場合に比べて、負極活物質層の剥離強度は1.3倍程度に強くなり得る。   That is, when a styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of about −10 ° C. is used, the peel strength of the negative electrode active material layer is 1 as compared with the case of using a styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of about 25 ° C. It can be as strong as 12 times. Further, when a styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of about −40 ° C. is used, the peel strength of the negative electrode active material layer is 1.3 times as compared with the case of using a styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of 25 ° C. Can be as strong as twice.

このように、スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度と、かかる剥離強度(負極集電体と負極活物質層との剥離強度)との関係では、ガラス転移温度が低いほど剥離強度が強くなり、ガラス転移温度が高いほど剥離強度が弱くなる傾向が得られた。   Thus, in the relationship between the glass transition temperature of styrene-butadiene rubber and the peel strength (peel strength between the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer), the lower the glass transition temperature, the stronger the peel strength. There was a tendency for the peel strength to become weaker as the temperature was higher.

また、負極活物質層の剥離強度の測定では、例えば、図11に示すように、平均粒子径(D50)が凡そ180nmのスチレンブタジエンゴムを用いて形成された負極活物質層の剥離強度を1とした場合、平均粒子径(D50)が凡そ130nmのスチレンブタジエンゴムを用いて形成された負極活物質層の剥離強度は、概ね1.08であった。さらに、平均粒子径(D50)が凡そ80nmのスチレンブタジエンゴムを用いて形成された負極活物質層の剥離強度は、概ね1.2であった。   In the measurement of the peel strength of the negative electrode active material layer, for example, as shown in FIG. 11, the peel strength of the negative electrode active material layer formed using styrene butadiene rubber having an average particle diameter (D50) of about 180 nm is 1. In this case, the peel strength of the negative electrode active material layer formed using styrene butadiene rubber having an average particle diameter (D50) of about 130 nm was about 1.08. Further, the peel strength of the negative electrode active material layer formed using styrene butadiene rubber having an average particle diameter (D50) of about 80 nm was about 1.2.

すなわち、平均粒子径(D50)が凡そ130nmのスチレンブタジエンゴムを用いた場合には、平均粒子径(D50)が凡そ180nmのスチレンブタジエンゴムを用いた場合に比べて、負極活物質層の剥離強度は1.08倍程度に強くなり得る。さらに、平均粒子径(D50)が凡そ80nmのスチレンブタジエンゴムを用いた場合には、平均粒子径(D50)が凡そ180nmのスチレンブタジエンゴムを用いた場合に比べて、負極活物質層の剥離強度は1.2倍程度に強くなり得る。   That is, when a styrene butadiene rubber having an average particle diameter (D50) of about 130 nm is used, the peel strength of the negative electrode active material layer is larger than when a styrene butadiene rubber having an average particle diameter (D50) of about 180 nm is used. Can be as strong as 1.08 times. Further, when a styrene butadiene rubber having an average particle diameter (D50) of about 80 nm is used, the peel strength of the negative electrode active material layer is larger than when a styrene butadiene rubber having an average particle diameter (D50) of about 180 nm is used. Can be as strong as 1.2 times.

このように、スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)と剥離強度との関係では、平均粒子径(D50)が小さいほど剥離硬度が強くなり、平均粒子径(D50)が大きいほど剥離強度が弱くなる傾向が得られた。   Thus, in the relationship between the average particle diameter (D50) of styrene butadiene rubber and the peel strength, the smaller the average particle diameter (D50), the stronger the peel hardness, and the larger the average particle diameter (D50), the weaker the peel strength. The tendency to become was obtained.

≪試験用のリチウムイオン二次電池≫
次に、ガラス転移温度と平均粒子径(D50)が異なるスチレンブタジエンゴムを複数用意し、各スチレンブタジエンゴムを負極活物質層のバインダに用いた負極シートを用いて、評価用セルを作製して反応抵抗を評価した。ここでは、評価用セルとして18650型のリチウムイオン二次電池を作製し、反応抵抗を測定した。
≪Test lithium ion secondary battery≫
Next, a plurality of styrene butadiene rubbers having different glass transition temperatures and average particle diameters (D50) were prepared, and an evaluation cell was prepared using a negative electrode sheet in which each styrene butadiene rubber was used as a binder for the negative electrode active material layer. Reaction resistance was evaluated. Here, an 18650 type lithium ion secondary battery was fabricated as an evaluation cell, and the reaction resistance was measured.

≪評価用セルの正極シート≫
評価用セルの正極は、正極集電体221(図2参照)として厚さ15μmのアルミニウム箔、正極活物質としてLiNiCoMnO(リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物)の粒子、導電材としてアセチレンブラック、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)をそれぞれ用意した。そして、固形分の重量比において正極活物質粒子:導電材:結着材=87:10:3になるように、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を溶媒として正極活物質粒子と導電材と結着材とを混練し、正極活物質層223を形成するペースト状の合剤を得た。そして、当該ペースト状の合剤を、正極集電体221に塗布し、乾燥した後、圧延した。ここでは、正極活物質層223は、正極集電体221の両面に塗工されており、両面を合わせて乾燥後の目付量を概ね20mg/cmとした。また、圧延後の正極活物質層223の密度を概ね3g/cmにした。
≪Evaluation cell positive electrode sheet≫
The positive electrode of the evaluation cell has a 15 μm thick aluminum foil as the positive electrode current collector 221 (see FIG. 2), particles of LiNiCoMnO 2 (lithium nickel cobalt manganese composite oxide) as the positive electrode active material, acetylene black as the conductive material, Polyvinylidene fluoride (PVDF) was prepared as a dressing. Then, the positive electrode active material particles and the conductive material using N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent so that the positive electrode active material particles: conductive material: binder = 87: 10: 3 in the weight ratio of the solid content. And a binder were kneaded to obtain a paste-like mixture forming the positive electrode active material layer 223. Then, the paste mixture was applied to the positive electrode current collector 221, dried, and then rolled. Here, the positive electrode active material layer 223 was applied to both surfaces of the positive electrode current collector 221, and the basis weight after drying was approximately 20 mg / cm 2 by combining both surfaces. Further, the density of the positive electrode active material layer 223 after rolling was set to approximately 3 g / cm 3 .

≪評価用セルの正極≫
評価用セルの正極は、かかる圧延後の正極シートを50mm×700mmに切り出し、正極集電体の未塗工部にアルミリード線を超音波溶接した。
≪Evaluation cell positive electrode≫
For the positive electrode of the evaluation cell, the rolled positive electrode sheet was cut into 50 mm × 700 mm, and an aluminum lead wire was ultrasonically welded to the uncoated portion of the positive electrode current collector.

≪評価用セルの負極≫
評価用セルの負極は、上述した負極シートを50mm×850mmに切り出し、負極集電体の未塗工部にニッケルリード線をスポット溶接した。
≪Negative electrode of evaluation cell≫
As the negative electrode of the evaluation cell, the above-described negative electrode sheet was cut out to 50 mm × 850 mm, and a nickel lead wire was spot welded to an uncoated portion of the negative electrode current collector.

≪評価用セルのセパレータ、電解液≫
評価用セルのセパレータには、ポリエチレン(PE)の両側をポリプロピレン(PP)で挟んだ3層構造(PP/PE/PP)の多孔質のセパレータが用いられている。当該セパレータの厚さは20μmである。また、電解液には、エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)とを、EC:DMC:EMC=3:4:3の体積比で混合した混合溶媒に、LiPFを約1mol/リットルの濃度で含有させた電解液を用いた。
≪Evaluator cell separator, electrolyte≫
As the separator for the evaluation cell, a porous separator having a three-layer structure (PP / PE / PP) in which both sides of polyethylene (PE) are sandwiched between polypropylene (PP) is used. The separator has a thickness of 20 μm. In addition, in the electrolyte solution, ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed in a mixed solvent in a volume ratio of EC: DMC: EMC = 3: 4: 3. An electrolytic solution containing LiPF 6 at a concentration of about 1 mol / liter was used.

正極シートと負極シートとは、上記正極シートと負極シートとの間にセパレータを介在させた状態で重ねられ、いわゆる18560電池の所定の電池ケースに収められるように、捲回されて、捲回電極体を構成する。評価用セルは、かかる捲回電極体を18560電池の所定の電池ケースに収めるとともに、正極および負極のリード線を予め定められた配線構成に接続する。その後、電池ケースに電解液(ここでは、約5mL)を注入し、電池ケースに蓋を取り付けて電池ケースを密閉する。   The positive electrode sheet and the negative electrode sheet are stacked in a state where a separator is interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and wound so as to be accommodated in a predetermined battery case of a so-called 18560 battery. Make up the body. The evaluation cell houses the wound electrode body in a predetermined battery case of an 18560 battery, and connects the positive and negative lead wires to a predetermined wiring configuration. Thereafter, an electrolyte (here, about 5 mL) is poured into the battery case, and a lid is attached to the battery case to seal the battery case.

≪反応抵抗の測定≫
次に、かかる評価用セルの反応抵抗を測定する。
≪Measurement of reaction resistance≫
Next, the reaction resistance of the evaluation cell is measured.

リチウムイオン二次電池は、特に低温環境での抵抗増加が問題になりやすい。また、車載される車両駆動用電池への適用を考慮すると、凡そ−30℃程度の低温の温度環境で適切に駆動することが要求される。このため、ここでは−30℃程度の低温環境での評価用セルの反応抵抗を評価している。   Lithium ion secondary batteries tend to have a problem of increased resistance, particularly in a low temperature environment. In consideration of application to a vehicle drive battery mounted on a vehicle, it is required to drive appropriately in a low temperature environment of about -30 ° C. For this reason, the reaction resistance of the evaluation cell in a low temperature environment of about −30 ° C. is evaluated here.

反応抵抗の測定では、上記のように構築した評価用セルに適当なコンディショニング処理を行った後、所定の温度環境において、SOC60%(定格容量の60%の充電状態)として、測定周波数範囲0.001〜10000Hz、振幅5mVの条件で交流インピーダンス測定を行う。そして、かかる交流インピーダンス測定によって得られるナイキストプロットにおける半円の直径の大きさを反応抵抗の値とする。ここでは、−30℃程度の低温環境での評価用セルの反応抵抗を評価するべく、評価用セルを−30℃の温度環境に一定時間(例えば、10時間)放置した状態で、−30℃の温度環境において、反応抵抗を測定した。   In the measurement of the reaction resistance, an appropriate conditioning treatment is performed on the evaluation cell constructed as described above, and then the SOC is 60% (charged state of 60% of the rated capacity) in a predetermined temperature environment. AC impedance measurement is performed under the conditions of 001 to 10000 Hz and an amplitude of 5 mV. And the magnitude | size of the diameter of the semicircle in the Nyquist plot obtained by this alternating current impedance measurement is made into the value of reaction resistance. Here, in order to evaluate the reaction resistance of the evaluation cell in a low temperature environment of about −30 ° C., the evaluation cell is left in a temperature environment of −30 ° C. for a certain time (for example, 10 hours), and then −30 ° C. The reaction resistance was measured in the following temperature environment.

≪−30℃の反応抵抗の評価≫
図12に示すように、スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度と、−30℃の反応抵抗との関係では、ガラス転移温度が低いほど反応抵抗が低くなり、ガラス転移温度が高いほど反応抵抗が高くなる傾向が得られた。
≪Evaluation of reaction resistance at -30 ℃
As shown in FIG. 12, in the relationship between the glass transition temperature of styrene-butadiene rubber and the reaction resistance at −30 ° C., the lower the glass transition temperature, the lower the reaction resistance, and the higher the glass transition temperature, the higher the reaction resistance. A trend was obtained.

例えば、図12に示すように、ガラス転移温度が凡そ25℃のスチレンブタジエンゴムを負極活物質層のバインダに用いたリチウムイオン二次電池の反応抵抗を1とした場合、ガラス転移温度が凡そ10℃のスチレンブタジエンゴムを負極活物質層のバインダに用いたリチウムイオン二次電池の反応抵抗は、概ね0.94であった。さらに、ガラス転移温度が凡そ−40℃のスチレンブタジエンゴムを負極活物質層のバインダに用いたリチウムイオン二次電池の反応抵抗のスチレンブタジエンゴムを用いて形成された負極活物質層の剥離強度は、概ね0.9であった。   For example, as shown in FIG. 12, when the reaction resistance of a lithium ion secondary battery using a styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of about 25 ° C. as the binder of the negative electrode active material layer is 1, the glass transition temperature is about 10. The reaction resistance of the lithium ion secondary battery using styrene butadiene rubber at 0 ° C. as the binder of the negative electrode active material layer was approximately 0.94. Further, the peel strength of the negative electrode active material layer formed using the styrene butadiene rubber of the reaction resistance of a lithium ion secondary battery using a styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of about −40 ° C. as the binder of the negative electrode active material layer is It was approximately 0.9.

すなわち、ガラス転移温度が凡そ−10℃のスチレンブタジエンゴムを用いた場合には、ガラス転移温度が凡そ25℃のスチレンブタジエンゴムを用いた場合に比べて、−30℃の反応抵抗は0.94程度に低く抑えられ得る。さらに、ガラス転移温度が凡そ−40℃のスチレンブタジエンゴムを用いた場合には、ガラス転移温度が凡そ25℃のスチレンブタジエンゴムを用いた場合に比べて、−30℃の反応抵抗は0.9程度に低く抑えられ得る。   That is, when a styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of about −10 ° C. is used, the reaction resistance at −30 ° C. is 0.94 compared to using a styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of about 25 ° C. Can be kept as low as possible. Furthermore, when a styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of about −40 ° C. is used, the reaction resistance at −30 ° C. is 0.9% as compared with using a styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of about 25 ° C. Can be kept as low as possible.

また、スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)と、−30℃の反応抵抗との関係では、平均粒子径(D50)が小さいほど−30℃の反応抵抗が低くなり、平均粒子径(D50)が大きいほど−30℃の反応抵抗が高くなる傾向が得られた。   Further, regarding the relationship between the average particle diameter (D50) of styrene-butadiene rubber and the reaction resistance at −30 ° C., the smaller the average particle diameter (D50), the lower the reaction resistance at −30 ° C., and the average particle diameter (D50). The tendency that reaction resistance of -30 degreeC became high was acquired, so that was large.

例えば、図13に示すように、平均粒子径(D50)が凡そ180nmのスチレンブタジエンゴムを用いて形成された−30℃の反応抵抗を1とした場合、平均粒子径(D50)が凡そ130nmのスチレンブタジエンゴムを用いて形成された−30℃の反応抵抗は、概ね0.9であった。さらに、平均粒子径(D50)が凡そ80nmのスチレンブタジエンゴムを用いて形成された−30℃の反応抵抗は、概ね0.85であった。   For example, as shown in FIG. 13, when the reaction resistance at −30 ° C. formed using styrene butadiene rubber having an average particle diameter (D50) of about 180 nm is 1, the average particle diameter (D50) is about 130 nm. The reaction resistance at −30 ° C. formed using styrene butadiene rubber was approximately 0.9. Further, the reaction resistance at −30 ° C. formed using styrene butadiene rubber having an average particle diameter (D50) of about 80 nm was about 0.85.

すなわち、平均粒子径(D50)が凡そ130nmのスチレンブタジエンゴムを用いた場合には、平均粒子径(D50)が凡そ180nmのスチレンブタジエンゴムを用いた場合に比べて、−30℃の反応抵抗は0.9倍程度に低く抑えられ得る。さらに、平均粒子径(D50)が凡そ80nmのスチレンブタジエンゴムを用いた場合には、平均粒子径(D50)が凡そ180nmのスチレンブタジエンゴムを用いた場合に比べて、−30℃の反応抵抗は0.85倍程度に低く抑えられ得る。   That is, when a styrene butadiene rubber having an average particle diameter (D50) of about 130 nm is used, the reaction resistance at −30 ° C. is smaller than that when a styrene butadiene rubber having an average particle diameter (D50) of about 180 nm is used. It can be kept as low as 0.9 times. Further, when a styrene butadiene rubber having an average particle diameter (D50) of about 80 nm is used, the reaction resistance at −30 ° C. is smaller than that when a styrene butadiene rubber having an average particle diameter (D50) of about 180 nm is used. It can be kept as low as 0.85 times.

このように、負極活物質層の剥離強度および−30℃の反応抵抗を考慮すると、負極活物質層のバインダとして用いられるスチレンブタジエンゴムは、ガラス転移温度が低く、また、平均粒子径(D50)が小さい方がよいとの傾向が得られる。   Thus, considering the peel strength of the negative electrode active material layer and the reaction resistance of −30 ° C., the styrene butadiene rubber used as the binder of the negative electrode active material layer has a low glass transition temperature and an average particle diameter (D50). There is a tendency that smaller is better.

また、かかるスチレンブタジエンゴムを用いた場合には、より少ない量で負極活物質層の剥離強度を確保できるので、ゴム系バインダの使用量を少なく抑えることができる。負極活物質層中のゴム系バインダは、リチウムイオン二次電池の反応抵抗を高くする要因にもなる。ゴム系バインダの使用量を少なく抑えることによって、リチウムイオン二次電池の反応抵抗を低く抑えることができる。   In addition, when such styrene butadiene rubber is used, the peel strength of the negative electrode active material layer can be ensured with a smaller amount, so that the amount of rubber-based binder used can be reduced. The rubber-based binder in the negative electrode active material layer also becomes a factor that increases the reaction resistance of the lithium ion secondary battery. By reducing the amount of rubber binder used, the reaction resistance of the lithium ion secondary battery can be kept low.

このように、負極活物質とゴム系バインダとを含む負極活物質層を備えた、リチウムイオン二次電池においては、ゴム系バインダには、上述したガラス転移温度が−40℃以上−10℃以下のスチレンブタジエンゴムが一定以上含まれているとよい。例えば、ゴム系バインダには、かかるスチレンブタジエンゴムが重量割合で概ね90%以上含まれているとよい。これにより、例えばゴム系バインダの使用量を同程度にして比較した場合、負極活物質層の剥離強度を向上させ、かつ、リチウムイオン二次電池の−30℃の反応抵抗を低く抑えることができる。   As described above, in the lithium ion secondary battery including the negative electrode active material layer including the negative electrode active material and the rubber-based binder, the above-described glass transition temperature is −40 ° C. or higher and −10 ° C. or lower in the rubber-based binder. It is preferable that a certain amount or more of styrene butadiene rubber is included. For example, the rubber-based binder may contain approximately 90% or more of such styrene butadiene rubber by weight. Thereby, for example, when the amount of the rubber-based binder used is comparable, the peel strength of the negative electrode active material layer can be improved, and the reaction resistance of the lithium ion secondary battery at −30 ° C. can be kept low. .

この場合、ゴム系バインダは、上述したスチレンブタジエンゴムが重量割合で概ね90%以上であればよく、好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上であればよい。すなわち、ゴム系バインダは、例えば、ガラス転移温度が−10℃よりも高い、スチレンブタジエンゴムが含まれていてもよいし、スチレンブタジエンゴム以外のゴム系バインダが含まれていてもよい。また、ゴム系バインダは、例えば、スチレンブタジエンゴムが重量割合で100%であってもよい。   In this case, the rubber-based binder may be approximately 90% or more, preferably 95% or more, and more preferably 98% or more by weight of the above-mentioned styrene butadiene rubber. That is, the rubber-based binder may include, for example, a styrene-butadiene rubber having a glass transition temperature higher than −10 ° C., or may include a rubber-based binder other than the styrene-butadiene rubber. The rubber-based binder may be, for example, 100% by weight of styrene butadiene rubber.

また、かかるスチレンブタジエンゴムは、好ましくは平均粒子径(D50)が100nm以下であるとよい。スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)は、小さければ小さいほどよいと考えられるが、入手の容易性や作業性を考慮すると、スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)は、概ね30nm以上(より好ましくは50nm以上、さらに好ましくは80nm以上)であるとよい。このように、スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)の好適な範囲は、概ね30nm以上100nm以下であるとよい。   Such styrene butadiene rubber preferably has an average particle diameter (D50) of 100 nm or less. The average particle size (D50) of the styrene butadiene rubber is considered to be as small as possible, but considering the availability and workability, the average particle size (D50) of the styrene butadiene rubber is approximately 30 nm or more (more Preferably it is 50 nm or more, more preferably 80 nm or more. Thus, the suitable range of the average particle diameter (D50) of the styrene butadiene rubber is preferably about 30 nm to 100 nm.

これにより、ゴム系バインダが同程度含まれるリチウムイオン二次電池において、相対的に負極活物質層の剥離強度が高く、かつ、相対的に−30℃の反応抵抗が低く抑えられるリチウムイオン二次電池を得ることができる。   As a result, in a lithium ion secondary battery containing the same amount of rubber-based binder, the lithium ion secondary battery has a relatively high peel strength of the negative electrode active material layer and a relatively low reaction resistance of −30 ° C. A battery can be obtained.

また、負極活物質層に含まれるゴム系バインダの量は、多すぎると抵抗を増加させ、少なすぎると必要な剥離強度が得られない。上述したように、負極活物質層のゴム系バインダとして、ガラス転移温度が−40℃以上−10℃以下のスチレンブタジエンゴムが重量割合で概ね90%以上含まれている場合では、当該負極活物質層に含まれるゴム系バインダの量は重量比において凡そ0.7%以上1.2%以下であるとよい。これにより、抵抗の増加を低く抑えつつ、適当な剥離強度を得ることができる。より好ましくは、負極活物質層に含まれるゴム系バインダの量は、重量比において1.0%以下であるとよい。   Further, if the amount of the rubber-based binder contained in the negative electrode active material layer is too large, the resistance is increased, and if it is too small, the required peel strength cannot be obtained. As described above, when the styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of −40 ° C. or higher and −10 ° C. or lower is included as a rubber binder of the negative electrode active material layer, the negative electrode active material The amount of the rubber-based binder contained in the layer is preferably about 0.7% to 1.2% in weight ratio. Thereby, it is possible to obtain an appropriate peel strength while keeping the increase in resistance low. More preferably, the amount of the rubber-based binder contained in the negative electrode active material layer is 1.0% or less in weight ratio.

≪OH基の有無≫
さらに、ゴム系バインダとしてのスチレンブタジエンゴムは、官能基としてOH基を有しているとよい。これにより、特に、−30℃程度の低温環境における反応抵抗を低く抑えることができる。また、スチレンブタジエンゴムが官能基としてOH基を有している場合には、負極活物質層の剥離強度が高くなる。かかる事象は、上述したのと同様に、負極活物質層の剥離強度およびリチウムイオン二次電池の−30℃の反応抵抗を測定することによって確認することができる。
≪Presence of OH group≫
Furthermore, the styrene butadiene rubber as the rubber binder preferably has an OH group as a functional group. Thereby, in particular, the reaction resistance in a low temperature environment of about −30 ° C. can be kept low. Further, when the styrene butadiene rubber has an OH group as a functional group, the peel strength of the negative electrode active material layer is increased. Such an event can be confirmed by measuring the peel strength of the negative electrode active material layer and the reaction resistance of the lithium ion secondary battery at −30 ° C. as described above.

本発明者の知見では、図15に示すように、負極活物質層のゴム系バインダとしてのスチレンブタジエンゴムにOH基がない場合を1とすると、OH基がある場合には、凡そ1.2倍程度、負極活物質層の剥離強度が向上し得る。また、リチウムイオン二次電池の−30℃の反応抵抗は、図16に示すように、負極活物質層のゴム系バインダとしてのスチレンブタジエンゴムにOH基がない場合を1とすると、OH基がある場合には、凡そ0.88程度に低く抑えられ得る。   According to the knowledge of the present inventor, as shown in FIG. 15, when the styrene butadiene rubber as the rubber-based binder of the negative electrode active material layer has no OH group, the number is about 1.2. The peel strength of the negative electrode active material layer can be improved about twice. Further, as shown in FIG. 16, the reaction resistance of the lithium ion secondary battery at −30 ° C. is 1 when the styrene butadiene rubber as the rubber binder of the negative electrode active material layer has no OH group. In some cases, it can be kept as low as about 0.88.

かかる事象のメカニズムは、具体的には不明である。本発明者は、例えば、図17に示すように考えている。すなわち、負極活物質層243A中で、負極活物質710A(図示例では、黒鉛)の周りに、スチレンブタジエンゴム730Aが付着している。かかるスチレンブタジエンゴムがOH基を備えていると、OH基の作用によって、電解液280A中のリチウムイオン(Li)が溶媒(図示例では、エチレンカーボネート(EC))から離される。この場合、負極活物質の近くにて、電解液280A中のリチウムイオン(Li)が溶媒(図示例では、エチレンカーボネート(EC))から離される。このため、溶媒から離れたリチウムイオン(Li)は負極活物質710A中に取り込まれ易くなる。また、特に、−30℃の温度環境では、充電時の反応が負極活物質層243中へリチウムイオン(Li)が取り込まれる反応に律速する。このため、スチレンブタジエンゴムがOH基を有していることは、特に、−30℃の温度環境における反応抵抗が低く抑えられる効果に寄与する。また、スチレンブタジエンゴムがOH基を備えていることによって結着力が向上するので、スチレンブタジエンゴムのバインダとしての機能が向上するものと考えられる。 The mechanism of such an event is not specifically known. The inventor considers, for example, as shown in FIG. That is, in the negative electrode active material layer 243A, the styrene butadiene rubber 730A is attached around the negative electrode active material 710A (graphite in the illustrated example). When such a styrene butadiene rubber has OH groups, lithium ions (Li + ) in the electrolytic solution 280A are separated from the solvent (ethylene carbonate (EC) in the illustrated example) by the action of the OH groups. In this case, in the vicinity of the negative electrode active material, lithium ions (Li + ) in the electrolytic solution 280A are separated from the solvent (ethylene carbonate (EC) in the illustrated example). For this reason, lithium ions (Li + ) separated from the solvent are easily taken into the negative electrode active material 710A. In particular, in a temperature environment of −30 ° C., the reaction during charging is rate-determined to a reaction in which lithium ions (Li + ) are taken into the negative electrode active material layer 243. For this reason, the fact that the styrene butadiene rubber has an OH group contributes particularly to the effect of suppressing the reaction resistance in a temperature environment of -30 ° C. Further, since the binding force is improved when the styrene butadiene rubber has an OH group, it is considered that the function of the styrene butadiene rubber as a binder is improved.

≪膨潤度≫
さらに、本発明者が得た知見では、ゴム系バインダとしてのスチレンブタジエンゴムは、電解液に対する膨潤度がある程度高い方がよい。ここで、電解液に対する膨潤度は、例えば、電解液の主溶媒の一つであるエチレンカーボネート(EC)に対するスチレンブタジエンゴムの膨潤度で評価するとよい。エチレンカーボネートに対するスチレンブタジエンゴムの膨潤度は、スチレンブタジエンゴムをエチレンカーボネートに浸漬させた後の重量を、スチレンブタジエンゴムをエチレンカーボネートに浸漬させる前の重量で割るとよい。すなわち、スチレンブタジエンゴムは、エチレンカーボネートに対する膨潤度が高いほど電解液を吸収し得る性質が強い。
≪Swelling degree≫
Furthermore, according to the knowledge obtained by the present inventors, the styrene butadiene rubber as the rubber-based binder should have a certain degree of swelling with respect to the electrolytic solution. Here, the swelling degree with respect to the electrolytic solution may be evaluated by, for example, the swelling degree of styrene butadiene rubber with respect to ethylene carbonate (EC) which is one of the main solvents of the electrolytic solution. The degree of swelling of styrene butadiene rubber with respect to ethylene carbonate may be obtained by dividing the weight after immersing styrene butadiene rubber in ethylene carbonate by the weight before immersing styrene butadiene rubber in ethylene carbonate. That is, styrene butadiene rubber has a stronger property of absorbing electrolyte as the degree of swelling with respect to ethylene carbonate is higher.

この場合、エチレンカーボネートに対する膨潤度が高いほど、負極活物質層の剥離強度が強くなり、かつ、リチウムイオン二次電池の−30℃の反応抵抗が低く抑えられ得る。かかる事象は、上述したのと同様に、負極活物質層の剥離強度およびリチウムイオン二次電池の−30℃の反応抵抗を測定することによって確認することができる。   In this case, the higher the degree of swelling with respect to ethylene carbonate, the stronger the peel strength of the negative electrode active material layer, and the lower the reaction resistance of the lithium ion secondary battery at −30 ° C. can be suppressed. Such an event can be confirmed by measuring the peel strength of the negative electrode active material layer and the reaction resistance of the lithium ion secondary battery at −30 ° C. as described above.

本発明者の知見では、図18に示すように、スチレンブタジエンゴムのエチレンカーボネートに対する膨潤度が150%程度である場合を1とすると、当該膨潤度が200%程度の場合には、凡そ1.2倍程度、負極活物質層の剥離強度が向上し得る。また、リチウムイオン二次電池の−30℃の反応抵抗は、図19に示すように、スチレンブタジエンゴムのエチレンカーボネートに対する膨潤度が150%程度である場合を1とすると、当該膨潤度が200%程度の場合には、凡そ0.96程度に低く抑えられ得る。このように、スチレンブタジエンゴムのエチレンカーボネートに対する膨潤度は、凡そ150%以上(より好ましくは180%以上、さらに好ましくは200%以上)であるとよい。   According to the knowledge of the present inventor, as shown in FIG. 18, assuming that the degree of swelling of styrene butadiene rubber with respect to ethylene carbonate is about 150%, when the degree of swelling is about 200%, about 1. The peel strength of the negative electrode active material layer can be improved by about twice. Further, as shown in FIG. 19, the reaction resistance of the lithium ion secondary battery at −30 ° C. is 1 when the degree of swelling of the styrene butadiene rubber with respect to ethylene carbonate is about 150%, and the degree of swelling is 200%. In the case of the degree, it can be suppressed to about 0.96. Thus, the degree of swelling of styrene butadiene rubber with respect to ethylene carbonate is preferably about 150% or more (more preferably 180% or more, still more preferably 200% or more).

以上、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池を種々説明したが、本発明に係るリチウムイオン二次電池は上記に限定されない。   While various lithium ion secondary batteries according to an embodiment of the present invention have been described above, the lithium ion secondary battery according to the present invention is not limited to the above.

例えば、上述した実施形態では、負極活物質層のゴム系バインダとして、スチレンブタジエンゴムが用いられている場合を例示した。かかるゴム系バインダは、負極活物質層243(図1参照)のバインダとしてだけでなく、電極活物質とゴム系バインダとを含む電極活物質層に適用され得る。この場合、電極活物質層には、正極活物質層223(図1参照)が含まれる。   For example, in the above-described embodiment, the case where styrene butadiene rubber is used as the rubber-based binder of the negative electrode active material layer is exemplified. Such a rubber-based binder can be applied not only as a binder of the negative electrode active material layer 243 (see FIG. 1) but also to an electrode active material layer including an electrode active material and a rubber-based binder. In this case, the electrode active material layer includes a positive electrode active material layer 223 (see FIG. 1).

すなわち、スチレンブタジエンゴムは、正極活物質層223(図1参照)のゴム系バインダとしても用いられ得る。この場合、正極活物質層223のゴム系バインダに、ガラス転移温度が−40℃以上−10℃以下のスチレンブタジエンゴムが重量割合で90%以上含まれていてもよい。また、この場合、スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)は、100nm以下であってもよい。また、スチレンブタジエンゴムは、OH基を有していてもよい。さらにスチレンブタジエンゴムのエチレンカーボネートに対する膨潤度は150%以上であってもよい。   That is, the styrene butadiene rubber can also be used as a rubber binder for the positive electrode active material layer 223 (see FIG. 1). In this case, the rubber-based binder of the positive electrode active material layer 223 may contain 90% or more of styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of −40 ° C. or more and −10 ° C. or less by weight. In this case, the average particle diameter (D50) of the styrene butadiene rubber may be 100 nm or less. The styrene butadiene rubber may have an OH group. Furthermore, the degree of swelling of styrene butadiene rubber with respect to ethylene carbonate may be 150% or more.

また、上述したように、本発明は、電極活物質層の剥離強度を向上させることができ、リチウムイオン二次電池の長寿命化に寄与する。また、本発明は、リチウムイオン二次電池の−30℃の反応抵抗を低く抑えるのに寄与する。このため、特に、安全について要求されるレベルが高く、かつ、低温環境においても安定して高い出力性能が要求されるハイブリッド車(例えば、プラグインハイブリッド車)若しくは電気自動車の駆動用電池など車両駆動電源用の二次電池に好適である。   In addition, as described above, the present invention can improve the peel strength of the electrode active material layer and contribute to the extension of the life of the lithium ion secondary battery. Moreover, this invention contributes to restraining the reaction resistance of -30 degreeC of a lithium ion secondary battery low. For this reason, in particular, vehicle driving such as a hybrid vehicle (for example, a plug-in hybrid vehicle) or a driving battery for an electric vehicle that requires a high level of safety and that requires stable and high output performance even in a low temperature environment. It is suitable for a secondary battery for power supply.

この場合、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、例えば、図20に示すように、二次電池の複数個を接続して組み合わせた組電池の形態で、自動車などの車両1のモータ(電動機)を駆動させる車両駆動用電池1000として好適に利用され得る。特に、本発明に係るリチウムイオン二次電池は、例えば、ハイブリッド車(特に、プラグインハイブリッド車)若しくは電気自動車の駆動用電池として、高容量(例えば、定格容量が3.0Ah以上)のリチウムイオン二次電池に好適である。   In this case, the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention is, for example, in the form of an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected and combined as shown in FIG. It can be suitably used as a vehicle drive battery 1000 for driving the motor (electric motor). In particular, the lithium ion secondary battery according to the present invention is a lithium ion having a high capacity (for example, a rated capacity of 3.0 Ah or more) as a driving battery for a hybrid vehicle (particularly, a plug-in hybrid vehicle) or an electric vehicle. Suitable for secondary batteries.

1 車両
100 リチウムイオン二次電池
200 捲回電極体
220 正極シート
221 正極集電体
222 未塗工部
223 正極活物質層
224 中間部分
225 隙間
240 負極シート
241 負極集電体
242 未塗工部
243、243A 負極活物質層
245 隙間
252、254 捲回電極体の捲回軸に沿った両側両側
262、264 セパレータ
280、280A 電解液
290 充電器
300 電池ケース
310、312 隙間
320 容器本体
322 蓋体と容器本体の合わせ目
340 蓋体
350 注液孔
352 封止キャップ
360 安全弁
420、440 電極端子
420a、440a 電極端子の先端部
610 正極活物質粒子
620 導電材
630 バインダ
710、710A 負極活物質
730 バインダ(ゴム系バインダ)
730A スチレンブタジエンゴム
1000 車両駆動用電池
WL 捲回軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 100 Lithium ion secondary battery 200 Winding electrode body 220 Positive electrode sheet 221 Positive electrode current collector 222 Uncoated part 223 Positive electrode active material layer 224 Middle part 225 Gap 240 Negative electrode sheet 241 Negative electrode current collector 242 Uncoated part 243 243A Negative electrode active material layer 245 Gap 252, 254 Both sides 262, 264 Separator 280, 280A along the winding axis of the wound electrode body Electrolyte 290 Charger 300 Battery case 310, 312 Gap 320 Container body 322 Lid Container body joint 340 Lid 350 Injection hole 352 Seal cap 360 Safety valve 420, 440 Electrode terminal 420a, 440a Electrode terminal tip 610 Positive electrode active material particle 620 Conductive material 630 Binder 710, 710A Negative electrode active material 730 Binder ( Rubber binder)
730A Styrene butadiene rubber 1000 Vehicle drive battery WL Winding shaft

Claims (6)

集電体と、
前記集電体に保持され、電極活物質とゴム系バインダとを含む電極活物質層と、
を有し、
前記ゴム系バインダには、ガラス転移温度が−40℃以上−10℃以下のスチレンブタジエンゴムが重量割合で90%以上含まれており、
前記スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)が130nm以下であり、該スチレンブタジエンゴムには、官能基としてカルボキシル基および該カルボキシル基とは独立にヒドロキシル基が導入されていることを特徴とする、リチウムイオン二次電池。
A current collector,
An electrode active material layer that is held by the current collector and includes an electrode active material and a rubber-based binder;
Have
The rubber-based binder contains 90% or more by weight of styrene butadiene rubber having a glass transition temperature of −40 ° C. or more and −10 ° C. or less,
The styrene butadiene rubber has an average particle diameter (D50) of 130 nm or less, and the styrene butadiene rubber has a carboxyl group as a functional group and a hydroxyl group independently of the carboxyl group, Lithium ion secondary battery.
前記スチレンブタジエンゴムの平均粒子径(D50)が100nm以下である、請求項1に記載されたリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein an average particle diameter (D50) of the styrene-butadiene rubber is 100 nm or less. 前記電極活物質層に含まれる前記ゴム系バインダの量は、重量比において0.7%〜1.2%である、請求項1または2に記載されたリチウムイオン二次電池。   3. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein an amount of the rubber binder contained in the electrode active material layer is 0.7% to 1.2% in a weight ratio. 前記スチレンブタジエンゴムのエチレンカーボネートに対する膨潤度が150%以上である、請求項1から3までの何れか一項に記載されたリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein a swelling degree of the styrene butadiene rubber with respect to ethylene carbonate is 150% or more. 前記電極活物質層は、負極活物質層である、請求項1から4までの何れか一項に記載されたリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode active material layer is a negative electrode active material layer. 請求項1から5までの何れか一項に記載されたリチウムイオン二次電池を備えた車両駆動用電池。   A vehicle driving battery comprising the lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5.
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