JP6227168B1 - Lithium ion battery and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

リチウムイオン電池は、正極合剤層(正極合剤PEF)を備えた正極と、負極合剤層(負極合剤NEF)を備えた負極と、上記正極合剤層と上記負極合剤層のうちの何れか一方の表面に形成され、上記正極と上記負極とを絶縁するセパレータ層(セパレータSP)と、上記正極と上記負極の電極間で充放電反応が行われる電解液と、を有する。さらに、上記セパレータ層の膜厚Tsと上記セパレータ層が形成される電極合剤層の膜厚Teとの関係は、Ts+Te≦40μmかつTs/Te≦4/3であり、上記電極合剤層に形成された上記セパレータ層は、湾曲した構造を備え、上記湾曲の最大曲率半径は2mmである。The lithium ion battery includes a positive electrode including a positive electrode mixture layer (positive electrode mixture PEF), a negative electrode including a negative electrode mixture layer (negative electrode mixture NEF), the positive electrode mixture layer, and the negative electrode mixture layer. And a separator layer (separator SP) that insulates the positive electrode and the negative electrode, and an electrolytic solution that performs a charge / discharge reaction between the positive electrode and the negative electrode. Furthermore, the relationship between the film thickness Ts of the separator layer and the film thickness Te of the electrode mixture layer on which the separator layer is formed is Ts + Te ≦ 40 μm and Ts / Te ≦ 4/3. The formed separator layer has a curved structure, and the maximum curvature radius of the curve is 2 mm.

Description

本発明は、リチウムイオン電池およびその製造技術に関する。   The present invention relates to a lithium ion battery and a manufacturing technique thereof.

本技術分野の背景技術として、国際公開第2005/098996号(特許文献1)と、特開2014−49184号公報(特許文献2)がある。特許文献1には、「正極と負極との間に介在するシート状セパレータ、ならびに、負極の表面に接着された多孔質電子絶縁膜を具備するリチウムイオン電池」が記載されている。特許文献2には、「正極や負極の電極材料を塗工した上にセパレータとなる絶縁材料を塗工したリチウムイオン二次電池において、電極材料層と絶縁材料層の界面にできる混合層を薄くすることが出来るリチウムイオン電池の製造方法及び製造装置」が記載されている。   Background art in this technical field includes International Publication No. 2005/098996 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-49184 (Patent Document 2). Patent Document 1 describes “a lithium ion battery including a sheet-like separator interposed between a positive electrode and a negative electrode, and a porous electronic insulating film bonded to the surface of the negative electrode”. Patent Document 2 states that “in a lithium ion secondary battery in which an electrode material for a positive electrode or a negative electrode is applied and an insulating material to be a separator is applied, a mixed layer formed at the interface between the electrode material layer and the insulating material layer is thinned. The manufacturing method and manufacturing apparatus of a lithium ion battery that can be performed "are described.

国際公開第2005/098996号International Publication No. 2005/098996 特開2014−49184号公報JP 2014-49184 A

リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高く、サイクルライフが長いとともに、自己放電性が低く、かつ、作動電圧が高いことから、携帯電子機器の電力供給源や電気自動車用電池、電力貯蔵用電池として使用され、研究開発が進められている。ただし、リチウムイオン電池は、作動電圧が高く、エネルギー密度が高いがゆえに、内部短絡や外部短絡などによる異常発熱に対する十分な対策が必要とされている。   Lithium ion batteries have high energy density, long cycle life, low self-discharge characteristics, and high operating voltage, so they are used as power sources for portable electronic devices, batteries for electric vehicles, and batteries for power storage. Research and development is underway. However, since the lithium ion battery has a high operating voltage and high energy density, sufficient countermeasures against abnormal heat generation due to an internal short circuit or an external short circuit are required.

上記特許文献1には、負極の表面に接着された多孔質電子絶縁膜を具備するリチウムイオン電池が記載されている。負極に多孔質電子絶縁膜を接着することにより、耐熱性が向上するため安全性が向上する効果が考えられる。ところが、特許文献1では、シート状のセパレータと多孔質電子絶縁膜を併用しているため、充放電に関与しない材料が増え、エネルギー密度向上の観点では不利となる。   Patent Document 1 describes a lithium ion battery including a porous electronic insulating film bonded to the surface of a negative electrode. By adhering the porous electronic insulating film to the negative electrode, the heat resistance is improved, so that the safety can be improved. However, in Patent Document 1, since a sheet-like separator and a porous electronic insulation film are used in combination, the number of materials not involved in charge / discharge increases, which is disadvantageous in terms of improving energy density.

上記特許文献2には、電極上に塗工した絶縁材料のみをセパレータとして用いたリチウムイオン電池が記載されている。シート状のセパレータを併用しないため、エネルギー密度の向上の観点で有利である。   Patent Document 2 describes a lithium ion battery using only an insulating material coated on an electrode as a separator. Since a sheet-like separator is not used in combination, it is advantageous from the viewpoint of improving energy density.

ところが、本発明者らの検討では、円筒型電池や角型電池など、絶縁材料を塗布した電極を曲げて容器に格納する場合、絶縁層にクラックが発生する場合があることが分かった。すなわち、本発明者らは、絶縁層にクラックが発生すると、正負電極間の絶縁性を確保できなくなり、電池の性能低下や内部短絡など、リチウムイオン電池の信頼性の低下を引き起こすという課題を見出した。   However, as a result of studies by the present inventors, it has been found that when an electrode coated with an insulating material such as a cylindrical battery or a rectangular battery is bent and stored in a container, a crack may occur in the insulating layer. That is, the present inventors have found a problem that when a crack occurs in the insulating layer, the insulation between the positive and negative electrodes cannot be ensured, and the reliability of the lithium ion battery is reduced, such as battery performance deterioration or internal short circuit. It was.

本発明の目的は、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of a lithium ion battery.

本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。   Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明に係るリチウムイオン電池は、正極活物質を含む正極合剤層を備えた正極と、負極活物質を含む負極合剤層を備えた負極と、上記正極合剤層と上記負極合剤層のうちの少なくとも何れか一方の表面に形成され、上記正極と上記負極とを絶縁するセパレータと、上記正極と上記負極の電極間で充放電反応が行われる電解液と、を有する。さらに、上記セパレータは、絶縁性粒子と結着材との混合物からなり、上記セパレータの膜厚Tsと上記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Teとの関係は、Ts+Te≦40μmかつTs/Te≦4/3であり、上記電極合剤層に形成された上記セパレータは、湾曲した構造を備え、上記湾曲の最大曲率半径は2mmである。   The lithium ion battery according to the present invention includes a positive electrode including a positive electrode mixture layer including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode mixture layer including a negative electrode active material, the positive electrode mixture layer, and the negative electrode mixture layer. And a separator that insulates the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte that performs a charge / discharge reaction between the positive electrode and the negative electrode. Further, the separator is made of a mixture of insulating particles and a binder, and the relationship between the thickness Ts of the separator and the thickness Te of the electrode mixture layer on which the separator is formed is Ts + Te ≦ 40 μm and Ts. / Te ≦ 4/3, and the separator formed in the electrode mixture layer has a curved structure, and the maximum curvature radius of the curve is 2 mm.

また、本発明に係るリチウムイオン電池の製造方法は、(a)電極箔上にスラリー状の電極材料を塗布する工程、(b)上記電極材料上または上記電極材料を乾燥させて形成した電極合剤層上にスラリー状の絶縁材料を塗布する工程、を有する。さらに、(c)上記電極材料および上記絶縁材料を別々の工程もしくは同一工程で乾燥させて、上記電極箔上に上記電極材料からなる電極合剤層と、上記電極合剤層上に上記絶縁材料からなるセパレータと、を形成する工程、(d)上記(c)工程の後、上記セパレータを湾曲させて上記電極箔、上記電極合剤層および上記セパレータを容器に収納する工程、を有する。さらに、上記絶縁材料は、絶縁性粒子と結着材との混合物を含み、上記セパレータの膜厚Tsと上記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Teとの関係は、Ts+Te≦40μmかつTs/Te≦4/3であり、上記(d)工程において、上記セパレータをその最大曲率半径が2mmとなるように湾曲させる。   In addition, the method for producing a lithium ion battery according to the present invention includes (a) a step of applying a slurry-like electrode material on an electrode foil, and (b) an electrode combination formed on the electrode material or by drying the electrode material. Applying a slurry-like insulating material on the agent layer. Furthermore, (c) the electrode material and the insulating material are dried in separate steps or the same step, an electrode mixture layer made of the electrode material on the electrode foil, and the insulating material on the electrode mixture layer And (d) after the step (c), the step of bending the separator and storing the electrode foil, the electrode mixture layer and the separator in a container. Furthermore, the insulating material includes a mixture of insulating particles and a binder, and the relationship between the film thickness Ts of the separator and the film thickness Te of the electrode mixture layer on which the separator is formed is Ts + Te ≦ 40 μm and Ts / Te ≦ 4/3, and in the step (d), the separator is curved so that its maximum radius of curvature is 2 mm.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

セパレータの絶縁不良を防止してリチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。   Insulation failure of the separator can be prevented and the reliability of the lithium ion battery can be improved.

本発明の実施の形態における円筒形のリチウムイオン電池の内部構造の一例を示す模式的な断面図および拡大部分断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view and an enlarged partial cross-sectional view showing an example of an internal structure of a cylindrical lithium ion battery in an embodiment of the present invention. 図1に示すリチウムイオン電池のA部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view showing an example of a structure of part A of the lithium ion battery shown in FIG. 図1に示すリチウムイオン電池の製造手順の一例を示す製造フローである。It is a manufacturing flow which shows an example of the manufacturing procedure of the lithium ion battery shown in FIG. 図3に示すリチウムイオン電池の製造手順における第1の塗工状態の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the 1st coating state in the manufacturing procedure of the lithium ion battery shown in FIG. 図3に示すリチウムイオン電池の製造手順における第2の塗工状態の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the 2nd coating state in the manufacturing procedure of the lithium ion battery shown in FIG. 図1に示すリチウムイオン電池のセパレータにおけるクラック発生の有無の評価方法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the evaluation method of the presence or absence of the crack generation in the separator of the lithium ion battery shown in FIG. 本発明の実施例1〜3および比較例1〜3におけるセパレータの表面のSEM像とクラック有無の評価結果を示すデータ図である。It is a data figure which shows the SEM image of the surface of the separator in Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3 of this invention, and the evaluation result of the presence or absence of a crack. 本発明の実施例4〜5および比較例4〜5におけるセパレータの表面のSEM像とクラック有無の評価結果を示すデータ図である。It is a data figure which shows the SEM image of the surface of the separator in Example 4-5 of this invention, and comparative example 4-5, and the evaluation result of the presence or absence of a crack. 本発明の実施例6〜11および比較例6〜8におけるセパレータの絶縁性の評価結果を示すデータ図である。It is a data figure which shows the evaluation result of the insulation of the separator in Examples 6-11 of this invention, and Comparative Examples 6-8. 本発明の実施例6〜11および比較例6〜8における絶縁性の評価結果を表に纏めたデータ図である。It is the data figure which put together the evaluation result of the insulation in Examples 6-11 of this invention, and Comparative Examples 6-8 in the table | surface.

以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。   Further, in the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments, but they are not irrelevant to each other unless otherwise specified. The other part or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related.

また、以下の実施の形態において、要素の数など(個数、数値、量、範囲などを含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。   Also, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), particularly when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and it may be more or less than the specific number.

また、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and clearly considered essential in principle. Needless to say.

また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Aからなる」、「Aよりなる」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲等についても同様である。   Further, in the following embodiments, regarding constituent elements and the like, when “consisting of A”, “consisting of A”, “having A”, and “including A” are specifically indicated that only those elements are included. It goes without saying that other elements are not excluded except in the case of such cases. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. Further, even a plan view may be hatched for easy understanding of the drawing.

(実施の形態)
<リチウムイオン電池の構成>
本実施の形態のリチウムイオン電池LIBの構成例について説明する。図1は本発明の実施の形態における円筒形のリチウムイオン電池の内部構造の一例を示す模式的な断面図および拡大部分断面図、図2は図1に示すリチウムイオン電池のA部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。
(Embodiment)
<Configuration of lithium ion battery>
A configuration example of the lithium ion battery LIB of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view and an enlarged partial cross-sectional view showing an example of the internal structure of a cylindrical lithium ion battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is an enlarged partial sectional view showing an example.

図1に示すように、底部を有する円筒形の外装缶(容器)CSの内部には、正極PELとセパレータ層であるセパレータSP1、SP2と負極NELとからなる電極捲回体WRFが形成されている。具体的に、電極捲回体WRFは、正極PELと負極NELの間にセパレータSP1(SP2)を挟むように積層され、外装缶CSの中心部にある軸芯CRの回りに捲回されている。そして、正極PELに形成されている正極集電タブPTABは、電極捲回体WRFの上部側に配置され、外装缶CSの上部に設けられている正極リード板PTと正極集電リングPRを介して電気的に接続されている。   As shown in FIG. 1, an electrode winding body WRF composed of a positive electrode PEL, separators SP1 and SP2, which are separator layers, and a negative electrode NEL is formed inside a cylindrical outer can (container) CS having a bottom. Yes. Specifically, the electrode winding body WRF is stacked so as to sandwich the separator SP1 (SP2) between the positive electrode PEL and the negative electrode NEL, and is wound around the axis CR in the center of the outer can CS. . And the positive electrode current collection tab PTAB formed in the positive electrode PEL is arranged on the upper side of the electrode winding body WRF, and passes through the positive electrode lead plate PT and the positive electrode current collection ring PR provided on the upper part of the outer can CS. Are electrically connected.

一方、負極NELに形成されている負極集電タブNTABは、電極捲回体WRFの下部側に配置され、外装缶CSの底部に設けられている負極リード板NTと負極集電リングNRを介して電気的に接続されている。外装缶CSの内部に形成されている電極捲回体WRFの内部には電解液ELが注入されている。なお、電解液ELは、後述する正極合剤PEFおよび負極合剤NEFやセパレータSP1,SP2などに浸透した状態で存在している。そして、外装缶CSは、電池蓋CAPにより密閉されている。外装缶CSは、例えば、鉄(Fe)やステンレスを主材料としている。   On the other hand, the negative electrode current collecting tab NTAB formed on the negative electrode NEL is disposed on the lower side of the electrode winding body WRF, and passes through the negative electrode lead plate NT provided on the bottom of the outer can CS and the negative electrode current collecting ring NR. Are electrically connected. An electrolyte EL is injected into the electrode winding body WRF formed inside the outer can CS. The electrolyte EL is present in a state of permeating into a positive electrode mixture PEF and a negative electrode mixture NEF, separators SP1 and SP2, which will be described later. The outer can CS is sealed with a battery lid CAP. The outer can CS is made of, for example, iron (Fe) or stainless steel as a main material.

正極PELは、図2に示すように、正極活物質PAS、結着材PBD、導電助剤PCAからなる正極合剤PEFが集電箔(電極箔)PEPに塗布されたものである。正極活物質PASとしては、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。具体的に、正極活物質PASは、リチウムを挿入・脱離可能な材料であり、予め充分な量のリチウムを挿入したリチウム含有遷移金属酸化物であればよく、遷移金属として、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、鉄(Fe)などの単体、または、2種類以上の遷移金属を主成分とする材料であってもよい。また、スピネル結晶構造や層状結晶構造などの結晶構造についても、リチウムイオンを挿入・脱離可能な構造であれば特に限定されない。さらに、結晶中の遷移金属やリチウムの一部をFe、Co、Ni、Cr、Al、Mgなどの元素で置換した材料や、結晶中にFe、Co、Ni、Cr、Al、Mgなどの元素をドープした材料を正極活物質PASとして使用してもよい。また、結着材PBDには、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどを使用することができる。さらに、集電箔PEPには、例えば、アルミニウムなどの導電性金属からなる金属箔や網状金属などが使用される。   As shown in FIG. 2, the positive electrode PEL is obtained by applying a positive electrode mixture PEF composed of a positive electrode active material PAS, a binder PBD, and a conductive auxiliary agent PCA to a current collector foil (electrode foil) PEP. Examples of the positive electrode active material PAS include, but are not limited to, lithium cobaltate, lithium nickelate, and lithium manganate. Specifically, the positive electrode active material PAS is a material into which lithium can be inserted and desorbed, and may be any lithium-containing transition metal oxide in which a sufficient amount of lithium has been previously inserted. , Nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe) or the like, or a material mainly composed of two or more transition metals. Further, the crystal structure such as spinel crystal structure and layered crystal structure is not particularly limited as long as it is a structure capable of inserting / extracting lithium ions. Further, a material in which a part of the transition metal or lithium in the crystal is replaced with an element such as Fe, Co, Ni, Cr, Al, Mg, or an element such as Fe, Co, Ni, Cr, Al, Mg in the crystal A material doped with may be used as the positive electrode active material PAS. For the binder PBD, for example, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, or the like can be used. Furthermore, for the current collector foil PEP, for example, a metal foil or a mesh metal made of a conductive metal such as aluminum is used.

一方、負極NELは、負極活物質NAS、結着材NBD、導電助剤NCAからなる負極合剤NEFが集電箔(電極箔)NEPに塗布されたものである。負極活物質NASとしては、例えば、結晶質の炭素材料や非晶質の炭素材料などが挙げられるが、これらに限定されたものではない。具体的に、負極活物質NASは、リチウムイオンを挿入・脱離可能な材料であればよい。負極活物質NASとしては、天然黒鉛や、人造の各種黒鉛剤、コークスなどの炭素材料や、酸化シリコン、酸化ニオブ、酸化チタン等の酸化物、シリコン、スズ、ゲルマニウム、鉛、アルミニウム等に代表されるリチウムと合金を形成する材料やこれらの混合物を使用することができる。そして、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状など様々な粒子形状のものが適用可能である。結着材NBDには、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、スチレンブタジエンゴムやこれらの混合物などを使用することができる。さらに、集電箔NEPには、例えば、銅などの導電性金属からなる金属箔や網状金属などが使用される。   On the other hand, the negative electrode NEL is obtained by applying a negative electrode mixture NEF comprising a negative electrode active material NAS, a binder NBD, and a conductive auxiliary agent NCA to a current collector foil (electrode foil) NEP. Examples of the negative electrode active material NAS include a crystalline carbon material and an amorphous carbon material, but are not limited thereto. Specifically, the negative electrode active material NAS may be any material that can insert and desorb lithium ions. The negative electrode active material NAS is typified by natural graphite, various artificial graphite agents, carbon materials such as coke, oxides such as silicon oxide, niobium oxide, titanium oxide, silicon, tin, germanium, lead, aluminum, etc. A material that forms an alloy with lithium or a mixture thereof can be used. And also in the particle shape, various particle shapes such as a scale shape, a spherical shape, a fiber shape, and a lump shape are applicable. For the binder NBD, for example, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene, polyimide, styrene butadiene rubber, or a mixture thereof can be used. Furthermore, for the current collector foil NEP, for example, a metal foil made of a conductive metal such as copper or a mesh metal is used.

正極PELと負極NELとの間で充放電反応が行われる電解液ELには、非水電解液が使用される。リチウムイオン電池LIBは、活物質でのリチウムイオンの挿入・脱離を利用して充放電を行う電池であり、電解液EL中をリチウムイオンが移動する。リチウムは、強い還元剤であり、水と激しく反応して水素ガスを発生する。したがって、リチウムイオンが電解液EL中を移動するリチウムイオン電池LIBでは、従来の電池のように水溶液を電解液ELに使用することができない。このことから、リチウムイオン電池LIBでは、電解液ELとして非水電解液が使用される。具体的に、非水電解液の電解質としては、LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiB(C654、CH3SO3Li、CF3SO3Liなどやこれらの混合物を使用することができる。また、有機溶媒としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネートなどを使用することができる。さらに、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリルなどや、これらの混合液を使用することができる。A nonaqueous electrolytic solution is used as the electrolytic solution EL in which a charge / discharge reaction is performed between the positive electrode PEL and the negative electrode NEL. The lithium ion battery LIB is a battery that performs charging / discharging by using insertion / extraction of lithium ions in an active material, and lithium ions move in the electrolyte EL. Lithium is a strong reducing agent and reacts violently with water to generate hydrogen gas. Therefore, in the lithium ion battery LIB in which lithium ions move in the electrolytic solution EL, an aqueous solution cannot be used for the electrolytic solution EL unlike a conventional battery. For this reason, in the lithium ion battery LIB, a non-aqueous electrolyte is used as the electrolyte EL. Specifically, as the electrolyte of the nonaqueous electrolyte, LiPF 6, LiClO 4, LiAsF 6, LiBF 4, LiB (C 6 H 5) 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li , etc., and mixtures thereof Can be used. Moreover, as an organic solvent, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, etc. can be used. Further, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propio Nitrile or the like, or a mixed solution thereof can be used.

セパレータSPは、正極PELと負極NELとの間を絶縁し、電気的な接触を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるスペーサとしての機能を有している。   The separator SP has a function as a spacer that allows lithium ions to pass through while insulating between the positive electrode PEL and the negative electrode NEL and preventing electrical contact.

本実施の形態では、図2に示すように、セパレータSPは、絶縁性粒子SPP、結着材SBDにより構成され、正極合剤PEFと負極合剤NEFのうちの少なくとも何れか一方の表面に塗布して形成されている。図2では、例として、図1に示す正極PELと負極NELのそれぞれの両面にセパレータSPが形成されている断面模式図を示しているが、正極PELと負極NELの間の絶縁が確保されていれば、セパレータSP1,2を形成する面は、正極PELと負極NELのうちの何れか一方でも良い。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the separator SP is composed of insulating particles SPP and binder SBD, and is applied to the surface of at least one of the positive electrode mixture PEF and the negative electrode mixture NEF. Is formed. FIG. 2 shows, as an example, a schematic cross-sectional view in which separators SP are formed on both surfaces of the positive electrode PEL and the negative electrode NEL shown in FIG. 1, but insulation between the positive electrode PEL and the negative electrode NEL is ensured. If so, the surface on which the separators SP1 and SP2 are formed may be either the positive electrode PEL or the negative electrode NEL.

また、図2に示す絶縁性粒子SPPとしては、例えば、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、ポリプロピレン、ポリエチレンやこれらの混合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the insulating particles SPP shown in FIG. 2 include, but are not limited to, silicon dioxide, aluminum oxide, polypropylene, polyethylene, and mixtures thereof.

さらに、結着材SBDには、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、スチレンブタジエンゴムやこれらの混合物などを使用することができる。   Furthermore, for example, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene, polyimide, styrene butadiene rubber, or a mixture thereof can be used as the binder SBD.

本実施の形態における特徴は、定性的には、正極合剤PEFや負極合剤NEFである電極合剤層と上記電極合剤層の表面に形成されたセパレータ(セパレータ層)SPの合計の厚みを薄くすること、および、セパレータ(セパレータ層)SPの厚みに対して電極活物質(正極活物質PASや負極活物質NAS)と絶縁性粒子SPPの粒径を制御することを、同時に満たすことである。   The feature of the present embodiment is that the qualitatively the total thickness of the electrode mixture layer that is the positive electrode mixture PEF or the negative electrode mixture NEF and the separator (separator layer) SP formed on the surface of the electrode mixture layer. And simultaneously controlling the particle size of the electrode active material (positive electrode active material PAS or negative electrode active material NAS) and the insulating particles SPP with respect to the thickness of the separator (separator layer) SP. is there.

電極合剤層と上記電極合剤層の表面に形成されたセパレータ層との合計の厚みを薄くすることで、電極(電極シート)を湾曲させた時にセパレータ層に加わる応力が減少し、セパレータ層におけるクラックの発生を防止することができる。しかし、単に薄くするのみでは、セパレータ材の塗布時に塗布面である電極合剤層の凹凸の影響を受けるため、セパレータ層に欠陥が発生しやすくなる。ここで、セパレータ材塗布時にセパレータ層に発生する欠陥とは、電極合剤層の表面に絶縁性粒子SPPが均一に形成されないために電極合剤が露出し、電気的絶縁が確保できなくなることを意味している。   By reducing the total thickness of the electrode mixture layer and the separator layer formed on the surface of the electrode mixture layer, the stress applied to the separator layer when the electrode (electrode sheet) is curved is reduced. The generation of cracks in can be prevented. However, if the separator is simply made thin, the separator layer is easily affected by the unevenness of the electrode mixture layer, which is the application surface, when the separator material is applied. Here, the defect generated in the separator layer when the separator material is applied means that the electrode mixture is exposed because the insulating particles SPP are not uniformly formed on the surface of the electrode mixture layer, and electrical insulation cannot be secured. I mean.

本発明では、電極合剤層と電極合剤層の表面に形成されたセパレータ層の合計の厚みを薄くすることに加え、セパレータ層の厚みに対して電極活物質と絶縁性粒子の粒径を制御することで、セパレータ層におけるクラックの発生とセパレータ材塗布時の欠陥発生を同時に防止し、さらにセパレータ層の絶縁性を確保できることを見出した。   In the present invention, in addition to reducing the total thickness of the electrode mixture layer and the separator layer formed on the surface of the electrode mixture layer, the particle sizes of the electrode active material and the insulating particles are set to the thickness of the separator layer. It has been found that by controlling, the occurrence of cracks in the separator layer and the occurrence of defects during the application of the separator material can be prevented at the same time, and the insulation of the separator layer can be secured.

<リチウムイオン電池の製造方法>
図3は図1に示すリチウムイオン電池の製造手順の一例を示す製造フロー、図4は図3に示すリチウムイオン電池の製造手順における第1の塗工状態の一例を示す模式図、図5は図3に示すリチウムイオン電池の製造手順における第2の塗工状態の一例を示す模式図である。
<Method for producing lithium ion battery>
3 is a manufacturing flow showing an example of a manufacturing procedure of the lithium ion battery shown in FIG. 1, FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a first coating state in the manufacturing procedure of the lithium ion battery shown in FIG. 3, and FIG. It is a schematic diagram which shows an example of the 2nd coating state in the manufacturing procedure of the lithium ion battery shown in FIG.

以下、リチウムイオン電池の製造方法について、図3に示すフローに沿って具体的に説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of a lithium ion battery will be specifically described along the flow shown in FIG.

図1に示すリチウムイオン電池LIBを構成する正極PELおよび負極NELのそれぞれは、電極箔の材料および電極箔に塗工する膜の材料等に違いはあるが、基本的に同様の工程により製造される。以下では、正極PELおよび負極NELのそれぞれの製造工程を分けずに説明する。例えば、後述の図4に示す塗工材料である電極材料EFは、正極用の材料である場合と、負極用の材料である場合とを含んでおり、それぞれの場合において、異なる材料により構成される。ここで、正極PELの製造工程において、正極用の材料からなる電極箔および塗工材料を用い、負極NELの製造工程のみに用いられる材料を使用しないことは言うまでもない。また、負極NELの製造工程においても同様に、負極用の材料からなる電極箔および塗工材料を用い、正極PELの製造工程のみに用いられる材料を使用しないことは言うまでもない。   Each of the positive electrode PEL and the negative electrode NEL constituting the lithium ion battery LIB shown in FIG. 1 is basically manufactured by the same process, although there are differences in the material of the electrode foil and the material of the film applied to the electrode foil. The Below, it demonstrates without dividing each manufacturing process of positive electrode PEL and negative electrode NEL. For example, the electrode material EF, which is a coating material shown in FIG. 4 to be described later, includes a case where it is a positive electrode material and a case where it is a negative electrode material. The Here, it goes without saying that in the manufacturing process of the positive electrode PEL, an electrode foil and a coating material made of a positive electrode material are used, and a material used only in the manufacturing process of the negative electrode NEL is not used. Similarly, in the manufacturing process of the negative electrode NEL, it is needless to say that the electrode foil and the coating material made of the negative electrode material are used and the material used only for the manufacturing process of the positive electrode PEL is not used.

1.電極板(正極板および負極板)製造
[混錬・調合工程]
本実施の形態によるリチウムイオン電池LIBの製造工程では、まず、リチウムイオン電池LIBの正極PELまたは負極NELをそれぞれ形成するための図4に示す電極材料EFを混錬・調合する。
1. Production of electrode plates (positive and negative plates) [Kneading / mixing process]
In the manufacturing process of the lithium ion battery LIB according to the present embodiment, first, the electrode material EF shown in FIG. 4 for forming the positive electrode PEL or the negative electrode NEL of the lithium ion battery LIB is kneaded and mixed.

[第1の塗工工程(電極材料)]
次に、図4に示す調整されたスラリ状の電極材料EFを、コータ100を用いてフィルム状の集電箔(電極箔)EPの表面上に薄く、均一に塗工する。なお、第1の塗工工程において、コータ100として、例えばスリットダイコータを用いることができるが、電極材料EFを塗工する装置として、他の装置を用いてもよい。
[First coating process (electrode material)]
Next, the adjusted slurry-like electrode material EF shown in FIG. 4 is thinly and uniformly applied on the surface of the film-like current collector foil (electrode foil) EP using the coater 100. In the first coating process, for example, a slit die coater can be used as the coater 100, but another apparatus may be used as an apparatus for applying the electrode material EF.

[乾燥工程]
次に、第1の塗工工程により電極材料EFを塗工した集電箔EPを、熱風乾燥炉である乾燥炉内などに搬送して電極材料EFを乾燥させて正極合剤PEFや負極合剤NEFである電極合剤層を形成する。
[Drying process]
Next, the current collector foil EP coated with the electrode material EF in the first coating process is transported into a drying furnace such as a hot air drying furnace to dry the electrode material EF, and the positive electrode mixture PEF or the negative electrode mixture is dried. An electrode mixture layer that is the agent NEF is formed.

[第2の塗工工程(絶縁材料)]
次に、図5に示すスラリ状の絶縁材料SPFを、コータ200を用いて、上記電極合剤層(正極合剤PEF、負極合剤NEF)の表面上に薄く、均一に塗工する。なお、第2の塗工工程において、コータ200として、例えばスリットダイコータを用いることができるが、絶縁材料SPFを塗工する装置として、他の装置を用いてもよい。
[Second coating process (insulating material)]
Next, the slurry-like insulating material SPF shown in FIG. 5 is thinly and uniformly applied on the surface of the electrode mixture layer (positive electrode mixture PEF, negative electrode mixture NEF) using the coater 200. In the second coating step, for example, a slit die coater can be used as the coater 200, but another device may be used as a device for applying the insulating material SPF.

[乾燥工程]
次に、第2の塗工工程により絶縁材料SPFを塗工した集電箔EPを、熱風乾燥炉である乾燥炉内などに搬送して絶縁材料SPFを乾燥させてセパレータ(セパレータ層)SPを形成する。
[Drying process]
Next, the current collector foil EP coated with the insulating material SPF in the second coating step is transported into a drying furnace, which is a hot air drying furnace, and the insulating material SPF is dried to separate the separator (separator layer) SP. Form.

なお、電極材料EFによる電極合剤層の形成と、絶縁材料SPFによるセパレータSPの形成については、電極材料EFの塗工と絶縁材料SPFの塗工とを連続して行い、集電箔EP上に電極材料EFと絶縁材料SPFとを積層させた状態とし、この状態で乾燥炉などで両者を一括して乾燥させて集電箔EP上に電極合剤層とセパレータSPとを形成してもよい。   In addition, about formation of the electrode mixture layer by electrode material EF, and formation of separator SP by insulating material SPF, coating of electrode material EF and coating of insulating material SPF is performed continuously, and on current collection foil EP In this state, the electrode material layer EF and the insulating material SPF are laminated, and the electrode mixture layer and the separator SP are formed on the current collector foil EP by drying them together in a drying furnace or the like in this state. Good.

[加工工程]
次に、集電箔EPに対し、圧縮および切断等の加工を行って、図2に示すセパレータ付き電極シート20を形成する。なお、上記電極シートは、集電箔EP上に電極合剤層のみが形成された電極シート10であってもよい。すなわち、セパレータSPが形成されていない電極シート10であってもよい。
[Processing process]
Next, the separator foil electrode sheet 20 shown in FIG. 2 is formed by performing processing such as compression and cutting on the current collector foil EP. The electrode sheet may be the electrode sheet 10 in which only the electrode mixture layer is formed on the current collector foil EP. That is, the electrode sheet 10 in which the separator SP is not formed may be used.

2.電池セル組立
[捲回工程]
次に、正極板(セパレータ付き電極シート20)から電池セルに必要な大きさの、図1に示す正極PELおよびセパレータSP1,SP2を切り出す。同様に負極板(セパレータ付き電極シート20)から電池セルに必要な大きさの負極NELおよびセパレータSP1,SP2を切り出す。続いて、その表面にセパレータSPが形成された正極PELと、その表面にセパレータSPが形成された負極NELとを重ねた後、この積層体を捲き合わせる。
2. Battery cell assembly [winding process]
Next, the positive electrode PEL and the separators SP1 and SP2 shown in FIG. 1 are cut out from the positive electrode plate (electrode sheet with separator 20) necessary for the battery cell. Similarly, the negative electrode NEL and separators SP1 and SP2 having a size necessary for the battery cell are cut out from the negative electrode plate (electrode sheet with separator 20). Subsequently, after stacking the positive electrode PEL having the separator SP formed on the surface thereof and the negative electrode NEL having the separator SP formed on the surface thereof, the laminated body is bonded together.

[溶接・組立工程]
次に、セパレータSPを挟んで捲き合わせた正極PELおよび負極NELの電極対の群を組み立てて溶接する。この溶接・組立工程では、例えば正極集電タブPTABにアルミニウムリボンを捲きつけ、このアルミニウムリボンに正極集電タブPTABを超音波溶接で接続する。負極集電タブNTABについても同様である。
[Welding and assembly process]
Next, a group of electrode pairs of a positive electrode PEL and a negative electrode NEL that are joined together with the separator SP interposed therebetween is assembled and welded. In this welding / assembly process, for example, an aluminum ribbon is wound around the positive electrode current collecting tab PTAB, and the positive electrode current collecting tab PTAB is connected to the aluminum ribbon by ultrasonic welding. The same applies to the negative electrode current collecting tab NTAB.

[抽液工程]
次に、溶接したこれらの電極対の群を図1に示す外装缶CSに配置した後、電解液ELを注入する。
[Liquid extraction process]
Next, after arranging the group of these welded electrode pairs in the outer can CS shown in FIG. 1, the electrolyte EL is injected.

電解液ELとしては、非水電解液が使用される。リチウムイオン電池LIBは、活物質へのリチウムイオンの挿入および活物質からのリチウムイオンの脱離を利用して充放電を行う電池であり、リチウムイオンが電解液中を移動する。リチウムは、強い還元剤であり、水と激しく反応して水素ガスを発生する。従って、リチウムイオンが電解液EL中を移動するリチウムイオン電池LIBでは、水溶液を電解液ELに使用することができない。このことから、リチウムイオン電池LIBでは、電解液ELとして非水電解液が使用される。   A nonaqueous electrolytic solution is used as the electrolytic solution EL. The lithium ion battery LIB is a battery that performs charging / discharging using insertion of lithium ions into an active material and desorption of lithium ions from the active material, and the lithium ions move in the electrolytic solution. Lithium is a strong reducing agent and reacts violently with water to generate hydrogen gas. Therefore, in the lithium ion battery LIB in which lithium ions move in the electrolyte EL, the aqueous solution cannot be used as the electrolyte EL. For this reason, in the lithium ion battery LIB, a non-aqueous electrolyte is used as the electrolyte EL.

[封口工程]
次に、外装缶CSを完全に密閉することで、電池セルを作製する。
[Sealing process]
Next, a battery cell is produced by completely sealing the outer can CS.

[充放電工程]
次に、形成された電池セルを繰り返し充放電する。
[Charging / discharging process]
Next, the formed battery cell is repeatedly charged and discharged.

[電池セル検査工程]
次に、この電池セルの性能および信頼性に関する検査(例えば電池セルの容量および電圧、充電または放電時の電流および電圧の検査等)を行う。これにより、リチウムイオン電池LIBの電池セルが完成する。
[Battery cell inspection process]
Next, the battery cell performance and reliability are inspected (for example, the capacity and voltage of the battery cell, and the current and voltage during charging or discharging). Thereby, the battery cell of the lithium ion battery LIB is completed.

3.モジュール組立
次に、モジュール組立工程では、電池セルを複数個直列に組み合わせて電池モジュールを構成し、さらに、充/放電制御用コントローラを接続して電池モジュール(電池システム)を構成する(モジュール組立)。その後、モジュール検査工程において、モジュール組立て工程で組立てられた電池モジュールの性能および信頼性に関する検査(例えば、電池モジュールの容量や電圧、充電または放電時の電流や電圧等の検査)を行う(モジュール検査)。
3. Module Assembly Next, in the module assembly process, a battery module is configured by combining a plurality of battery cells in series, and a battery module (battery system) is configured by connecting a controller for charge / discharge control (module assembly). . Thereafter, in the module inspection process, the battery module assembled in the module assembly process is inspected for performance and reliability (for example, inspection of the capacity and voltage of the battery module, current and voltage during charging or discharging) (module inspection). ).

なお、上記セパレータ付き電極シート20の組立てでは、正極のセパレータ付き電極シート20と負極のセパレータ付き電極シート20との両方に絶縁材料である絶縁材料SPFを塗布してセパレータSPを形成する場合を説明した。しかしながら、本実施の形態のリチウムイオン電池LIBでは、正極PELか負極NELのいずれか一方のみに絶縁材料SPFを塗布してセパレータSPを形成し、これらのセパレータ付き電極シート20を捲回するようにしてもよい。   In the assembly of the separator-attached electrode sheet 20, the case where the separator SP is formed by applying the insulating material SPF, which is an insulating material, to both the positive electrode sheet 20 with a separator and the negative electrode sheet 20 with a separator will be described. did. However, in the lithium ion battery LIB of the present embodiment, the insulating material SPF is applied to only one of the positive electrode PEL and the negative electrode NEL to form the separator SP, and the electrode sheet 20 with the separator is wound. May be.

以上により、図1に示すようなリチウムイオン電池LIBの組立てを完了する。   Thus, the assembly of the lithium ion battery LIB as shown in FIG. 1 is completed.

次に、本実施の形態における特徴的なセパレータと電極の構造、および電極の具体的製造方法について説明する。   Next, a characteristic separator and electrode structure in this embodiment and a specific method for manufacturing the electrode will be described.

<電極合剤層と電極合剤層の表面に形成されたセパレータ層との膜厚の関係>
[実施例1]
まず、本実施例1における電極の製造方法を説明する。材料として、正極活物質PASはリチウムマンガンコバルトニッケル複合酸化物、導電助剤PCAに黒鉛粉末、結着材PBDにポリフッ化ビニリデン(PVDF)、集電箔PEPに厚み15μmのアルミニウム箔を使用する。なお、正極活物質PASに用いたリチウムマンガンコバルトニッケル複合酸化物には、Microtrac MT3000・(日機装製)を用いて測定したD90粒径が6μm(D50粒径が4μm)のものを使用する。
<Relationship of film thickness between electrode mixture layer and separator layer formed on surface of electrode mixture layer>
[Example 1]
First, the manufacturing method of the electrode in the present Example 1 is demonstrated. As materials, the positive electrode active material PAS uses lithium manganese cobalt nickel composite oxide, graphite powder as the conductive auxiliary agent PCA, polyvinylidene fluoride (PVDF) as the binder PBD, and 15 μm thick aluminum foil as the current collector foil PEP. In addition, the lithium manganese cobalt nickel composite oxide used for the positive electrode active material PAS has a D90 particle size of 6 μm (D50 particle size of 4 μm) measured using Microtrac MT3000 (manufactured by Nikkiso).

ここで、D90粒径およびD50粒径等は、材料中にどの位の大きさの粒子がどのような割合で含まれているかを示す指標である。例えば、D90粒径が6μmと言う場合には、粒径6μm以下の粒子が全体の9割を占めている材料のことを意味し、また、D50粒径が4μmと言う場合には、粒径4μm以下の粒子が全体の5割を占めている材料のことを意味する。   Here, the D90 particle size, the D50 particle size, and the like are indices indicating how much particles are contained in what ratio in the material. For example, when the D90 particle size is 6 μm, it means a material in which particles with a particle size of 6 μm or less occupy 90% of the total, and when the D50 particle size is 4 μm, It means a material in which particles of 4 μm or less occupy 50% of the whole.

そして、正極活物質PAS、導電助剤PCA、結着材PBDの重量%が93.0%、3.5%、3.5%となるようにこれらを混合し、さらにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に分散させることで、正極スラリー(スラリー状の正極の電極材料EF)を作製する。作製後、図4に示すように、上記スラリー状の電極材料EFを集電箔(電極箔)PEPであるアルミニウム箔上に塗布し、120℃の熱風乾燥炉で乾燥させる。その後、乾燥した膜をプレス圧縮し、正極合剤(電極合剤層)PEFの膜厚が15μmの正極PELを形成する。   And these were mixed so that the weight% of positive electrode active material PAS, conductive support agent PCA, and binder PBD might be 93.0%, 3.5%, and 3.5%, and also N-methyl-2- By dispersing in pyrrolidone (NMP), a positive electrode slurry (a slurry-like positive electrode material EF) is produced. After the production, as shown in FIG. 4, the slurry-like electrode material EF is applied onto an aluminum foil which is a current collector foil (electrode foil) PEP and dried in a hot air drying oven at 120 ° C. Thereafter, the dried film is press-compressed to form a positive electrode PEL having a positive electrode mixture (electrode mixture layer) PEF film thickness of 15 μm.

次に、セパレータSPの製造方法を説明する。材料として、絶縁性粒子SPPに二酸化シリコン、結着材SBDにポリフッ化ビニリデン(PVDF)を使用する。なお、絶縁性粒子SPPの二酸化シリコンには、Microtrac MT3000・(日機装製)を用いて測定したD90粒径が3μm(D50粒径が1μm)のものを使用する。   Next, the manufacturing method of separator SP is demonstrated. As materials, silicon dioxide is used for the insulating particles SPP, and polyvinylidene fluoride (PVDF) is used for the binder SBD. As the silicon dioxide of the insulating particles SPP, those having a D90 particle size of 3 μm (D50 particle size of 1 μm) measured using Microtrac MT3000 (made by Nikkiso) are used.

そして、絶縁性粒子SPP、結着材SBDの重量%が89.3%、10.7%となるようにこれらを混合し、さらにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に分散させることで、セパレータスラリー(スラリー状の絶縁材料SPF)を作製する。作製後、図5に示すように、上記スラリー状の絶縁材料SPFを予め作製した正極合剤(電極合剤層)PEFの表面に塗布し、120℃の熱風乾燥炉で乾燥させ、これによって、膜厚10μmのセパレータ層(セパレータSP)を形成する。   Then, these are mixed so that the weight percentage of the insulating particles SPP and the binder SBD are 89.3% and 10.7%, and further dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). A separator slurry (slurry insulating material SPF) is prepared. After the production, as shown in FIG. 5, the slurry-like insulating material SPF is applied to the surface of the positive electrode mixture (electrode mixture layer) PEF prepared in advance, and dried in a hot air drying oven at 120 ° C., thereby A separator layer (separator SP) having a thickness of 10 μm is formed.

上述のように電極合剤層(正極合剤PEF)とセパレータ層(セパレータSP)を形成し、電極合剤層(正極合剤PEF)の膜厚(厚さ)Teとセパレータ層(セパレータSP)の膜厚(厚さ)Tsの関係を、Te+Ts=25μmかつTs/Te=2/3とした。なお、得られた膜は、Te+Ts=25μm、Ts/Te=2/3であれば、プレス圧縮しても良いし、しなくても良い。また、本実施例1では正極合剤層の表面にセパレータ層を形成する場合の製造方法について説明したが、負極合剤層の表面にセパレータ層を形成する場合も同様に形成することができる。   As described above, the electrode mixture layer (positive electrode mixture PEF) and the separator layer (separator SP) are formed, and the film thickness (thickness) Te of the electrode mixture layer (positive electrode mixture PEF) and the separator layer (separator SP). The relationship of the film thickness (thickness) Ts was Te + Ts = 25 μm and Ts / Te = 2/3. Note that the obtained film may or may not be pressed when Te + Ts = 25 μm and Ts / Te = 2/3. Moreover, although the manufacturing method in the case of forming a separator layer on the surface of a positive mix layer was demonstrated in the present Example 1, when forming a separator layer on the surface of a negative mix layer, it can form similarly.

次に、正極合剤層およびセパレータ層を形成した後、セパレータ層を湾曲させて集電箔PEP、電極合剤層およびセパレータSPを外装缶(容器)CSに収納する。   Next, after forming the positive electrode mixture layer and the separator layer, the separator layer is bent and the current collector foil PEP, the electrode mixture layer, and the separator SP are accommodated in an outer can (container) CS.

ここで、セパレータSPが形成された電極合剤層を湾曲させた際の、クラック発生の有無の評価方法について説明する。図6は図1に示すリチウムイオン電池のセパレータにおけるクラック発生の有無の評価方法の一例を示す模式図である。   Here, a method for evaluating the presence or absence of cracks when the electrode mixture layer on which the separator SP is formed is curved will be described. FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of an evaluation method for the presence or absence of cracks in the separator of the lithium ion battery shown in FIG.

図6に示すように、ステンレス鋼(SUS)製で、かつ半径Rが2mmの円柱状の棒(半径2mmの円柱状の棒)300に、作製した集電箔PEPと電極合剤層(正極合剤PEF)とセパレータ層(セパレータSP)とから成る膜を捲き、16gf/mmの張力を印加した。その後、観察部400でSEM(Scanning Electron Microscope)により観察し、クラックの有無を判別した。なお、曲率半径2mmは、一般的な18650型の円筒電池の最大の曲率である。また、張力16gf/mmは、一般的な捲回装置の張力である。   As shown in FIG. 6, a current collector foil PEP and an electrode mixture layer (positive electrode) are formed on a cylindrical rod (cylindrical rod having a radius of 2 mm) 300 made of stainless steel (SUS) and having a radius R of 2 mm. A film composed of a mixture (PEF) and a separator layer (separator SP) was spread, and a tension of 16 gf / mm was applied. Then, it observed with SEM (Scanning Electron Microscope) in the observation part 400, and the presence or absence of the crack was discriminate | determined. The radius of curvature of 2 mm is the maximum curvature of a general 18650 type cylindrical battery. The tension of 16 gf / mm is a tension of a general winding device.

[実施例2]
本実施例2では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
[Example 2]
In Example 2, the presence / absence of cracks was evaluated under the following conditions.

電極合剤層の膜厚Teが15μm、セパレータ層の膜厚Tsが20μmであること以外は、実施例1と同様である(Te+Ts=35μm、Ts/Te=4/3)。   Except that the film thickness Te of the electrode mixture layer is 15 μm and the film thickness Ts of the separator layer is 20 μm, it is the same as Example 1 (Te + Ts = 35 μm, Ts / Te = 4/3).

[実施例3]
本実施例3では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
[Example 3]
In Example 3, the presence / absence of cracks was evaluated under the following conditions.

電極合剤層の膜厚Teが30μm、セパレータ層の膜厚Tsが10μmであること以外は、実施例1と同様である(Te+Ts=40μm、Ts/Te=1/3)。   Same as Example 1 except that the electrode mixture layer thickness Te is 30 μm and the separator layer thickness Ts is 10 μm (Te + Ts = 40 μm, Ts / Te = 1/3).

[比較例1]
比較例1では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, the presence or absence of cracks was evaluated under the following conditions.

電極合剤層の膜厚Teが15μm、セパレータ層の膜厚Tsが30μmであること以外は、実施例1と同様である(Te+Ts=45μm、Ts/Te=2)。   Except that the film thickness Te of the electrode mixture layer is 15 μm and the film thickness Ts of the separator layer is 30 μm, it is the same as Example 1 (Te + Ts = 45 μm, Ts / Te = 2).

[比較例2]
比較例2では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, the presence or absence of cracks was evaluated under the following conditions.

電極合剤層の膜厚Teが30μm、セパレータ層の膜厚Tsが20μmであること以外は、実施例1と同様である(Te+Ts=50μm、Ts/Te=2/3)。   Except that the film thickness Te of the electrode mixture layer is 30 μm and the film thickness Ts of the separator layer is 20 μm, it is the same as Example 1 (Te + Ts = 50 μm, Ts / Te = 2/3).

[比較例3]
比較例3では、以下の条件でクラック発生の有無の評価を行った。
[Comparative Example 3]
In Comparative Example 3, the presence or absence of cracks was evaluated under the following conditions.

電極合剤層の膜厚Teが30μm、セパレータ層の膜厚Tsが30μmであること以外は、実施例1と同様である(Te+Ts=60μm、Ts/Te=1)。   Except that the film thickness Te of the electrode mixture layer is 30 μm and the film thickness Ts of the separator layer is 30 μm, it is the same as Example 1 (Te + Ts = 60 μm, Ts / Te = 1).

図7は本発明の上記実施例1〜3および上記比較例1〜3におけるセパレータの表面のSEM像とクラック有無の評価結果を示すデータ図である。   FIG. 7 is a data diagram showing SEM images of the separator surfaces and evaluation results of the presence or absence of cracks in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.

図7に示すように、実施例1〜3ではクラックの発生が無く、一方、比較例1〜3でクラックの発生が有るという結果が得られた。この結果より、最大曲率半径が2mmの場合は、0<Te+Ts≦40μm、かつ0<Ts/Te≦4/3において、クラックの発生を防止できることを見出した。定性的には、電極合剤層の膜厚Teとセパレータ層の膜厚Tsを薄くすることにより、セパレータ層に加わる応力を軽減できるためである。   As shown in FIG. 7, in Examples 1-3, no crack was generated, while in Comparative Examples 1-3, a crack was generated. From this result, it was found that when the maximum radius of curvature is 2 mm, the occurrence of cracks can be prevented when 0 <Te + Ts ≦ 40 μm and 0 <Ts / Te ≦ 4/3. Qualitatively, the stress applied to the separator layer can be reduced by reducing the film thickness Te of the electrode mixture layer and the film thickness Ts of the separator layer.

[実施例4]
本実施例4では、実施例1と同様に、正極合剤層の膜厚Teを15μm、セパレータ層の膜厚Tsを10μm(Te+Ts=25μm、Ts/Te=2/3)としてクラック発生の有無の評価を行った。クラック発生の評価には、ステンレス製で半径Rが1mmの図6に示す円柱状の棒(半径1mmの円柱状の棒)300を用いた。曲率半径1mmは、一般的な角型電池の最大の曲率である。
[Example 4]
In Example 4, as in Example 1, the thickness Te of the positive electrode mixture layer was 15 μm, and the film thickness Ts of the separator layer was 10 μm (Te + Ts = 25 μm, Ts / Te = 2/3). Was evaluated. For the evaluation of crack generation, a cylindrical rod (cylindrical rod with a radius of 1 mm) 300 shown in FIG. 6 made of stainless steel and having a radius R of 1 mm was used. A curvature radius of 1 mm is the maximum curvature of a general prismatic battery.

[実施例5]
本実施例5では、正極合剤層の膜厚Teを30μm、セパレータ層の膜厚Tsを10μm(Te+Ts=40μm、Ts/Te=1/3)とした以外は、実施例1と同様に膜を作製した。クラック発生の評価は、実施例4と同様に実施した。
[Example 5]
In Example 5, the film thickness Te of the positive electrode mixture layer was set to 30 μm, and the film thickness Ts of the separator layer was set to 10 μm (Te + Ts = 40 μm, Ts / Te = 1/3). Was made. Evaluation of crack generation was performed in the same manner as in Example 4.

[比較例4]
比較例4では、正極合剤層の膜厚Teを15μm、セパレータ層の膜厚Tsを20μm(Te+Ts=35μm、Ts/Te=4/3)とした以外は、実施例1と同様に膜を作製した。クラック発生の評価は、実施例4と同様に実施した。
[Comparative Example 4]
In Comparative Example 4, the film was formed in the same manner as in Example 1 except that the film thickness Te of the positive electrode mixture layer was 15 μm and the film thickness Ts of the separator layer was 20 μm (Te + Ts = 35 μm, Ts / Te = 4/3). Produced. Evaluation of crack generation was performed in the same manner as in Example 4.

[比較例5]
比較例5では、正極合剤層の膜厚Teを30μm、セパレータ層の膜厚Tsを20μm(Te+Ts=50μm、Ts/Te=2/3)とした以外は、実施例1と同様に膜を作製した。クラック発生の評価は、実施例4と同様に実施した。
[Comparative Example 5]
In Comparative Example 5, the film was formed in the same manner as in Example 1 except that the film thickness Te of the positive electrode mixture layer was 30 μm and the film thickness Ts of the separator layer was 20 μm (Te + Ts = 50 μm, Ts / Te = 2/3). Produced. Evaluation of crack generation was performed in the same manner as in Example 4.

図8は本発明の上記実施例4〜5および上記比較例4〜5におけるセパレータの表面のSEM像とクラック有無の評価結果を示すデータ図である。   FIG. 8 is a data diagram showing SEM images of the separator surfaces and evaluation results of the presence or absence of cracks in Examples 4 to 5 and Comparative Examples 4 to 5 of the present invention.

図8に示すように、曲率半径が1mmの場合は、0<Te+Ts≦40μm、かつ0<Ts/Te≦2/3において、クラックの発生を防止できることを見出した。定性的には、曲率半径が2mmの場合と比較し、曲率半径が1mmの場合にはセパレータ層に加わる応力が増加するため、クラックが発生しやすくなる。しかしながら、0<Ts/Te≦2/3とすることにより、セパレータ層に加わる応力を軽減し、クラックの発生を防止することができる。   As shown in FIG. 8, when the radius of curvature is 1 mm, it has been found that the occurrence of cracks can be prevented when 0 <Te + Ts ≦ 40 μm and 0 <Ts / Te ≦ 2/3. Qualitatively, since the stress applied to the separator layer increases when the radius of curvature is 1 mm as compared with the case where the radius of curvature is 2 mm, cracks are likely to occur. However, by setting 0 <Ts / Te ≦ 2/3, the stress applied to the separator layer can be reduced and the occurrence of cracks can be prevented.

以上から、セパレータ層を湾曲させた際にクラックの発生を防止するための電極合剤層の膜厚Teとセパレータ層の膜厚Tsの関係は、曲率半径が2mmにおいて、0<Te+Ts≦40μmかつ0<Ts/Te≦4/3とすればよい。また、好ましくは、曲率半径が2mmにおいて、電極合剤層の膜厚Teとセパレータ層の膜厚Tsの関係を、0<Te+Ts≦40μmかつ0<Ts/Te≦2/3とすればよい。   From the above, the relationship between the film thickness Te of the electrode mixture layer and the film thickness Ts of the separator layer for preventing the occurrence of cracks when the separator layer is curved is such that 0 <Te + Ts ≦ 40 μm when the radius of curvature is 2 mm and It may be 0 <Ts / Te ≦ 4/3. Preferably, when the radius of curvature is 2 mm, the relationship between the film thickness Te of the electrode mixture layer and the film thickness Ts of the separator layer may be 0 <Te + Ts ≦ 40 μm and 0 <Ts / Te ≦ 2/3.

<セパレータ層の膜厚に対する電極活物質の粒径と絶縁性粒子の粒径との関係>
以下の実施例6〜11、比較例6〜8に絶縁性粒子と電極活物質の粒径を記載するが、それらはすべてMicrotrac MT3000・(日機装製)で測定したものである。
<Relationship between the particle size of the electrode active material and the particle size of the insulating particles relative to the thickness of the separator layer>
In Examples 6 to 11 and Comparative Examples 6 to 8 below, the particle diameters of the insulating particles and the electrode active material are described, and all of them are measured with Microtrac MT3000 (made by Nikkiso).

[実施例6]
本実施例6では、セパレータ層の膜厚Tsが5μm、絶縁性粒子SPPのD90粒径Dsが3μm(D50粒径は1μm)、電極活物質のD90粒径Deが10μm(D50粒径は6μm)であること以外は、実施例1と同様に膜を作製した。(Ds/Ts=0.6、De/Ts=2)。
[Example 6]
In Example 6, the thickness Ts of the separator layer is 5 μm, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 3 μm (D50 particle size is 1 μm), and the D90 particle size De of the electrode active material is 10 μm (D50 particle size is 6 μm). The film was produced in the same manner as in Example 1 except that. (Ds / Ts = 0.6, De / Ts = 2).

ここで、セパレータ層の絶縁評価の方法について説明する。電極合剤層の表面上に形成したセパレータ層の表面にステンレス製の板を配置し、このステンレス製の板と集電箔との間の抵抗をテスターで測定した。抵抗値がテスターの上限値(例えば、40MΩ)を振り切った場合に、絶縁性あり(○)と判断した。   Here, a method for evaluating the insulation of the separator layer will be described. A stainless steel plate was placed on the surface of the separator layer formed on the surface of the electrode mixture layer, and the resistance between the stainless steel plate and the current collector foil was measured with a tester. When the resistance value exceeded the upper limit value of the tester (for example, 40 MΩ), it was determined that there was insulation (◯).

[実施例7]
本実施例7では、セパレータ層の膜厚Tsが10μm、絶縁性粒子SPPのD90粒径Dsが3μm(D50粒径は1μm)、電極活物質のD90粒径Deが6μm(D50粒径は4μm)であること以外は、実施例1と同様に膜を作製した。(Ds/Ts=0.3、De/Ts=0.6)。セパレータ層の絶縁評価は、実施例6と同様に実施した。
[Example 7]
In Example 7, the thickness Ts of the separator layer is 10 μm, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 3 μm (D50 particle size is 1 μm), the D90 particle size De of the electrode active material is 6 μm (D50 particle size is 4 μm). The film was produced in the same manner as in Example 1 except that. (Ds / Ts = 0.3, De / Ts = 0.6). The insulation evaluation of the separator layer was performed in the same manner as in Example 6.

[実施例8]
本実施例8では、セパレータ層の膜厚Tsが10μm、絶縁性粒子SPPのD90粒径Dsが3μm(D50粒径は1μm)、電極活物質のD90粒径Deが10μm(D50粒径は6μm)であること以外は、実施例1と同様に膜を作製した。(Ds/Ts=0.3、De/Ts=1.0)。セパレータ層の絶縁評価は、実施例6と同様に実施した。
[Example 8]
In Example 8, the thickness Ts of the separator layer is 10 μm, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 3 μm (D50 particle size is 1 μm), and the D90 particle size De of the electrode active material is 10 μm (D50 particle size is 6 μm). The film was produced in the same manner as in Example 1 except that. (Ds / Ts = 0.3, De / Ts = 1.0). The insulation evaluation of the separator layer was performed in the same manner as in Example 6.

[実施例9]
本実施例9では、セパレータ層の膜厚Tsが10μm、絶縁性粒子SPPのD90粒径Dsが3μm(D50粒径は1μm)、電極活物質のD90粒径Deが16μm(D50粒径は10μm)であること以外は、実施例1と同様に膜を作製した。(Ds/Ts=0.3、De/Ts=1.6)。セパレータ層の絶縁評価は、実施例6と同様に実施した。
[Example 9]
In Example 9, the thickness Ts of the separator layer is 10 μm, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 3 μm (D50 particle size is 1 μm), and the D90 particle size De of the electrode active material is 16 μm (D50 particle size is 10 μm). The film was produced in the same manner as in Example 1 except that. (Ds / Ts = 0.3, De / Ts = 1.6). The insulation evaluation of the separator layer was performed in the same manner as in Example 6.

[実施例10]
本実施例10では、セパレータ層の膜厚Tsが20μm、絶縁性粒子SPPのD90粒径Dsが12μm(D50粒径は5μm)、電極活物質のD90粒径Deが6μm(D50粒径は4μm)であること以外は、実施例1と同様に膜を作製した。(Ds/Ts=0.6、De/Ts=0.3)。セパレータ層の絶縁評価は、実施例6と同様に実施した。
[Example 10]
In Example 10, the separator layer thickness Ts is 20 μm, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 12 μm (D50 particle size is 5 μm), and the D90 particle size De of the electrode active material is 6 μm (D50 particle size is 4 μm). The film was produced in the same manner as in Example 1 except that. (Ds / Ts = 0.6, De / Ts = 0.3). The insulation evaluation of the separator layer was performed in the same manner as in Example 6.

[実施例11]
本実施例11では、セパレータ層の膜厚Tsが20μm、絶縁性粒子SPPのD90粒径Dsが12μm(D50粒径は5μm)、電極活物質のD90粒径Deが10μm(D50粒径は6μm)であること以外は、実施例1と同様に膜を作製した。(Ds/Ts=0.6、De/Ts=0.5)。セパレータ層の絶縁評価は、実施例6と同様に実施した。
[Example 11]
In Example 11, the separator layer thickness Ts is 20 μm, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 12 μm (D50 particle size is 5 μm), and the D90 particle size De of the electrode active material is 10 μm (D50 particle size is 6 μm). The film was produced in the same manner as in Example 1 except that. (Ds / Ts = 0.6, De / Ts = 0.5). The insulation evaluation of the separator layer was performed in the same manner as in Example 6.

[比較例6]
比較例6では、セパレータ層の膜厚Tsが5μm、絶縁性粒子SPPのD90粒径Dsが3μm(D50粒径は1μm)、電極活物質のD90粒径Deが32μm(D50粒径は14μm)であること以外は、実施例1と同様に膜を作製した。(Ds/Ts=0.6、De/Ts=6.4)。セパレータ層の絶縁評価は、実施例6と同様に実施した。
[Comparative Example 6]
In Comparative Example 6, the separator layer thickness Ts is 5 μm, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 3 μm (D50 particle size is 1 μm), and the D90 particle size De of the electrode active material is 32 μm (D50 particle size is 14 μm). A film was produced in the same manner as in Example 1 except that. (Ds / Ts = 0.6, De / Ts = 6.4). The insulation evaluation of the separator layer was performed in the same manner as in Example 6.

[比較例7]
比較例7では、セパレータ層の膜厚Tsが10μm、絶縁性粒子SPPのD90粒径Dsが12μm(D50粒径は5μm)、電極活物質のD90粒径Deが6μm(D50粒径は4μm)であること以外は、実施例1と同様に膜を作製した。(Ds/Ts=1.2、De/Ts=0.6)。セパレータ層の絶縁評価は、実施例6と同様に実施した。
[Comparative Example 7]
In Comparative Example 7, the thickness Ts of the separator layer is 10 μm, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 12 μm (D50 particle size is 5 μm), and the D90 particle size De of the electrode active material is 6 μm (D50 particle size is 4 μm). A film was produced in the same manner as in Example 1 except that. (Ds / Ts = 1.2, De / Ts = 0.6). The insulation evaluation of the separator layer was performed in the same manner as in Example 6.

[比較例8]
比較例8では、セパレータ層の膜厚Tsが10μm、絶縁性粒子SPPのD90粒径Dsが12μm(D50粒径は5μm)、電極活物質のD90粒径Deが10μm(D50粒径は6μm)であること以外は、実施例1と同様に膜を作製した。(Ds/Ts=1.2、De/Ts=1.0)。セパレータ層の絶縁評価は、実施例6と同様に実施した。
[Comparative Example 8]
In Comparative Example 8, the thickness Ts of the separator layer is 10 μm, the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 12 μm (D50 particle size is 5 μm), and the D90 particle size De of the electrode active material is 10 μm (D50 particle size is 6 μm). A film was produced in the same manner as in Example 1 except that. (Ds / Ts = 1.2, De / Ts = 1.0). The insulation evaluation of the separator layer was performed in the same manner as in Example 6.

図9は本発明の実施例6〜11および比較例6〜8におけるセパレータの絶縁性の評価結果を示すデータ図、図10は本発明の実施例6〜11および比較例6〜8における絶縁性の評価結果を表に纏めたデータ図である。   FIG. 9 is a data diagram showing the evaluation results of the insulating properties of the separators in Examples 6 to 11 and Comparative Examples 6 to 8 of the present invention, and FIG. 10 is the insulating property in Examples 6 to 11 and Comparative Examples 6 to 8 of the present invention. It is a data figure which put together the evaluation result of this in the table | surface.

図9および図10に示すように、0<De/Ts≦2かつ0<Ds/Ts≦0.6において、セパレータ材(絶縁材料SPF)塗布時の欠陥(電極合剤層の表面に絶縁材料SPFが均一に形成されないために電極合剤が露出し、電気的絶縁が確保できなくなる不具合)の発生を防止し、絶縁性を確保できることを見出した。   As shown in FIGS. 9 and 10, when 0 <De / Ts ≦ 2 and 0 <Ds / Ts ≦ 0.6, defects (insulating material on the surface of the electrode mixture layer) when the separator material (insulating material SPF) is applied. It has been found that since the SPF is not formed uniformly, the electrode mixture is exposed and the electrical failure cannot be ensured), and the insulation can be secured.

まず、セパレータ層の膜厚Tsと、電極活物質のD90粒径Deとの関係について、0<De/Ts≦2であればよい理由を以下に記す。   First, the relationship between the thickness Ts of the separator layer and the D90 particle size De of the electrode active material is described below for the reason that 0 <De / Ts ≦ 2.

すなわち、電極合剤層の凹凸は電極活物質の粒径の影響を受ける。プレス圧縮によって電極合剤層の膜厚を平滑化した場合においても、活物質粒子の起因の凹凸が残り、凹凸は最大でDe/2となる。そのため、電極合剤層の表面を絶縁性粒子SPPで覆うためには、セパレータ層(セパレータSP)の膜厚TsをDe/2≦Ts、つまりDe/Ts≦2とする必要がある。   That is, the unevenness of the electrode mixture layer is affected by the particle size of the electrode active material. Even when the film thickness of the electrode mixture layer is smoothed by press compression, unevenness due to the active material particles remains, and the unevenness becomes De / 2 at the maximum. Therefore, in order to cover the surface of the electrode mixture layer with the insulating particles SPP, the film thickness Ts of the separator layer (separator SP) needs to be De / 2 ≦ Ts, that is, De / Ts ≦ 2.

次に、セパレータ層の膜厚Tsと絶縁性粒子SPPのD90粒径Dsとの関係Ds/Ts、および絶縁性の関係を以下に記す。   Next, the relationship Ds / Ts between the thickness Ts of the separator layer and the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP, and the insulating relationship are described below.

セパレータ層の膜厚Tsと絶縁性粒子SPPのD90粒径Dsとの関係がDs/Ts>1の場合、セパレータの膜厚よりも絶縁性粒子SPPが大きくなる。このような状況では、セパレータ材(絶縁材料SPF)塗布時に塗布面とコータの隙間に粒子が挟まり、電極合剤層の表面で絶縁性粒子SPPが形成されない部分がスジ状に発生(絶縁材料SPFが均一な膜厚に塗布されずにスジ状の窪みが発生)し、その結果、絶縁性が確保できなくなる。   When the relationship between the thickness Ts of the separator layer and the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is Ds / Ts> 1, the insulating particles SPP are larger than the thickness of the separator. In such a situation, when the separator material (insulating material SPF) is applied, particles are sandwiched between the coating surface and the coater, and a portion where the insulating particles SPP are not formed on the surface of the electrode mixture layer is generated in a streak shape (insulating material SPF). Is not applied to a uniform film thickness, causing streak-like depressions), and as a result, insulation cannot be secured.

一方、セパレータ層の膜厚Tsと絶縁性粒子SPPのD90粒径Dsとの関係がDs/Ts≦1であれば、電極合剤層の表面に絶縁性粒子SPPを均一に形成することができ、絶縁性を確保することができる。本実施の形態においても、図9に示すように、Ds/Ts≦1以下の条件において絶縁性を確保できることを実証した。   On the other hand, if the relationship between the thickness Ts of the separator layer and the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is Ds / Ts ≦ 1, the insulating particles SPP can be uniformly formed on the surface of the electrode mixture layer. Insulation can be ensured. Also in the present embodiment, as shown in FIG. 9, it was proved that insulation can be secured under the condition of Ds / Ts ≦ 1.

これにより、塗布時の欠陥発生を防止するセパレータ層の膜厚Tsと、電極活物質のD90粒径Deと、絶縁性粒子SPPのD90粒径Dsとの関係は、0<De/Ts≦2かつ0<Ds/Ts≦1とすればよい。さらに好ましくは、0<De/Ts≦2かつ0<Ds/Ts≦0.6とすればよい。   Thereby, the relationship between the film thickness Ts of the separator layer that prevents the occurrence of defects during coating, the D90 particle size De of the electrode active material, and the D90 particle size Ds of the insulating particles SPP is 0 <De / Ts ≦ 2. And 0 <Ds / Ts ≦ 1 may be satisfied. More preferably, 0 <De / Ts ≦ 2 and 0 <Ds / Ts ≦ 0.6.

以上の検討から、セパレータ層を湾曲させた際のクラックの発生と、セパレータ材塗布時の欠陥発生との両者を防止し、さらにセパレータ層の絶縁性を確保するためには、最大曲率半径2mmにおいて、0<Te+Ts≦40μmかつ0<Ts/Te≦4/3とすればよい。また、好ましくは0<Te+Ts≦40μmかつ0<Ts/Te≦2/3とし、0<De/Ts≦2かつ0<Ds/Ts≦1とすればよい。さらに好ましくは、0<De/Ts≦2かつ0<Ds/Ts≦0.6とすればよい。   From the above examination, in order to prevent both the occurrence of cracks when the separator layer is curved and the occurrence of defects when the separator material is applied, and to ensure the insulation of the separator layer, the maximum curvature radius is 2 mm. 0 <Te + Ts ≦ 40 μm and 0 <Ts / Te ≦ 4/3. Preferably, 0 <Te + Ts ≦ 40 μm and 0 <Ts / Te ≦ 2/3, and 0 <De / Ts ≦ 2 and 0 <Ds / Ts ≦ 1. More preferably, 0 <De / Ts ≦ 2 and 0 <Ds / Ts ≦ 0.6.

本実施の形態では、電極合剤層と、上記電極合剤層の表面に形成されたセパレータ層との合計の膜厚を薄くすることにより、電極(電極シート)を湾曲させた時に電極合剤層とセパレータ層とに加わる応力を減少し、セパレータ層におけるクラックの発生を防止することができる。しかしながら、単に膜厚を薄くするのみでは、セパレータ材の塗布時に塗布面である電極合剤層の凹凸の影響を受けるため、セパレータ層に欠陥が発生しやすくなる。なお、セパレータ材塗布時にセパレータ層に発生する欠陥とは、電極合剤層の表面に絶縁性粒子SPPが均一に形成されないために電極合剤が露出し、電気的絶縁が確保できなくなることを意味している。   In the present embodiment, the electrode mixture is formed when the electrode (electrode sheet) is curved by reducing the total film thickness of the electrode mixture layer and the separator layer formed on the surface of the electrode mixture layer. The stress applied to the layer and the separator layer can be reduced, and the occurrence of cracks in the separator layer can be prevented. However, if the film thickness is simply reduced, the separator layer is likely to be defective because it is affected by the unevenness of the electrode mixture layer that is the application surface when the separator material is applied. The defect generated in the separator layer when the separator material is applied means that the insulating particles SPP are not uniformly formed on the surface of the electrode mixture layer, so that the electrode mixture is exposed and electrical insulation cannot be secured. doing.

そこで、本実施の形態では、正極合剤PEFや負極合剤NEFである電極合剤層と、上記電極合剤層の表面に形成されたセパレータ(セパレータ層)SPとの合計の膜厚を薄くすること、およびセパレータ(セパレータ層)SPの膜厚に対して電極活物質(正極活物質PASや負極活物質NAS)と絶縁性粒子SPPの粒径を制御することを、同時に満たしている。   Therefore, in the present embodiment, the total film thickness of the electrode mixture layer that is the positive electrode mixture PEF or the negative electrode mixture NEF and the separator (separator layer) SP formed on the surface of the electrode mixture layer is thinned. And controlling the particle sizes of the electrode active material (positive electrode active material PAS or negative electrode active material NAS) and the insulating particles SPP with respect to the film thickness of the separator (separator layer) SP are simultaneously satisfied.

これにより、セパレータ層におけるクラックの発生と、セパレータ材塗布時の欠陥発生との両者を防止することができ、セパレータ層の絶縁性を確保することができる。   Thereby, both generation | occurrence | production of the crack in a separator layer and the defect generation | occurrence | production at the time of separator material application | coating can be prevented, and the insulation of a separator layer can be ensured.

その結果、セパレータ(セパレータ層)SPの絶縁不良を防止してリチウムイオン電池LIBの信頼性を向上させることができる。   As a result, the insulation failure of the separator (separator layer) SP can be prevented and the reliability of the lithium ion battery LIB can be improved.

以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to the embodiments of the invention, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。   In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, Various modifications are included. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described.

また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる。   Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. . In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment. In addition, each member and relative size which were described in drawing are simplified and idealized in order to demonstrate this invention clearly, and it becomes a more complicated shape on mounting.

上記実施の形態では、捲回型リチウムイオン電池を例に挙げて、本発明の技術的思想について説明したが、本発明の技術的思想は、捲回型リチウムイオン電池に限定されるものではなく、正極、負極、および、正極と負極とを電気的に分離するセパレータを備える蓄電デバイス(例えば、電池やキャパシタ等)に幅広く適用することができる。   In the above embodiment, the technical idea of the present invention has been described by taking a wound type lithium ion battery as an example. However, the technical idea of the present invention is not limited to a wound type lithium ion battery. The present invention can be widely applied to power storage devices (for example, batteries and capacitors) that include a positive electrode, a negative electrode, and a separator that electrically separates the positive electrode and the negative electrode.

本発明は、例えば、リチウムイオン電池に代表される電池を製造する製造業に幅広く利用することができる。   The present invention can be widely used in, for example, a manufacturing industry for manufacturing a battery represented by a lithium ion battery.

LIB リチウムイオン電池
CS 外装缶(容器)
EL 電解液
NAS 負極活物質
NCA 導電助剤
NEF 負極合剤(電極合剤層)
NEP 集電箔(電極箔)
NEL 負極
PAS 正極活物質
PCA 導電助剤
PEF 正極合剤(電極合剤層)
PEP 集電箔(電極箔)
PEL 正極
SPP 絶縁性粒子
SP セパレータ(セパレータ層)
EF 電極材料
SPF 絶縁材料
EP 集電箔(電極箔)
LIB Lithium ion battery CS outer can (container)
EL Electrolyte NAS Negative electrode active material NCA Conductive auxiliary agent NEF Negative electrode mixture (electrode mixture layer)
NEP current collector foil (electrode foil)
NEL Negative electrode PAS Positive electrode active material PCA Conductive auxiliary agent PEF Positive electrode mixture (electrode mixture layer)
PEP current collector foil (electrode foil)
PEL Positive electrode SPP Insulating particle SP Separator (separator layer)
EF Electrode material SPF Insulating material EP Current collector foil (electrode foil)

Claims (12)

正極活物質を含む正極合剤層を備えた正極と、
負極活物質を含む負極合剤層を備えた負極と、
前記正極合剤層と前記負極合剤層のうちの少なくとも何れか一方の表面に形成され、前記正極と前記負極とを絶縁するセパレータと、
前記正極と前記負極の電極間で充放電反応が行われる電解液と、
を有し、
前記セパレータは、絶縁性粒子と結着材との混合物からなり、
前記セパレータの膜厚Tsと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Teとの関係は、Ts+Te≦40μmかつTs/Te≦4/3であり、
前記電極合剤層に形成された前記セパレータは、湾曲した構造を備え、前記湾曲の最大曲率半径は2mmであり、
前記セパレータの膜厚Tsと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のD90粒径Dsと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質のD90粒径Deとの関係は、De/Ts≦2かつDs/Ts≦1である、リチウムイオン電池。
A positive electrode provided with a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material;
A negative electrode including a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material;
A separator formed on the surface of at least one of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer, and insulating the positive electrode and the negative electrode;
An electrolytic solution in which a charge / discharge reaction is performed between the positive electrode and the negative electrode;
Have
The separator is composed of a mixture of insulating particles and a binder,
The relationship between the thickness Ts of the separator and the thickness Te of the electrode mixture layer on which the separator is formed is Ts + Te ≦ 40 μm and Ts / Te ≦ 4/3.
The separator formed in the electrode mixture layer has a curved structure, the maximum curvature radius of the curve is 2 mm,
The relationship between the thickness Ts of the separator, the D 90 particle size Ds of the insulating particles contained in the separator, and the D 90 particle size De of the active material of the electrode mixture layer in which the separator is formed is A lithium ion battery in which De / Ts ≦ 2 and Ds / Ts ≦ 1.
請求項1記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータの膜厚Tsと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Teとの関係は、Ts+Te≦40μmかつTs/Te≦2/3である、リチウムイオン電池。
The lithium ion battery according to claim 1,
The relationship between the thickness Ts of the separator and the thickness Te of the electrode mixture layer on which the separator is formed is Ts + Te ≦ 40 μm and Ts / Te ≦ 2/3.
請求項2記載のリチウムイオン電池において、
前記電極合剤層に形成された前記セパレータは、湾曲した構造を備え、前記湾曲の最大曲率半径は1mmである、リチウムイオン電池。
The lithium ion battery according to claim 2,
The separator formed in the electrode mixture layer has a curved structure, and a maximum curvature radius of the curve is 1 mm.
請求項1〜3の何れか1項に記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータは、前記正極合剤層の表面と前記負極合剤層の表面とに形成されている、リチウムイオン電池。
The lithium ion battery according to any one of claims 1 to 3,
The said separator is a lithium ion battery currently formed in the surface of the said positive mix layer, and the surface of the said negative mix layer.
請求項1記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータの膜厚Tsと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のD90粒径Dsと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質のD90粒径Deとの関係は、De/Ts≦2かつDs/Ts≦0.6である、リチウムイオン電池。
The lithium ion battery according to claim 1,
The relationship between the thickness Ts of the separator, the D 90 particle size Ds of the insulating particles contained in the separator, and the D 90 particle size De of the active material of the electrode mixture layer in which the separator is formed is A lithium ion battery in which De / Ts ≦ 2 and Ds / Ts ≦ 0.6.
請求項5記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータの膜厚Tsと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Teとの関係は、Ts+Te≦40μmかつTs/Te≦2/3である、リチウムイオン電池。
The lithium ion battery according to claim 5,
The relationship between the thickness Ts of the separator and the thickness Te of the electrode mixture layer on which the separator is formed is Ts + Te ≦ 40 μm and Ts / Te ≦ 2/3.
請求項6記載のリチウムイオン電池において、
前記電極合剤層に形成された前記セパレータは、湾曲した構造を備え、前記湾曲の最大曲率半径は1mmである、リチウムイオン電池。
The lithium ion battery according to claim 6,
The separator formed in the electrode mixture layer has a curved structure, and a maximum curvature radius of the curve is 1 mm.
請求項5〜7の何れか1項に記載のリチウムイオン電池において、
前記セパレータは、前記正極合剤層の表面と前記負極合剤層の表面とに形成されている、リチウムイオン電池。
In the lithium ion battery according to any one of claims 5 to 7,
The said separator is a lithium ion battery currently formed in the surface of the said positive mix layer, and the surface of the said negative mix layer.
(a)電極箔上にスラリー状の電極材料を塗布する工程、
(b)前記電極材料上または前記電極材料を乾燥させて形成した電極合剤層上にスラリー状の絶縁材料を塗布する工程、
(c)前記電極材料および前記絶縁材料を別々の工程もしくは同一工程で乾燥させて、前記電極箔上に前記電極材料からなる電極合剤層と、前記電極合剤層上に前記絶縁材料からなるセパレータと、を形成する工程、
(d)前記(c)工程の後、前記セパレータを湾曲させて前記電極箔、前記電極合剤層および前記セパレータを容器に収納する工程、
を有し、
前記絶縁材料は、絶縁性粒子と結着材との混合物を含み、
前記セパレータの膜厚Tsと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Teとの関係は、Ts+Te≦40μmかつTs/Te≦4/3であり、
前記(d)工程において、前記セパレータをその最大曲率半径が2mmとなるように湾曲させ、
前記セパレータの膜厚Tsと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のD90粒径Dsと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質のD90粒径Deとの関係が、De/Ts≦2かつDs/Ts≦1となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
(A) applying a slurry-like electrode material on the electrode foil;
(B) applying a slurry-like insulating material on the electrode material or an electrode mixture layer formed by drying the electrode material;
(C) The electrode material and the insulating material are dried in separate steps or the same step, and the electrode mixture layer made of the electrode material is formed on the electrode foil, and the insulating material is formed on the electrode mixture layer. A step of forming a separator,
(D) after the step (c), the step of bending the separator and storing the electrode foil, the electrode mixture layer and the separator in a container;
Have
The insulating material includes a mixture of insulating particles and a binder,
The relationship between the thickness Ts of the separator and the thickness Te of the electrode mixture layer on which the separator is formed is Ts + Te ≦ 40 μm and Ts / Te ≦ 4/3.
In the step (d), the separator is curved so that its maximum radius of curvature is 2 mm,
The relationship between the film thickness Ts of the separator, the D 90 particle size Ds of the insulating particles contained in the separator, and the D 90 particle size De of the active material of the electrode mixture layer in which the separator is formed is A method for producing a lithium ion battery, wherein the separator and the electrode mixture layer are formed so that De / Ts ≦ 2 and Ds / Ts ≦ 1.
請求項9記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記セパレータの膜厚Tsと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Teとの関係が、Ts+Te≦40μmかつTs/Te≦2/3となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the lithium ion battery according to claim 9,
The separator and the electrode mixture layer are set so that the relationship between the film thickness Ts of the separator and the film thickness Te of the electrode mixture layer on which the separator is formed is Ts + Te ≦ 40 μm and Ts / Te ≦ 2/3. A method for manufacturing a lithium ion battery.
(a)電極箔上にスラリー状の電極材料を塗布する工程、
(b)前記電極材料上または前記電極材料を乾燥させて形成した電極合剤層上にスラリー状の絶縁材料を塗布する工程、
(c)前記電極材料および前記絶縁材料を別々の工程もしくは同一工程で乾燥させて、前記電極箔上に前記電極材料からなる電極合剤層と、前記電極合剤層上に前記絶縁材料からなるセパレータと、を形成する工程、
(d)前記(c)工程の後、前記セパレータを湾曲させて前記電極箔、前記電極合剤層および前記セパレータを容器に収納する工程、
を有し、
前記絶縁材料は、絶縁性粒子と結着材との混合物を含み、
前記セパレータの膜厚Tsと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Teとの関係は、Ts+Te≦40μmかつTs/Te≦4/3であり、
前記(d)工程において、前記セパレータをその最大曲率半径が2mmとなるように湾曲させ、
前記セパレータの膜厚Tsと、前記セパレータに含まれる前記絶縁性粒子のD90粒径Dsと、前記セパレータが形成される前記電極合剤層の活物質のD90粒径Deとの関係が、De/Ts≦2かつDs/Ts≦0.6となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
(A) applying a slurry-like electrode material on the electrode foil;
(B) applying a slurry-like insulating material on the electrode material or an electrode mixture layer formed by drying the electrode material;
(C) The electrode material and the insulating material are dried in separate steps or the same step, and the electrode mixture layer made of the electrode material is formed on the electrode foil, and the insulating material is formed on the electrode mixture layer. A step of forming a separator,
(D) after the step (c), the step of bending the separator and storing the electrode foil, the electrode mixture layer and the separator in a container;
Have
The insulating material includes a mixture of insulating particles and a binder,
The relationship between the thickness Ts of the separator and the thickness Te of the electrode mixture layer on which the separator is formed is Ts + Te ≦ 40 μm and Ts / Te ≦ 4/3.
In the step (d), the separator is curved so that its maximum radius of curvature is 2 mm,
The relationship between the film thickness Ts of the separator, the D 90 particle size Ds of the insulating particles contained in the separator, and the D 90 particle size De of the active material of the electrode mixture layer in which the separator is formed is A method of manufacturing a lithium ion battery, wherein the separator and the electrode mixture layer are formed so that De / Ts ≦ 2 and Ds / Ts ≦ 0.6.
請求項11記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記セパレータの膜厚Tsと前記セパレータが形成される電極合剤層の膜厚Teとの関係が、Ts+Te≦40μmかつTs/Te≦2/3となるように前記セパレータおよび前記電極合剤層を形成する、リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the lithium ion battery according to claim 11,
The separator and the electrode mixture layer are set so that the relationship between the film thickness Ts of the separator and the film thickness Te of the electrode mixture layer on which the separator is formed is Ts + Te ≦ 40 μm and Ts / Te ≦ 2/3. A method for manufacturing a lithium ion battery.
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