JP6219303B2 - 非水電解質二次電池用電極板及びこれを用いた非水電解質二次電池並びにその製造方法 - Google Patents
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Description
電極活物質と結着剤とを有する電極活物質層が芯体表面に設けられた非水電解質二次電池用電極板において、前記電極活物質層の厚み方向の中央領域に、前記結着剤の量が最も少ない部分を有し、且つ、当該部分から前記芯体側及び外表面側に向かって、前記電極活物質層に含まれる前記結着剤の量が連続的に増大するように前記結着剤が分布することを特徴とする。
上記のいずれかの非水電解質二次電池用電極板を、正極板、負極板の少なくとも一方として用いてなる非水電解質二次電池。
電極活物質と、結着剤と、溶剤と、を有する第1の電極活物質スラリーを、芯体上に塗布する第1塗布工程と、電極活物質と、結着剤と、溶剤と、を有し、前記第1の電極活物質スラリーよりも前記溶剤の質量比率が低い第2の電極活物質スラリーを、未乾燥の前記第1の電極活物質スラリーによる層の上に塗布する第2塗布工程と、前記第2塗布工程の後、前記溶剤を揮発除去する乾燥工程と、を備え、電極活物質層の厚み方向の中央領域に、前記結着剤の量が最も少ない部分を有し、且つ、当該部分から前記芯体側及び外表面側に向かって、前記電極活物質層に含まれる前記結着剤の量が連続的に増大するように前記結着剤が分布する非水電解質二次電池の製造方法。
[実施例1]
〔正極の作製〕
正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO2)100質量部と、導電剤としてのアセチレンブラック2質量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)2質量部と、N−メチル−2−ピロリドンとを混合して、正極活物質スラリーとした。
負極活物質としての人造黒鉛100質量部と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース1質量部と、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム(SBR)の水ディスパージョン(固形分比率40%)をスチレンブタジエンゴム換算で1質量部と、合計固形分が48〜55%となるように適量の水とを、双腕式練合機にて混合して、負極活物質スラリーA(第2の電極活物質スラリー)とした。
すなわち、負極活物質スラリーAと、負極活物質スラリーBとは、固形分内での構成比率は同一で、水分(溶剤)の質量比率が負極活物質スラリーA<負極活物質スラリーBとなっている。
上記正極板及び負極板を、ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータ(厚み20μm)を介して巻回し、最外周にテープを貼り付けて、円筒状の電極体を作製した。
エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートを体積比80:5:15(25℃、1気圧)で混合し、電解質塩としてのLiPF6を1.0M(モル/リットル)となるように溶解し、ビニレンカーボネートを3質量%となるように添加して、非水電解質となした。
上記電極体および非水電解質5.5gを、円筒形外装缶内に収容した。この後、封口体により外装缶の開口を封止して、実施例1に係る非水電解質二次電池(高さ65mm、直径18mm)を作製した。
合計固形分が50%である負極活物質スラリーCのみを用い、平均乾燥速度4g(溶媒)/m2・sで乾燥を行ったこと以外は、上記実施例1と同様(総固形分量は実施例1と同一)にして、比較例1にかかる非水電解質二次電池を作製した。
実施例1、2、比較例1と同様にして作製した電池を以下の条件で充放電を2回行い、45℃の恒温槽で7日保存した。この電池を再度以下の条件で充放電を500サイクル行った。下記式により容量維持率を算出しこの結果を下記表1に示す。
放電:定電流2000mAで電圧が3.0Vとなるまで、25℃
容量維持率(%)=500サイクル目放電容量÷1サイクル目放電容量×100
実施例1、2、比較例1と同様にして作製した電池を以下の条件で充放電を100サイクル行った。下記式により容量維持率を算出しこの結果を下記表1に示す。
放電:定電流2000mAで電圧が3.0Vとなるまで、−5℃
容量維持率(%)=100サイクル目放電容量÷1サイクル目放電容量×100
実施例1、2、比較例1と同様にして作製した電池を20℃の環境に30分放置した後、定電流0.2It(440mA)で充電深度(SOC)が50%になるまで充電した。この後、25℃の環境に30分放置した。この後、定電流1It(2200mA)での10秒間の充電及び放電を行った。このときの充放電終止電圧とSOC50%の状態における開回路電圧との差を、流した電流値で除することにより、電圧勾配dV/dAを求めた。この結果を、比較例1を100とした相対値で下記表1に示す。
上記実施例では、負極板のみに本発明を適用したが、正極板のみに適用する構成や、両電極板に適用する構成とすることができる。
Claims (7)
- 電極活物質と結着剤とを有する電極活物質層が芯体表面に設けられた非水電解質二次電池用電極板において、
前記電極活物質層の厚み方向の中央領域に、前記結着剤の量が最も少ない部分を有し、且つ、当該部分から前記芯体側及び外表面側に向かって、前記電極活物質層に含まれる前記結着剤の量が連続的に増大するように前記結着剤が分布する、
ことを特徴とする非水電解質二次電池用電極板。 - 請求項1に記載の非水電解質二次電池用電極板において、
前記結着剤が均一に分布していると仮定した場合の前記電極活物質層単位厚み当たりの結着剤量を10とするとき、前記電極活物質層の芯体側面を基点として、前記電極活物質層の厚み方向90〜100%の領域における単位厚み当たりの結着剤量が10より多い、
ことを特徴とする非水電解質二次電池用電極板。 - 請求項2に記載の非水電解質二次電池用電極板において、
前記結着剤が前記電極活物質層内に均一に分布していると仮定した場合の前記電極活物質層単位厚み当たりの結着剤量を10とするとき、
前記電極活物質層の芯体側面を基点として、前記電極活物質層の厚み方向45〜55%の領域における単位厚み当たりの結着剤量が10未満であり、前記電極活物質層の厚み方向0〜10%の領域における単位厚み当たりの結着剤量が10より多い、
ことを特徴とする非水電解質二次電池用電極板。 - 請求項1、2又は3に記載の非水電解質二次電池用電極板において、
前記電極活物質層に含まれる前記電極活物質と、前記芯体との接触面積比率が、30%以上である、
ことを特徴とする非水電解質二次電池用電極板。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用電極板において、
前記結着剤が、スチレンブタジエンゴム及び/又はその変性体である、
ことを特徴とする非水電解質二次電池用電極板。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用電極板を、正極板、負極板の少なくとも一方として用いてなる非水電解質二次電池。
- 電極活物質と、結着剤と、溶剤と、を有する第1の電極活物質スラリーを、芯体上に塗布する第1塗布工程と、
電極活物質と、結着剤と、溶剤と、を有し、前記第1の電極活物質スラリーよりも前記溶剤の質量比率が低い第2の電極活物質スラリーを、未乾燥の前記第1の電極活物質スラリーによる層の上に塗布する第2塗布工程と、
前記第2塗布工程の後、前記溶剤を揮発除去する乾燥工程と、を備え、
電極活物質層の厚み方向の中央領域に、前記結着剤の量が最も少ない部分を有し、且つ、当該部分から前記芯体側及び外表面側に向かって、前記電極活物質層に含まれる前記結着剤の量が連続的に増大するように前記結着剤が分布する、
非水電解質二次電池の製造方法。
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