JP6146323B2 - 二次電池用正極の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態の正極の製造方法を工程順に示すフロー図である。図2は、本実施形態の正極の製造方法の要部を工程順に示す側面図である。図3は、本実施形態の被覆体の構成を示す断面図である。図4は、本実施形態の正極の断面を顕微鏡で観察した画像(左側)及びその正極の正極合剤層における結着剤の分布図(右側)である。
ステップS101では、正極活物質1と導電剤3と増粘剤5と水とを混ぜる。これにより、第1造粒体(例えば粒径が1mm程度)が作製される。
ステップS102では、第1造粒体に結着剤7を加える。これにより、結着剤7を介して第1造粒体同士が接着され、よって、第2造粒体11が作製される。
ステップS103では、第2造粒体11を高速撹拌造粒装置で解砕する。これにより、第2造粒体11の内部に配置されていた正極活物質1及び導電剤3のうちの少なくとも1つが露出して、第3造粒体21が得られる。
続いて、ステップS104では、正極合剤スラリーを正極集電体31Aに塗布してから乾燥させる。これにより、正極合剤層31Bが正極集電体31Aに設けられてなる正極31が得られる。正極合剤スラリーを正極集電体31Aに塗布する方法としては、非水電解質二次電池の正極合剤スラリーの塗布方法として従来公知の方法を特に限定されることなく用いることができる。また、正極集電体31Aとしては、非水電解質二次電池の正極集電体として従来公知の構成を特に限定されることなく用いることができる。
(正極合剤スラリーの調製)
正極活物質として、Liと3種の遷移金属元素(Co、Ni及びMn)とを含むリチウム含有遷移金属複合酸化物からなる粉末を準備した。ハイスピードミキサ(株式会社アーステクニカ製)を用いて正極活物質とアセチレンブラック(導電剤)とCMCのナトリウム塩(増粘剤)と水とを混ぜ、第1造粒体を得た。
Al箔(正極集電体)の幅方向一端が露出するように、正極合剤スラリーをAl箔の両面に塗布した。正極合剤スラリーの塗工量は30mg/cm2であった。その後、正極合剤スラリーを乾燥させた。このようにして正極露出部を有する正極のフープを得た。
負極活物質として、鱗片状黒鉛(粒径D50=10μm)を準備した。負極活物質とSBR(スチレンブタジエンゴム(Styrene-butadiene rubber))(結着剤)とCMCのナトリウム塩(増粘剤)とを混ぜて、負極合剤スラリーを得た。
PE(polyethylene)からなるセパレータ(幅が59.5mm、厚さが25μm)を準備した。次に、正極露出部と負極露出部とがAl箔の幅方向においてセパレータから互いに逆向きに突出するように正極、セパレータ及び負極を配置した。続いて、Al箔の幅方向に対して平行となるように巻回軸(不図示)を配置し、その巻回軸を用いて正極、セパレータ及び負極を巻回させた。このようにして巻回電極体を得た。
体積比で3:5:2となるようにEC(ethylene carbonate)とEMC(methyl ethyl carbonate)とDEC(diethyl carbonate)とを混合して、混合溶媒を得た。この混合溶媒に、濃度が1.0mol/LとなるようにLiPF6を入れた。このようにして電解液を得た。
直径が18cmであり高さが650mmである外装ケースを準備した。その外装ケースに巻回電極体と電解液とを入れてから、その外装ケースを封止した。このようにして実施例1の非水電解質二次電池(理論容量が1.0Ah、18650円筒型リチウムイオン二次電池)が得られた。
実施例2では、プラネタリーミキサー(株式会社井上製作所製)を用いて第1造粒体及び第2造粒体を作製したことを除いては上記実施例1に記載の方法にしたがって、非水電解質二次電池を製造した。
比較例2では、上記プラネタリーミキサーを用いて第2造粒体を解砕したことを除いては上記実施例1に記載の方法にしたがって、非水電解質二次電池を製造した。
実施例1〜7及び比較例1〜3の非水電解質二次電池から正極を取り出した。次に、JIS Z0237(2000)に記載の方法に準拠し、90°剥離強度試験によって、正極合剤層が正極集電体から剥離するのに必要な強度を測定した。その結果を表1の「剥離強度」に記す。剥離強度が大きいほど、正極合剤層が正極集電体から剥離し難いことを意味する。
実施例1〜7及び比較例1〜3の非水電解質二次電池に対して、−15℃において、0.4Cの電流で10秒間、放電を行ってから、電圧を測定した。電流を0.8C、1.2C、1.6C、2.0C、2.4C、2.8C、3.2C、3.6C、4.0C、4.4C、4.8Cに変更し、同様の方法にしたがって電圧を測定した。測定された12個の電圧を用いて電流vs電圧直線を作成し、その直線の傾きを低温でのI−V抵抗とした。その結果を表1の「低温でのI−V抵抗」に記す。低温でのI−V抵抗が小さいほど、性能に優れることを意味する。
比較例1〜3では、剥離強度が小さく、低温でのI−V抵抗は大きかった。その理由として次に示すことが考えられる。比較例1では、図5に示す方法で正極合剤スラリーを調製したためであり、剥離強度が極端に小さかった。比較例2、3では、上記プラネタリーミキサーを用いて第2造粒体を解砕したためである。
実施例1と実施例2とでは、異なる装置を用いて第1造粒体及び第2造粒体を作製したが、結果に大差は無かった。このことから、第1造粒体及び第2造粒体の作製に用いる装置の種類は特に限定されないことが分かった。
Claims (1)
- 正極活物質と導電剤と増粘剤と水とを用いて第1造粒体を作製する工程と、
前記第1造粒体に結着剤を加えることにより第2造粒体を作製する工程と、
前記第2造粒体を高速撹拌造粒装置で解砕する工程と、
前記第2造粒体の解砕によって得られた第3造粒体を含む正極合剤スラリーを正極集電体に設ける工程とを備え、
前記第2造粒体を作製する工程は、前記第1造粒体と水と前記結着剤とを含む懸濁液の固形分率が70質量%以上85質量%以下となるように、前記第1造粒体を水に分散させた状態で前記結着剤が加えられ、
前記第3造粒体は、前記第2造粒体を解砕することにより、前記第2造粒体の内部に配置されていた前記正極活物質及び前記導電剤のうちの少なくとも1つが露出する、二次電池用正極の製造方法。
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