JP6233653B2 - Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP6233653B2
JP6233653B2 JP2014227429A JP2014227429A JP6233653B2 JP 6233653 B2 JP6233653 B2 JP 6233653B2 JP 2014227429 A JP2014227429 A JP 2014227429A JP 2014227429 A JP2014227429 A JP 2014227429A JP 6233653 B2 JP6233653 B2 JP 6233653B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
graphite
active material
material layer
electrode active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014227429A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016091902A (en
Inventor
尚也 岸本
尚也 岸本
北吉 雅則
雅則 北吉
信之 山崎
信之 山崎
崇資 三浦
崇資 三浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2014227429A priority Critical patent/JP6233653B2/en
Publication of JP2016091902A publication Critical patent/JP2016091902A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6233653B2 publication Critical patent/JP6233653B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

本発明は、非水電解質二次電池を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery.

近年、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の非水電解質二次電池は、電気を駆動源とする車両搭載用電源、あるいはパソコン及び携帯端末その他の電気製品等に搭載される電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられている。   In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and nickel metal hydride batteries have become important as power sources mounted on vehicles that use electricity as power sources, or power sources mounted on personal computers, portable terminals, and other electrical products. Is growing. In particular, a lithium ion secondary battery that is lightweight and obtains a high energy density is preferably used as a high-output power source mounted on a vehicle.

この種の二次電池の典型的な電極は、電荷担体となる化学種を可逆的に吸蔵および放出し得る活物質を主成分とする活物質層が集電体の上に形成された構成の電極を備えている。負極に用いられる活物質(負極活物質)としては、黒鉛材料が例示される。負極に用いられる集電体(負極集電体)としては、銅箔が例示される。かかる負極活物質層は、黒鉛材料をバインダおよび増粘剤とともに適当な水系溶媒を添加して調製した負極活物質層形成用ペーストを負極集電体に付与することによって形成されている。この種の従来技術としては特許文献1が挙げられる。特許文献1には、黒鉛粒子とカルボキシルセルロース(CMC)とスチレンブタジエンラバーと水とを混合することによって得られた水系負極合剤ペーストを、負極集電体上に塗着してなる負極を備えたリチウムイオン二次電池が記載されている。   A typical electrode of this type of secondary battery has a structure in which an active material layer mainly composed of an active material capable of reversibly occluding and releasing chemical species as charge carriers is formed on a current collector. It has an electrode. Examples of the active material (negative electrode active material) used for the negative electrode include graphite materials. An example of a current collector (negative electrode current collector) used for the negative electrode is a copper foil. Such a negative electrode active material layer is formed by applying a negative electrode active material layer forming paste prepared by adding a graphite material to a binder and a thickener together with an appropriate aqueous solvent to a negative electrode current collector. Patent document 1 is mentioned as this kind of prior art. Patent Document 1 includes a negative electrode obtained by coating a negative electrode current collector with an aqueous negative electrode mixture paste obtained by mixing graphite particles, carboxyl cellulose (CMC), styrene butadiene rubber, and water. A lithium ion secondary battery is described.

特開2009−110972号公報JP 2009-110972 A

ところで、負極活物質層形成用ペーストは、上述のように負極集電体に塗着させるものであるため、その粘度に適切な範囲がある。塗工性および安定性等の観点から好ましい負極活物質層形成用ペーストの粘度の範囲を例示すると、例えば6000mPa・s〜10000mPa・s程度である。この粘度範囲は、負極活物質層形成用ペースト中の増粘剤の量を変えることにより制御可能である。増粘剤としては、一般にカルボキシルセルロース(CMC)が広く用いられている。CMCは、負極活物質層形成用ペーストの水系溶媒中に浮遊して該ペーストを増粘させる機能がある。   By the way, since the negative electrode active material layer forming paste is applied to the negative electrode current collector as described above, its viscosity has an appropriate range. When the range of the viscosity of the paste for forming a negative electrode active material layer that is preferable from the viewpoint of coating property and stability is exemplified, it is, for example, about 6000 mPa · s to 10000 mPa · s. This viscosity range can be controlled by changing the amount of the thickener in the negative electrode active material layer forming paste. In general, carboxyl cellulose (CMC) is widely used as a thickener. CMC has a function of floating in the aqueous solvent of the negative electrode active material layer forming paste to thicken the paste.

また、CMCは、水分を吸収すると膨潤して黒鉛の表面に吸着する性質がある。CMCが黒鉛に吸着すると、その分、負極活物質層形成用ペーストの水系溶媒中に浮遊するCMC量が減るため、添加量に対して適切な粘度上昇が得られない可能性がある。この点について、黒鉛への吸着分を考慮して、CMCを多めに添加することも可能であるが、CMCを多めに添加すると、CMCは抵抗成分として働くため、電池抵抗が上昇する要因になり得る。少量のCMCでも負極活物質層形成用ペーストの粘度を効率よく高めることができれば有用である。本発明は上記課題を解決するものである。   CMC has the property of swelling and adsorbing on the surface of graphite when it absorbs moisture. When CMC is adsorbed on graphite, the amount of CMC floating in the aqueous solvent of the negative electrode active material layer forming paste decreases accordingly, so that there is a possibility that an appropriate viscosity increase cannot be obtained with respect to the added amount. In this regard, it is possible to add a large amount of CMC in consideration of the amount adsorbed on graphite. However, if a large amount of CMC is added, CMC works as a resistance component, which causes an increase in battery resistance. obtain. It is useful if a small amount of CMC can efficiently increase the viscosity of the negative electrode active material layer forming paste. The present invention solves the above problems.

上記目的を実現するべく、本発明により、負極集電体上に負極活物質としての黒鉛と増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)とを少なくとも含む負極活物質層が形成された負極を備えた非水電解質二次電池の製造方法が提供される。この製造方法は、黒鉛とCMCと水系溶媒とを含む負極活物質層形成用ペーストを調製する工程を包含する。
ここで前記黒鉛は、酸素原子が結合した親水性表面を有している。X線光電子分光法(XPS)により求められる黒鉛表面上のC−C結合とC−O結合とC=O結合の総量を100%とした場合に、C−O結合およびC=O結合の合計割合(以下、「表面親水性基率」とも称する。)が35.1%〜38.6%である。また、前記負極活物質層形成用ペーストの全固形分を100質量%とした場合に、CMCの含有量が0.48質量%〜0.53質量%である。さらに、前記負極活物質層形成用ペーストのせん断速度1s−1のときの粘度が、6440mPa・s〜9500mPa・sである。
また、前記負極活物質層形成用ペーストを負極集電体に付与して該負極集電体上に負極活物質層を形成する工程を包含する。ここで上記ペーストの粘度は、市販のせん断粘度計により測定され得る粘度である。例えば、当該分野で標準的なレオメータもしくはE型粘度計等のコーンプレート式粘度計を使用することにより、上記のようなせん断速度域の条件で容易に粘度を測定することができる。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a negative electrode in which a negative electrode active material layer including at least graphite as a negative electrode active material and carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener is formed on a negative electrode current collector is provided. A method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery is provided. This manufacturing method includes a step of preparing a negative electrode active material layer forming paste containing graphite, CMC, and an aqueous solvent.
Here, the graphite has a hydrophilic surface to which oxygen atoms are bonded. The sum of C—O bonds and C═O bonds when the total amount of C—C bonds, C—O bonds and C═O bonds on the graphite surface determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is 100%. The ratio (hereinafter also referred to as “surface hydrophilic group ratio”) is 35.1% to 38.6%. Moreover, when the total solid content of the said negative electrode active material layer forming paste is 100 mass%, content of CMC is 0.48 mass%-0.53 mass%. Furthermore, the viscosity at the shear rate of 1 s −1 of the negative electrode active material layer forming paste is 6440 mPa · s to 9500 mPa · s.
Further, the method includes a step of applying the negative electrode active material layer forming paste to a negative electrode current collector to form a negative electrode active material layer on the negative electrode current collector. Here, the viscosity of the paste is a viscosity that can be measured by a commercially available shear viscometer. For example, by using a cone plate viscometer such as a standard rheometer or E type viscometer in the field, the viscosity can be easily measured under the conditions of the shear rate range as described above.

かかる製造方法によると、黒鉛表面のC−O結合およびC=O結合の合計割合(表面親水性基率)を35.1%〜38.6%とすることで、黒鉛に吸着するCMC量が従来に比して低減する。そのため、0.48質量%〜0.53質量%であるような少量のCMCでも、負極活物質層形成用ペーストの好適な粘度を確保でき、高性能な非水電解質二次電池が得られうる。   According to this production method, the total amount of C—O bonds and C═O bonds (surface hydrophilic group ratio) on the graphite surface is 35.1% to 38.6%, so that the amount of CMC adsorbed on graphite can be reduced. Reduced compared to the prior art. Therefore, even with a small amount of CMC such as 0.48% by mass to 0.53% by mass, a suitable viscosity of the negative electrode active material layer forming paste can be ensured, and a high-performance nonaqueous electrolyte secondary battery can be obtained. .

ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、前記負極活物質層形成用ペーストを調製する工程の前に、酸素雰囲気下でプラズマ処理を行うことにより、前記黒鉛の表面を親水化する親水化工程を含む。このようにすれば、黒鉛の表面に適量の酸素原子を結合して好適な親水化表面を形成することができる。   In a preferred embodiment of the production method disclosed herein, before the step of preparing the negative electrode active material layer forming paste, the surface of the graphite is hydrophilized by performing plasma treatment in an oxygen atmosphere. Process. In this way, a suitable hydrophilic surface can be formed by bonding an appropriate amount of oxygen atoms to the surface of graphite.

ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、前記黒鉛の比表面積が、2.5m/g〜3.5m/gである。このような黒鉛の比表面積の範囲内であると、黒鉛の表面に適量の酸素原子を効率よく結合することができる。 In a preferred embodiment of the manufacturing method disclosed herein, the specific surface area of the graphite is 2.5m 2 /g~3.5m 2 / g. When the specific surface area is within such a range, an appropriate amount of oxygen atoms can be efficiently bonded to the surface of the graphite.

ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、前記親水化工程では、前記プラズマ処理を行う前に、不活性ガスを用いて前記黒鉛の表面をエッチングする。このようにすれば、黒鉛の活性面が増えるので、酸素原子をさらに効率よく結合することができる。   In a preferred aspect of the manufacturing method disclosed herein, in the hydrophilization step, the surface of the graphite is etched using an inert gas before the plasma treatment. In this way, since the active surface of graphite increases, oxygen atoms can be bound more efficiently.

本発明の一実施形態に係る電池の製造フローを示す図である。It is a figure which shows the manufacture flow of the battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電池構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the battery structure which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る捲回電極体を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the winding electrode body which concerns on one Embodiment of this invention. 表面親水性基率とペースト粘度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a surface hydrophilic group rate and paste viscosity. 表面親水性基率とIV抵抗との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a surface hydrophilic group rate and IV resistance. 酸素プラズマ処理時間と表面親水性基率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between oxygen plasma processing time and a surface hydrophilic group rate. 黒鉛の比表面積と表面親水性基率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the specific surface area of graphite, and a surface hydrophilic group rate. CMC添加量と未吸着CMC量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amount of CMC addition, and the amount of unadsorbed CMC. 未吸着CMC量とペースト粘度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amount of unadsorbed CMC and paste viscosity. CMC添加量とペースト粘度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between CMC addition amount and paste viscosity. 各例の電池容量を比較したグラフである。It is the graph which compared the battery capacity of each example. 各例のIV抵抗を比較したグラフである。It is the graph which compared IV resistance of each example.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
なお、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充電可能な電池一般をいい、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の化学反応を伴ういわゆる化学電池と、電気二重層キャパシタ等のいわゆる物理電池とを包含する用語である。また、本明細書において「電極活物質」とは、二次電池において電荷担体となる化学種を可逆的に吸蔵および放出(典型的には挿入および脱離)可能な活物質をいう。また、本明細書中において言及するペーストの粘度は、常温において測定された粘度の値を示している。ここで「常温」とは15〜35℃の温度範囲をいい、典型的には20〜30℃の温度範囲(例えば25℃)をいう。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Note that matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in this field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field.
In the present specification, the term “secondary battery” generally refers to a battery that can be repeatedly charged, a so-called chemical battery with a chemical reaction, such as a lithium ion secondary battery, a nickel hydride battery, or a nickel cadmium battery, and an electric double layer. This term includes so-called physical batteries such as capacitors. In the present specification, the “electrode active material” refers to an active material capable of reversibly occluding and releasing (typically inserting and removing) a chemical species that serves as a charge carrier in a secondary battery. Moreover, the viscosity of the paste mentioned in this specification has shown the value of the viscosity measured at normal temperature. Here, “normal temperature” refers to a temperature range of 15 to 35 ° C., and typically refers to a temperature range of 20 to 30 ° C. (for example, 25 ° C.).

ここに開示される非水電解質二次電池を製造する方法の好適な実施形態の一つとして、リチウムイオン二次電池を製造する方法を例にして図1に示すフローチャートを参照しつつ詳細に説明するが、本発明の適用対象をかかる電池に限定する意図ではない。以下では主として銅製の箔状負極集電体(銅箔)を有するリチウムイオン二次電池用の負極(負極シート)を例として、本発明を詳細に説明する。   As a preferred embodiment of a method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, a method for producing a lithium ion secondary battery will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. However, the present invention is not intended to be limited to such batteries. Hereinafter, the present invention will be described in detail by taking as an example a negative electrode (negative electrode sheet) for a lithium ion secondary battery mainly having a copper foil-shaped negative electrode current collector (copper foil).

本実施形態に係る製造方法は、負極集電体上に黒鉛とカルボキシメチルセルロース(CMC)とを含む負極活物質層が形成された負極を備えたリチウムイオン二次電池の製造方法である。この製造方法は、図1に示すように、親水化工程(ステップS10)と、ペースト調製工程(ステップS20)と、負極形成工程(ステップS30)とを包含する。親水化工程は、黒鉛の表面に酸素原子を結合して該黒鉛の表面を親水化する工程である。ペースト調製工程は、上記黒鉛とCMCと水系溶媒とを含む負極活物質層形成用ペーストを調製する工程である。負極形成工程は、上記負極活物質層形成用ペーストを負極集電体に付与して該負極集電体上に負極活物質層を形成する工程である。以下、各工程を詳細に説明する。   The manufacturing method according to the present embodiment is a method for manufacturing a lithium ion secondary battery including a negative electrode in which a negative electrode active material layer containing graphite and carboxymethyl cellulose (CMC) is formed on a negative electrode current collector. As shown in FIG. 1, this manufacturing method includes a hydrophilization process (step S10), a paste preparation process (step S20), and a negative electrode formation process (step S30). The hydrophilization step is a step of hydrophilizing the surface of the graphite by bonding oxygen atoms to the surface of the graphite. The paste preparation step is a step of preparing a negative electrode active material layer forming paste containing the graphite, CMC, and aqueous solvent. The negative electrode forming step is a step of forming the negative electrode active material layer on the negative electrode current collector by applying the negative electrode active material layer forming paste to the negative electrode current collector. Hereinafter, each process will be described in detail.

<親水化工程>
親水化工程は、黒鉛の表面に酸素原子を結合して該黒鉛の表面を親水化する工程である。ここで開示される製造方法に用いられる黒鉛(負極活物質)としては、天然黒鉛または人造黒鉛を主成分とするものが好ましく、なかでも天然黒鉛がより好ましい。また、天然黒鉛、人工黒鉛等の各種黒鉛を粒子状(球状)に加工(粉砕、球状成形等)したものを使用することができる。例えば鱗片状(Flake Graphite)の黒鉛を球形化したものであり得る。上記黒鉛の平均粒径は、例えば、レーザー散乱・回折法に基づく粒度分布測定装置に基づいて測定した粒度分布から導き出せるメジアン径(平均粒径D50:50%体積平均粒径)が概ね5μm〜25μmであることが好ましい。ここで開示される技術は、例えば、黒鉛の平均粒径が10μm〜25μmである態様で好ましく実施され得る。
また、黒鉛のガス吸着法に基づく比表面積(BET比表面積)としては、概ね2.5m/g〜3.5m/g(典型的には2.5m/g〜3m/g)であることが好ましい。このような比表面積の範囲内であると、酸素プラズマ処理において黒鉛の表面に効率よく酸素原子を結合することができる。各種黒鉛を粒子状に加工する方法としては、従来公知の方法(例えばメカノフュージョンやハイブリダイゼーション)を特に制限なく採用することができる。
<Hydrophilic process>
The hydrophilization step is a step of hydrophilizing the surface of the graphite by bonding oxygen atoms to the surface of the graphite. As graphite (negative electrode active material) used in the production method disclosed herein, natural graphite or artificial graphite is preferred, and natural graphite is more preferred. Further, various graphites such as natural graphite and artificial graphite processed into particles (spherical) (pulverization, spherical molding, etc.) can be used. For example, flaky graphite can be used. The average particle diameter of the graphite is, for example, a median diameter (average particle diameter D 50 : 50% volume average particle diameter) that can be derived from a particle size distribution measured based on a particle size distribution measuring apparatus based on a laser scattering / diffraction method. It is preferable that it is 25 micrometers. The technique disclosed here can be preferably implemented, for example, in an embodiment in which the average particle size of graphite is 10 μm to 25 μm.
As the specific surface area based on a gas adsorption method of graphite (BET specific surface area), approximately 2.5m 2 /g~3.5m 2 / g (typically 2.5m 2 / g~3m 2 / g) It is preferable that Within the range of such a specific surface area, oxygen atoms can be efficiently bonded to the surface of graphite in the oxygen plasma treatment. As a method of processing various types of graphite into particles, a conventionally known method (for example, mechanofusion or hybridization) can be employed without particular limitation.

上記黒鉛表面への酸素原子の導入は、例えば、酸素を含む化学種(例えば、酸素ガス(O)、酸素ラジカル、酸素プラズマなど)を上記黒鉛の表面に供給することにより行われる。具体的には、酸素ガスを含む雰囲気下で黒鉛に対してプラズマ処理、コロナ放電処理などを実行する。典型例として、酸素ガスを含む雰囲気下でプラズマ処理を行う処理方法が挙げられる。 Introduction of oxygen atoms to the surface of the graphite is performed, for example, by supplying a chemical species containing oxygen (for example, oxygen gas (O 2 ), oxygen radical, oxygen plasma, etc.) to the surface of the graphite. Specifically, plasma treatment, corona discharge treatment, or the like is performed on graphite in an atmosphere containing oxygen gas. A typical example is a treatment method in which plasma treatment is performed in an atmosphere containing oxygen gas.

酸素プラズマ処理を行う場合、処理条件としては特に限定されるものではないが、プラズマ処理時のガス圧力(真空度)は、概ね10Pa〜50Paにすることが適当であり、好ましくは20Pa〜40Pa(典型的には30±5Pa)である。ガス圧力が大きすぎると、発生するプラズマの量が少なくなり、酸素プラズマ濃度が低下する結果、黒鉛表面に付着する酸素原子の量が低下傾向になり得る。一方、ガス圧力が小さすぎると、プラズマ自体は多く発生するが、真空度が高い状態のため酸素プラズマ濃度が低下する結果、黒鉛表面に付着する酸素原子の量が低下傾向になり得る。酸素ガス流量としては、概ね100ml/min〜200ml/minの範囲内に設定することが好ましい。酸素ガス流量が少なすぎると、ガスが不足して酸素プラズマ濃度が低下する場合があり、一方、酸素ガス流量が多すぎると、酸素プラズマ濃度が高くなりすぎてプラズマの動きが阻害される結果、黒鉛表面に酸素原子を効率よく結合できない場合があり得る。   When oxygen plasma treatment is performed, the treatment conditions are not particularly limited, but the gas pressure (degree of vacuum) during the plasma treatment is suitably about 10 Pa to 50 Pa, and preferably 20 Pa to 40 Pa ( Typically 30 ± 5 Pa). If the gas pressure is too high, the amount of generated plasma is reduced and the oxygen plasma concentration is lowered. As a result, the amount of oxygen atoms attached to the graphite surface may tend to be lowered. On the other hand, if the gas pressure is too low, a large amount of plasma itself is generated, but the oxygen plasma concentration decreases due to the high degree of vacuum, and as a result, the amount of oxygen atoms attached to the graphite surface may tend to decrease. The oxygen gas flow rate is preferably set within a range of approximately 100 ml / min to 200 ml / min. If the oxygen gas flow rate is too low, the gas may be insufficient and the oxygen plasma concentration may decrease.On the other hand, if the oxygen gas flow rate is too high, the oxygen plasma concentration becomes too high and the movement of the plasma is inhibited. There are cases where oxygen atoms cannot be efficiently bonded to the graphite surface.

プラズマ処理時間としては、特に限定されるものではないが、概ね5分以上(例えば5分〜30分)、好ましくは10分以上(例えば10分〜30分、典型的には10分〜15分)である。処理時間が短すぎると、黒鉛表面に適量の酸素原子を結合できず、親水化処理が不十分になる場合があり、一方、処理時間が長すぎると、酸素原子の付着量の増加が鈍化傾向になるため、メリットがあまりない。プラズマ処理時のRFパワーとしては、概ね100W〜500Wが適当であり、好ましくは200W〜400Wである。   The plasma treatment time is not particularly limited, but is generally 5 minutes or more (for example, 5 to 30 minutes), preferably 10 minutes or more (for example, 10 to 30 minutes, typically 10 to 15 minutes). ). If the treatment time is too short, an appropriate amount of oxygen atoms cannot be bonded to the graphite surface and the hydrophilization treatment may be insufficient. On the other hand, if the treatment time is too long, the increase in the amount of attached oxygen atoms tends to slow down. Therefore, there is not much merit. As RF power at the time of plasma processing, about 100 W to 500 W is appropriate, and preferably 200 W to 400 W.

好ましい一態様では、上記プラズマ処理を行う前に、不活性ガスを用いて黒鉛の表面をエッチングする。具体的には、不活性ガスを含む雰囲気下で黒鉛に対してプラズマエッチング処理、スパッタエッチング処理などを実行する。典型例として、不活性ガスを含む雰囲気下でプラズマエッチング処理を行う処理方法が挙げられる。このようなエッチング処理によって黒鉛の表面に付着した不純物や異物が除去され、黒鉛の表面を活性化することができる。また、黒鉛の表面が粗面化して活性面が増えるため、黒鉛表面に酸素原子を効率よく導入できるようになる。   In a preferred embodiment, before performing the plasma treatment, the surface of the graphite is etched using an inert gas. Specifically, a plasma etching process, a sputter etching process, or the like is performed on graphite in an atmosphere containing an inert gas. A typical example is a processing method in which a plasma etching process is performed in an atmosphere containing an inert gas. Such etching treatment removes impurities and foreign matter adhering to the surface of the graphite, thereby activating the surface of the graphite. Moreover, since the surface of graphite is roughened and the active surface increases, oxygen atoms can be efficiently introduced into the graphite surface.

不活性ガスとしては、アルゴン(Ar)、キセノン(Xe)、ヘリウム(He)、クリプトン(Kr)などの希ガスを適宜採用し得る。なかでもArの使用が好ましい。エッチング処理時間としては、概ね1分以上(例えば1分〜30分、例えば5分以上、典型的には5分〜10分)であるとよい。処理時間が短すぎると、上記エッチング処理による酸素原子の結合効率向上効果が不十分になる場合があり、一方、処理時間が長すぎると、上記酸素原子の結合効率向上効果が鈍化傾向になるため、メリットがあまりない。不活性ガス流量としては、概ね100ml/min〜200ml/minが好ましい。   As the inert gas, a rare gas such as argon (Ar), xenon (Xe), helium (He), or krypton (Kr) can be appropriately employed. Of these, the use of Ar is preferable. The etching treatment time is preferably about 1 minute or longer (for example, 1 minute to 30 minutes, for example, 5 minutes or longer, typically 5 minutes to 10 minutes). If the treatment time is too short, the effect of improving the bonding efficiency of oxygen atoms by the etching process may be insufficient. On the other hand, if the treatment time is too long, the effect of improving the bonding efficiency of oxygen atoms tends to slow down. There is not much merit. The inert gas flow rate is preferably about 100 ml / min to 200 ml / min.

<ペースト調製工程>
ペースト調製工程は、負極活物質層形成用ペーストを調製する工程である。ここに開示される負極活物質層形成用ペーストは、上記黒鉛とCMCと該黒鉛およびCMCを分散させるための水系溶媒とを主体に構成される材料である。上記CMCは、負極活物質層形成用ペーストの水系溶媒中に浮遊して該ペーストを増粘させる機能がある。また、上記黒鉛は、前述した酸素プラズマ処理が施され、酸素原子が結合した親水性表面を有している。すなわち、黒鉛表面に結合した酸素原子は、C−O結合(典型的には空気中の水分と反応してC−OHとなり得る。)またはC=O結合の態様で黒鉛表面に存在するため、C−O結合およびC=O結合の電荷の偏り(極性)に起因して黒鉛に親水性表面が発現する。
<Paste preparation process>
The paste preparation step is a step of preparing a negative electrode active material layer forming paste. The negative electrode active material layer forming paste disclosed herein is a material mainly composed of the graphite, CMC, and an aqueous solvent for dispersing the graphite and CMC. The CMC has a function of floating in the aqueous solvent of the negative electrode active material layer forming paste and thickening the paste. Further, the graphite has a hydrophilic surface to which oxygen atoms are bonded by the oxygen plasma treatment described above. That is, oxygen atoms bonded to the graphite surface are present on the graphite surface in the form of C—O bonds (which can typically react with moisture in the air to become C—OH) or C═O bonds. A hydrophilic surface appears in graphite due to the charge bias (polarity) of C—O bonds and C═O bonds.

ここで開示される負極活物質層形成用ペーストに用いられる上記黒鉛は、X線光電子分光法により求められる黒鉛表面上のC−C結合とC−O結合とC=O結合の総量を100%とした場合に、C−O結合およびC=O結合の合計割合(表面親水性基率)が35.1%〜38.6%である。   The graphite used in the negative electrode active material layer forming paste disclosed herein is 100% of the total amount of C—C bonds, C—O bonds, and C═O bonds on the graphite surface determined by X-ray photoelectron spectroscopy. In this case, the total ratio of C—O bonds and C═O bonds (surface hydrophilic group ratio) is 35.1% to 38.6%.

ここで、X線光電子分光法(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)は、試料表面にX線を照射し、放出された光電子のエネルギーを測定することで、試料表面の構成元素とその電子状態を分析する方法である。XPSで得られるスペクトルは、物質固有のパターンと物質量に比例したピーク強度を示すため、物質の定性および定量的な分析が可能である。かかるXPSを用いて黒鉛表面上のC−C結合とC−O結合とC=O結合を定量的に分析し、C−C結合とC−O結合とC=O結合の総量を100%とした場合の、C−O結合およびC=O結合の合計割合を算出することで、黒鉛表面の親水性官能基(C−O基およびC=O基)の存在割合の指標とすることができる。   Here, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) irradiates the sample surface with X-rays and measures the energy of the emitted photoelectrons to determine the constituent elements and the electronic state of the sample surface. It is a method of analysis. Since a spectrum obtained by XPS shows a pattern specific to a substance and a peak intensity proportional to the quantity of the substance, qualitative and quantitative analysis of the substance is possible. Using such XPS, the C—C bond, C—O bond and C═O bond on the graphite surface are quantitatively analyzed, and the total amount of C—C bond, C—O bond and C═O bond is 100%. In this case, by calculating the total ratio of C—O bonds and C═O bonds, it can be used as an index of the abundance ratio of hydrophilic functional groups (C—O groups and C═O groups) on the graphite surface. .

ここで開示される黒鉛は、上記X線光電子分光法により求められる黒鉛表面上のC−C結合とC−O結合とC=O結合の総量を100%とした場合に、C−O結合およびC=O結合の合計割合(表面親水性基率)が35.1%〜38.6%であることが適当である。表面親水性基率が35.1%〜38.6%となるように黒鉛に親水性表面を付与することによって、黒鉛が水系溶媒に馴染みやすくなる。そのため、負極活物質層形成用ペーストの調製時に、黒鉛に水系溶媒が優先的に付着することで、黒鉛にCMCが吸着されにくくなる。これにより、未吸着で負極活物質層形成用ペーストの水系溶媒中に浮遊するCMC量が増えるため、少量のCMCでも十分なペースト粘度を発現することが可能になる。   The graphite disclosed here has a C—O bond and a C—O bond when the total amount of C—C bond, C—O bond and C═O bond on the graphite surface determined by the X-ray photoelectron spectroscopy is 100%. The total proportion of C═O bonds (surface hydrophilic group ratio) is suitably 35.1% to 38.6%. By imparting a hydrophilic surface to the graphite so that the surface hydrophilic group ratio is 35.1% to 38.6%, the graphite is easily adapted to the aqueous solvent. Therefore, when the negative electrode active material layer forming paste is prepared, the aqueous solvent preferentially adheres to graphite, so that CMC is hardly adsorbed on graphite. As a result, the amount of CMC that is unadsorbed and floats in the aqueous solvent of the negative electrode active material layer forming paste increases, so that a sufficient paste viscosity can be expressed even with a small amount of CMC.

CMCの吸着抑制の観点からは、上記表面親水性基率が、概ね35.5%以上が好ましく、36%以上がより好ましく、37%以上が特に好ましい。その一方で、上記表面親水性基率が大きすぎる黒鉛は、親水性官能基(C−O基およびC=O基)によって電荷担体(ここではリチウムイオン)の挿入脱離が阻害されるため、反応抵抗が上昇する場合があり得る。反応抵抗増加を抑制する観点からは、上記C−O結合およびC=O結合の合計割合が、38.6%以下であることが好ましく、38%以下(例えば37.8%以下)が特に好ましい。   From the viewpoint of suppressing adsorption of CMC, the surface hydrophilic group ratio is preferably 35.5% or more, more preferably 36% or more, and particularly preferably 37% or more. On the other hand, since the surface hydrophilic group ratio is too large, insertion / extraction of charge carriers (here, lithium ions) is inhibited by hydrophilic functional groups (C—O group and C═O group). The reaction resistance may increase. From the viewpoint of suppressing an increase in reaction resistance, the total ratio of the C—O bond and the C═O bond is preferably 38.6% or less, and particularly preferably 38% or less (eg, 37.8% or less). .

負極活物質層形成用ペースト中のCMCの含有量としては、負極活物質層形成用ペーストの全固形分(水系溶媒を除く固形分全体)を100質量%とした場合に、概ね0.48質量%〜0.53質量%(好ましくは0.48質量%〜0.51質量%)にすることが適当である。本発明の態様によれば、黒鉛表面の表面親水性基率を35.1%以上とすることで、0.48質量%〜0.53質量%であるような少量のCMCでも、負極活物質層形成用ペーストの粘度を有効に高めることができる。CMCの量が少なすぎると、ペースト粘度が十分に上昇せず、ハンドリングや安定性、塗工性や塗膜の均一性などが損なわれ、種々の不具合を引き起こす要因になり得る。その一方、CMCの量が多すぎると、CMCは抵抗成分として働くため、電池の内部抵抗が上昇する場合があり得る。   The content of CMC in the negative electrode active material layer forming paste is approximately 0.48 mass when the total solid content of the negative electrode active material layer forming paste (the total solid content excluding the aqueous solvent) is 100 mass%. % To 0.53 mass% (preferably 0.48 mass% to 0.51 mass%) is appropriate. According to the aspect of the present invention, by setting the surface hydrophilic group ratio of the graphite surface to 35.1% or more, even with a small amount of CMC such as 0.48% by mass to 0.53% by mass, the negative electrode active material The viscosity of the layer forming paste can be effectively increased. If the amount of CMC is too small, the viscosity of the paste is not sufficiently increased, and handling, stability, coating property, coating film uniformity and the like are impaired, which may cause various problems. On the other hand, if the amount of CMC is too large, CMC works as a resistance component, and thus the internal resistance of the battery may increase.

ここで開示される負極活物質層形成用ペーストは、せん断速度1s−1のときの粘度が6440mPa・s〜9500mPa・s(好ましくは6500mPa・s〜9000mPa・s、より好ましくは7000mPa・s〜8500mPa・s、特に好ましくは7500mPa・s〜8500mPa・s)である。典型的には、上記粘度は、市販のレオメータにより、負極活物質層形成用ペーストをせん断速度1s−1の条件でせん断して測定した粘度である。ここで開示される負極活物質層形成用ペーストは、6440mPa・s〜9500mPa・sであるような粘度を有することにより、該ペーストを負極集電体に付与する際に好適な安定性および塗工性を示す。 The negative electrode active material layer forming paste disclosed here has a viscosity of 6440 mPa · s to 9500 mPa · s (preferably 6500 mPa · s to 9000 mPa · s, more preferably 7000 mPa · s to 8500 mPa · s) at a shear rate of 1 s −1. S, particularly preferably 7500 mPa · s to 8500 mPa · s). Typically, the viscosity is a viscosity measured by using a commercially available rheometer to shear the negative electrode active material layer forming paste at a shear rate of 1 s −1 . The paste for forming a negative electrode active material layer disclosed herein has a viscosity of 6440 mPa · s to 9500 mPa · s, so that stability and coating suitable for applying the paste to the negative electrode current collector are provided. Showing gender.

すなわち、せん断速度1s−1における粘度を所定値以上とした負極活物質層形成用ペーストは、静置時(攪拌等の操作を行わずに常温で静置した際)の安定性に優れるため、該ペーストを負極集電体に付与した際、ペースト中の固形分が沈降することなく良好な分散状態を維持し得る。そのため、ペースト中の固形分が沈降することによる種々の不具合(例えば負極活物質やバインダの偏在、それに伴う内部抵抗の増加や負極活物質層と負極集電体との密着性の低下等)を防止することができる。 That is, the negative electrode active material layer forming paste having a viscosity at a shear rate of 1 s −1 having a predetermined value or more is excellent in stability at the time of standing (when left at room temperature without performing an operation such as stirring). When the paste is applied to the negative electrode current collector, a good dispersion state can be maintained without the solid content in the paste precipitating. For this reason, various problems caused by the solid content in the paste being settled (for example, uneven distribution of the negative electrode active material and binder, increase in internal resistance, and decrease in adhesion between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector). Can be prevented.

また、せん断速度1s−1における粘度を所定値以下とした負極活物質層形成用ペーストは、流動性が高く、塗工性が良好である。そのため、該ペーストを負極集電体に塗工した際、塗工面にスジや厚みムラが生じることを防止することができる。すなわち、上記構成によると、ペーストの安定性および塗工性が良好であるので、塗工不良の発生を回避しつつ、負極活物質層が負極集電体から剥がれ難く、内部抵抗のより低い高性能な負極を形成することができる。 Moreover, the negative electrode active material layer forming paste having a viscosity at a shear rate of 1 s −1 of a predetermined value or less has high fluidity and good coatability. Therefore, when the paste is applied to the negative electrode current collector, streaks and thickness unevenness can be prevented from occurring on the coated surface. That is, according to the above configuration, since the paste has good stability and coating properties, the negative electrode active material layer is difficult to peel off from the negative electrode current collector while avoiding the occurrence of poor coating, and the internal resistance is higher. A high performance negative electrode can be formed.

負極活物質層形成用ペーストに用いられる水系溶媒としては、従来のこの種のペースト材料に用いられているものを特に制限なく使用することができる。典型的には、水または水を主体とする混合溶媒が好ましく用いられる。かかる混合溶媒を構成する水以外の溶媒成分としては、水と均一に混合し得る有機溶媒(低級アルコール、低級ケトン等)の一種または二種以上を適宜選択して用いることができる。例えば、該水系溶媒の80質量%以上(より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、特に好ましくは98質量%以上)が水である水系溶媒の使用が好ましい。特に好ましい例として、実質的に水からなる水系溶媒が挙げられる。   As the aqueous solvent used in the negative electrode active material layer forming paste, those used in conventional paste materials of this type can be used without particular limitation. Typically, water or a mixed solvent mainly composed of water is preferably used. As a solvent component other than water constituting such a mixed solvent, one or more organic solvents (lower alcohol, lower ketone, etc.) that can be uniformly mixed with water can be appropriately selected and used. For example, it is preferable to use an aqueous solvent in which 80% by mass or more (more preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, particularly preferably 98% by mass or more) of the aqueous solvent is water. A particularly preferred example is an aqueous solvent substantially consisting of water.

負極活物質層形成用ペーストは、本発明の目的を達成し得る限りにおいて、バインダとして機能し得る水に分散する種々のポリマー材料を含ませることができる。バインダとして機能し得る水に分散するポリマー材料としては、例えば、酢酸ビニル共重合体、スチレンブタジエンブロック共重合体(SBR)、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)、アラビアゴム等のゴム類、または、ポリエチレンオキサイド(PEO)、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−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重含体(PFA)、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)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)等のフッ素系樹脂が例示される。なかでもスチレンブタジエンブロック共重合体(SBR)を好ましく使用し得る。なお、このようなポリマー材料は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。   As long as the object of the present invention can be achieved, the negative electrode active material layer forming paste can contain various polymer materials dispersed in water that can function as a binder. Examples of polymer materials dispersed in water that can function as a binder include vinyl acetate copolymers, styrene butadiene block copolymers (SBR), acrylic acid-modified SBR resins (SBR latex), rubbers such as gum arabic, Or, polyethylene oxide (PEO), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), ethylene-tetrafluoro Examples thereof include fluorine resins such as ethylene copolymer (ETFE). Among these, a styrene butadiene block copolymer (SBR) can be preferably used. In addition, such a polymer material may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

特に限定されるものではないが、負極活物質層形成用ペーストの全固形分(水系溶媒を除く固形分全体)に占める黒鉛の割合は、概ね90質量%以上(例えば90質量%〜99.5質量%)とすることが適当であり、好ましくは95質量%以上であり、さらに好ましくは98質量%以上であり、特に好ましくは98.5質量%以上である。本態様によると、CMCの使用量を従来に比して減らすことができるので、その分、黒鉛の組成比を増やすことができる。黒鉛の組成比を増やすことで、電池の高容量化や高エネルギー密度化が図られる。また、上記固形分全体に占めるバインダの含有割合は、概ね0.1質量%以上(例えば0.1質量%〜1質量%)とすることが適当であり、好ましくは0.5質量%以上(例えば0.5質量%〜0.8質量%)である。   Although not particularly limited, the ratio of graphite to the total solid content (total solid content excluding the aqueous solvent) of the negative electrode active material layer forming paste is approximately 90% by mass or more (eg, 90% by mass to 99.5%). % By mass), preferably 95% by mass or more, more preferably 98% by mass or more, and particularly preferably 98.5% by mass or more. According to this embodiment, since the amount of CMC used can be reduced as compared with the conventional one, the composition ratio of graphite can be increased accordingly. Increasing the composition ratio of graphite can increase the capacity and energy density of the battery. The binder content in the entire solid content is suitably about 0.1% by mass or more (for example, 0.1% by mass to 1% by mass), preferably 0.5% by mass or more ( For example, 0.5 mass% to 0.8 mass%).

負極活物質層形成用ペーストの固形分率としては、概ね40質量%以上とすることが好ましく、例えば40質量%〜70質量%の範囲が適当であり、好ましくは50質量%〜65質量%であり、より好ましくは55質量%〜60質量%である。このような固形分率の範囲内であると、所望の粘度を有する負極活物質層形成用ペーストを好適に調製することができる。   The solid content of the negative electrode active material layer forming paste is preferably about 40% by mass or more, and is preferably in the range of 40% by mass to 70% by mass, preferably 50% by mass to 65% by mass. Yes, more preferably 55% by mass to 60% by mass. When the solid content is within such a range, a negative electrode active material layer-forming paste having a desired viscosity can be suitably prepared.

ここで開示される負極活物質層形成用ペーストは、典型的には上記黒鉛(典型的には粉末状)、CMC、バインダおよび水系溶媒を混練することによって調製することができる。好ましくは、まず、黒鉛粉末とCMCと水系溶媒とを混合した後、さらにバインダを投入して混練するとよい。水系溶媒は複数回に分けて少量ずつ投入してもよい。該混練に用いる装置は特に限定するものではないが、例えば、プラネタリーミキサー、ディスパー、ボールミル、ニーダ等の押出式混練機、ミキサー等が挙げられる。このような手順で各種ペースト材料を混合し、相互に練り合わせることにより、前述した粘度を有する負極活物質層形成用ペーストを好適に調製することができる。   The negative electrode active material layer forming paste disclosed here can be typically prepared by kneading the above graphite (typically in powder form), CMC, a binder and an aqueous solvent. Preferably, first, graphite powder, CMC, and an aqueous solvent are mixed, and then a binder is further added and kneaded. The aqueous solvent may be added in small portions in a plurality of times. The apparatus used for the kneading is not particularly limited, and examples thereof include a planetary mixer, an extrusion kneader such as a disper, a ball mill, and a kneader, and a mixer. By mixing various paste materials in such a procedure and kneading them together, the negative electrode active material layer forming paste having the aforementioned viscosity can be suitably prepared.

<負極形成工程>
負極形成工程は、負極活物質層形成用ペーストを負極集電体に付与して該負極集電体上に負極活物質層を形成する工程である。負極活物質層形成用ペーストを集電体に付与する操作は、従来の一般的なリチウムイオン二次電池用負極を作製する場合と同様にして行うことができる。例えば、適当な塗工装置(ダイコーター、スリットコーター、コンマコーター等)を使用して、上記負極集電体に所定量の上記負極活物質層形成用ペーストを均一な厚さに塗工する。その後、乾燥炉で負極活物質層形成用ペースト中の水系溶媒を揮発させることによって、負極活物質層形成用ペースト中の水系溶媒を除去する。負極活物質層形成用ペーストから水系溶媒を除去することによって、負極活物質層が形成される。このようにして、負極集電体上に負極活物質層が形成された負極(負極シート)を得ることができる。なお、乾燥後、必要に応じて適当なプレス処理(例えばロールプレス処理)を施すことによって、負極活物質層の厚みや密度を適宜調整することができる。負極活物質層形成用ペーストの塗布量(目付量)は、片面あたり約5mg/cm(固形分基準)以下とすることが好ましく、4mg/cm以下がさらに好ましい。
<Negative electrode forming step>
The negative electrode forming step is a step of forming a negative electrode active material layer on the negative electrode current collector by applying a negative electrode active material layer forming paste to the negative electrode current collector. The operation of applying the negative electrode active material layer forming paste to the current collector can be performed in the same manner as in the case of producing a conventional negative electrode for a lithium ion secondary battery. For example, using a suitable coating apparatus (a die coater, a slit coater, a comma coater, etc.), a predetermined amount of the negative electrode active material layer forming paste is applied to the negative electrode current collector to a uniform thickness. Then, the aqueous solvent in the negative electrode active material layer forming paste is removed by volatilizing the aqueous solvent in the negative electrode active material layer forming paste in a drying furnace. The negative electrode active material layer is formed by removing the aqueous solvent from the negative electrode active material layer forming paste. Thus, a negative electrode (negative electrode sheet) in which a negative electrode active material layer is formed on a negative electrode current collector can be obtained. In addition, after drying, the thickness and density of a negative electrode active material layer can be suitably adjusted by performing an appropriate press process (for example, roll press process) as needed. The coating amount (weight per unit area) of the negative electrode active material layer forming paste is preferably about 5 mg / cm 2 (solid basis) or less per side, more preferably 4 mg / cm 2 or less.

このようにして、負極集電体上に黒鉛とCMCとを含む負極活物質層が保持された構成を有する負極(負極シート)を得ることができる。かかる負極は、負極活物質層中のCMC量が従来に比して少なく、より高性能であることから、種々の形態の電池の構成要素または該電池に内蔵される電極体の構成要素として好ましく利用され得る。   Thus, a negative electrode (negative electrode sheet) having a configuration in which a negative electrode active material layer containing graphite and CMC is held on the negative electrode current collector can be obtained. Such a negative electrode is preferable as a component of various types of batteries or a component of an electrode body incorporated in the battery because the amount of CMC in the negative electrode active material layer is smaller than that of the conventional and higher performance. Can be used.

例えば、ここに開示されるいずれかの方法により得られた負極と、正極と、該正負極間に配置される電解質と、典型的には正負極間を離隔するセパレータ(固体状またはゲル状の電解質を用いた電池では省略され得る。)と、を備えるリチウムイオン二次電池の構成要素として好ましく使用され得る。かかる電池を構成する外容器の構造(例えば金属製の筐体やラミネートフィルム構造物)やサイズ、あるいは正負極集電体を主構成要素とする電極体の構造(例えば捲回構造や積層構造)等について特に制限はない。   For example, a negative electrode obtained by any of the methods disclosed herein, a positive electrode, an electrolyte disposed between the positive and negative electrodes, and a separator (solid or gel-like) that typically separates the positive and negative electrodes. It can be omitted in a battery using an electrolyte.) And can be preferably used as a component of a lithium ion secondary battery. Structure (for example, metal casing or laminate film structure) and size of an outer container constituting such a battery, or structure of an electrode body (for example, a wound structure or a laminated structure) having a positive / negative electrode current collector as a main component There is no particular restriction on the etc.

ここに開示される方法により得られた負極を備えるリチウムイオン二次電池を構成するその他の材料および部材自体は、従来同種の電池に備えられるものと同様でよく、特に制限はない。以下、図2および図3に示す模式図を参照しつつ、その他の構成要素について説明する。図2は本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100の断面図である。図3は、当該リチウムイオン二次電池100に内装される電極体40を示す図である。このリチウムイオン二次電池100は、負極(負極シート)60として、上述した方法を適用して製造された負極(負極シート)60が用いられている。   Other materials and members constituting the lithium ion secondary battery including the negative electrode obtained by the method disclosed herein may be the same as those conventionally used for the same type of battery, and are not particularly limited. Hereinafter, other components will be described with reference to the schematic diagrams shown in FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a cross-sectional view of a lithium ion secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing an electrode body 40 housed in the lithium ion secondary battery 100. In the lithium ion secondary battery 100, a negative electrode (negative electrode sheet) 60 manufactured by applying the above-described method is used as the negative electrode (negative electrode sheet) 60.

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100は、図2に示すような扁平な角形の電池ケース(即ち外装容器)20に構成されている。リチウムイオン二次電池100は、図2および図3に示すように、扁平形状の捲回電極体40が、液状電解質(電解液)80とともに、電池ケース20に収容されている。   A lithium ion secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention is configured in a flat rectangular battery case (that is, an exterior container) 20 as shown in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, in the lithium ion secondary battery 100, a flat wound electrode body 40 is housed in a battery case 20 together with a liquid electrolyte (electrolytic solution) 80.

電池ケース20は、一端(電池100の通常の使用状態における上端部に相当する。)に開口部を有する箱形(すなわち有底直方体状)のケース本体21と、その開口部に取り付けられて該開口部を塞ぐ矩形状プレート部材からなる蓋体(封口板)22とから構成される。電池ケース20の材質は、従来のリチウムイオン二次電池で使用されるものと同じであればよく、特に制限はない。軽量で熱伝導性の良い金属材料を主体に構成された電池ケース20が好ましく、このような金属製材料としてアルミニウム等が例示される。   The battery case 20 has a box-shaped (that is, a bottomed rectangular parallelepiped) case body 21 having an opening at one end (corresponding to an upper end portion in a normal use state of the battery 100), and is attached to the opening. It is comprised from the cover body (sealing board) 22 which consists of a rectangular-shaped plate member which plugs up an opening part. The material of the battery case 20 may be the same as that used in the conventional lithium ion secondary battery, and is not particularly limited. A battery case 20 mainly composed of a lightweight and highly heat conductive metal material is preferable, and aluminum or the like is exemplified as such a metal material.

図2に示すように、蓋体22には外部接続用の正極端子23および負極端子24が形成されている。蓋体22の両端子23、24の間には、電池ケース20の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように構成された薄肉の安全弁30と、注液口32が形成されている。なお、図2では、当該注液口32が注液後に封止材33によって封止されている。   As shown in FIG. 2, a positive terminal 23 and a negative terminal 24 for external connection are formed on the lid 22. A thin safety valve 30 configured to release the internal pressure when the internal pressure of the battery case 20 rises above a predetermined level and a liquid injection port 32 are formed between both terminals 23 and 24 of the lid 22. Has been. In FIG. 2, the liquid injection port 32 is sealed with a sealing material 33 after the liquid injection.

捲回電極体40は、図3に示すように、長尺なシート状正極(正極シート50)と、該正極シート50と同様の長尺シート状負極(負極シート60)とを計二枚の長尺シート状セパレータ(セパレータ72、74)とを備えている。   As shown in FIG. 3, the wound electrode body 40 includes a long sheet-like positive electrode (positive electrode sheet 50) and a long sheet-like negative electrode (negative electrode sheet 60) similar to the positive electrode sheet 50 in total. Long sheet separators (separators 72 and 74).

正極シート50は、帯状の正極集電体52と正極活物質層53とを備えている。正極集電体52には、例えば、正極に適する金属箔が好適に使用され得る。この実施形態では、正極集電体52として、アルミニウム箔が用いられている。正極集電体52の幅方向片側の縁部に沿って未塗工部51が設定されている。図示例では、正極活物質層53は、正極集電体52に設定された未塗工部51を除いて、正極集電体52の両面に保持されている。正極活物質層53には、正極活物質粒子と導電材とバインダが含まれている。   The positive electrode sheet 50 includes a strip-shaped positive electrode current collector 52 and a positive electrode active material layer 53. For the positive electrode current collector 52, for example, a metal foil suitable for the positive electrode can be suitably used. In this embodiment, an aluminum foil is used as the positive electrode current collector 52. An uncoated portion 51 is set along an edge on one side in the width direction of the positive electrode current collector 52. In the illustrated example, the positive electrode active material layer 53 is held on both surfaces of the positive electrode current collector 52 except for the uncoated portion 51 set on the positive electrode current collector 52. The positive electrode active material layer 53 includes positive electrode active material particles, a conductive material, and a binder.

正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な材料が用いられ、従来からリチウムイオン二次電池に用いられる物質(例えば層状構造の酸化物やスピネル構造の酸化物)の一種または二種以上を特に限定することなく使用される。例えば、リチウムニッケル系複合酸化物、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムマンガン系複合酸化物等のリチウム含有遷移金属酸化物が挙げられる。   As the positive electrode active material, a material capable of occluding and releasing lithium ions is used, and one or more of materials conventionally used in lithium ion secondary batteries (for example, oxides having a layered structure or oxides having a spinel structure) are used. Are used without any particular limitation. Examples thereof include lithium-containing transition metal oxides such as lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, and lithium manganese composite oxide.

正極活物質層53は、例えば、上述した正極活物質粒子と導電材とバインダを溶媒に混ぜ合わせた正極活物質層形成用ペーストを作製し、正極集電体52に塗工(塗布および乾燥)させ、圧延することによって形成されている。この際、正極活物質層形成用ペーストの溶媒としては、水系溶媒および非水系溶媒(例えばN‐メチルピロリドン(NMP))の何れも使用可能である。導電材としては、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。導電材としては、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(AB)、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。バインダとしては、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)などのポリマーを好ましく採用することができる。   The positive electrode active material layer 53 is prepared by, for example, preparing a positive electrode active material layer forming paste in which the above-described positive electrode active material particles, a conductive material, and a binder are mixed in a solvent, and applying (coating and drying) the positive electrode current collector 52. And is formed by rolling. At this time, as the solvent for the positive electrode active material layer forming paste, both an aqueous solvent and a non-aqueous solvent (for example, N-methylpyrrolidone (NMP)) can be used. Examples of the conductive material include carbon materials such as carbon powder and carbon fiber. As the conductive material, 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, carbon powders such as various carbon blacks (for example, acetylene black (AB), oil furnace black, graphitized carbon black, carbon black, graphite, ketjen black) and graphite powder can be used. As the binder, polymers such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene chloride (PVdC), and polyacrylonitrile (PAN) can be preferably used.

負極シート60は、図3に示すように、帯状の負極集電体62と負極活物質層63とを備えている。負極集電体62には、例えば、負極に適する金属箔が好適に使用され得る。この実施形態では、負極集電体62には、前述のように帯状の銅箔が用いられている。負極集電体62の幅方向片側には、縁部に沿って未塗工部61が設定されている。負極活物質層63は、負極集電体62に設定された未塗工部61を除いて、負極集電体62の両面に保持されている。負極活物質層63には、前述のように、負極活物質としての黒鉛とCMCとバインダとが含まれている。負極シートの製造方法については、前述したとおりであるので、その説明は省略する。   As shown in FIG. 3, the negative electrode sheet 60 includes a strip-shaped negative electrode current collector 62 and a negative electrode active material layer 63. For the negative electrode current collector 62, for example, a metal foil suitable for the negative electrode can be suitably used. In this embodiment, a strip-shaped copper foil is used for the negative electrode current collector 62 as described above. On one side of the negative electrode current collector 62 in the width direction, an uncoated portion 61 is set along the edge. The negative electrode active material layer 63 is held on both surfaces of the negative electrode current collector 62 except for the uncoated portion 61 set on the negative electrode current collector 62. As described above, the negative electrode active material layer 63 contains graphite, CMC, and a binder as the negative electrode active material. Since the method for producing the negative electrode sheet is as described above, the description thereof is omitted.

セパレータ72、74は、図3に示すように、正極シート50と負極シート60とを隔てる部材である。この例では、セパレータ72、74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72、74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。また、かかる樹脂で構成されたシート材の表面に、絶縁性を有する粒子の層をさらに形成してもよい。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。この例では、図3に示すように、負極活物質層63の幅b1は、正極活物質層53の幅a1よりも少し広い。さらにセパレータ72、74の幅c1、c2は、負極活物質層63の幅b1よりも少し広い(c1、c2>b1>a1)。   As shown in FIG. 3, the separators 72 and 74 are members that separate the positive electrode sheet 50 and the negative electrode sheet 60. In this example, the separators 72 and 74 are made of a strip-shaped sheet material having a predetermined width and having a plurality of minute holes. As the separators 72 and 74, for example, a single layer structure separator or a multilayer structure separator made of a porous polyolefin resin can be used. Moreover, you may further form the layer of the particle | grains which have insulation on the surface of the sheet | seat material comprised with this resin. 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). ). In this example, the width b1 of the negative electrode active material layer 63 is slightly wider than the width a1 of the positive electrode active material layer 53, as shown in FIG. Furthermore, the widths c1 and c2 of the separators 72 and 74 are slightly wider than the width b1 of the negative electrode active material layer 63 (c1, c2> b1> a1).

この実施形態では、捲回電極体40は、図3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3に示す例では、正極集電体52の未塗工部51と負極集電体62の未塗工部61は、それぞれセパレータ72、74の両側においてらせん状に露出している。この実施形態では、図2に示すように、未塗工部51の中間部分は、寄せ集められ、電池ケース20の内部に配置された電極端子(内部端子)の集電タブ25、26に溶接される。図2中の25a、26aは当該溶接個所を示している。   In this embodiment, the wound electrode body 40 is flatly bent in one direction orthogonal to the winding axis WL, as shown in FIG. In the example shown in FIG. 3, the uncoated portion 51 of the positive electrode current collector 52 and the uncoated portion 61 of the negative electrode current collector 62 are spirally exposed on both sides of the separators 72 and 74, respectively. In this embodiment, as shown in FIG. 2, intermediate portions of the uncoated portion 51 are gathered together and welded to current collecting tabs 25 and 26 of electrode terminals (internal terminals) arranged inside the battery case 20. Is done. Reference numerals 25a and 26a in FIG. 2 indicate the welding locations.

そして、ケース本体21の上端開口部から該本体21内に捲回電極体40が収容され、上記開口部を蓋体22との溶接等により封止する。また、電解液80が注液口32からケース本体21内に配置(注液)される。   Then, the wound electrode body 40 is accommodated in the main body 21 from the upper end opening of the case main body 21, and the opening is sealed by welding with the lid body 22 or the like. Further, the electrolytic solution 80 is disposed (injected) into the case body 21 from the injection port 32.

電解液(非水電解液)80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非水電解液と同様のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液は、典型的には、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する。上記非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン等からなる群から選択された一種または二種以上を用いることができる。また、上記支持塩としては、例えば、LiPF,LiBF,LiAsF,LiCFSO,LiCSO,LiN(CFSO,LiC(CFSO等のリチウム塩を用いることができる。 As the electrolytic solution (non-aqueous electrolytic solution) 80, the same non-aqueous electrolytic solution conventionally used for lithium ion secondary batteries can be used without any particular limitation. Such a nonaqueous electrolytic solution typically has a composition in which a supporting salt is contained in a suitable nonaqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, and the like. One kind or two or more kinds selected from the group can be used. Examples of the supporting salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 and the like. Lithium salts can be used.

その後、注液口32を封止材33によって封止し、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100の組み立てが完成する。ケース20の封止プロセスや電解液の配置(注液)プロセスは、従来のリチウムイオン二次電池の製造で行われている手法と同様でよく、本発明を特徴付けるものではない。このようにして本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100の構築が完成する。   Thereafter, the liquid injection port 32 is sealed with the sealing material 33, and the assembly of the lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment is completed. The sealing process of the case 20 and the placement (injection) process of the electrolytic solution may be the same as the method used in the manufacture of the conventional lithium ion secondary battery, and do not characterize the present invention. In this way, the construction of the lithium ion secondary battery 100 according to this embodiment is completed.

このようにして構築されたリチウムイオン二次電池100は、前述のように負極が少量のCMCを含み、かつ、好適な粘度の負極活物質層形成用ペーストを用いて形成されていることから、優れた電池性能を示すものである。例えば、上記負極を用いて電池を構築することにより、入出力特性に優れる、高エネルギー密度を有する、生産安定性がよい、のうちの少なくとも一つ(好ましくは全部)を満たすチウムイオン二次電池を提供することができる。   In the lithium ion secondary battery 100 constructed in this way, the negative electrode includes a small amount of CMC as described above, and is formed using a negative electrode active material layer forming paste having a suitable viscosity. It shows excellent battery performance. For example, by constructing a battery using the negative electrode, a lithium ion secondary battery satisfying at least one (preferably all) of excellent input / output characteristics, high energy density, and good production stability. Can be provided.

以下、本発明に関する試験例につき説明するが、本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。   Hereinafter, although the test example regarding this invention is demonstrated, it is not intending to limit this invention to what is shown to this specific example.

≪試験例1≫
本例では、黒鉛の表面に酸素原子が結合した黒鉛およびCMCを用いて負極活物質層形成用ペーストを調製した。そして、該負極活物質層形成用ペーストの粘度を評価した。以下、具体的な方法を示す。
<< Test Example 1 >>
In this example, a negative electrode active material layer forming paste was prepared using graphite and CMC having oxygen atoms bonded to the surface of graphite. Then, the viscosity of the negative electrode active material layer forming paste was evaluated. A specific method will be described below.

<黒鉛表面の親水化処理>
黒鉛粉末(平均粒径20μm)を用意し、その表面をArエッチングにより改質した後、酸素雰囲気下でプラズマ処理を行うことにより、黒鉛の表面を親水化処理した。黒鉛のプラズマ処理は、一般的なプラズマ処理装置を用いて行った。ここで例1〜10では、黒鉛の表面に結合した酸素原子の量が異なる。黒鉛の表面に結合した酸素原子の量は、Arエッチング時間、酸素プラズマ処理時間およびチャンバ内のガス圧力を変えることにより制御した。なお、例10では、酸素プラズマ処理を行っていない黒鉛をそのまま使用した。
<Hydrophilic treatment of graphite surface>
A graphite powder (average particle size 20 μm) was prepared, the surface was modified by Ar etching, and then the surface of graphite was hydrophilized by performing plasma treatment in an oxygen atmosphere. The plasma treatment of graphite was performed using a general plasma treatment apparatus. Here, in Examples 1 to 10, the amount of oxygen atoms bonded to the surface of graphite is different. The amount of oxygen atoms bound to the surface of the graphite was controlled by changing the Ar etching time, the oxygen plasma processing time, and the gas pressure in the chamber. In Example 10, graphite not subjected to oxygen plasma treatment was used as it was.

各例の黒鉛表面をX線光電子分光法(XPS)にて測定し、黒鉛表面上のC−C結合とC−O結合とC=O結合を定量分析した。結果を表1に示す。表1の「表面親水性基率」蘭には、XPSにより求められた黒鉛表面上のC−C結合とC−O結合とC=O結合の総量を100%とした場合の、C−O結合およびC=O結合の合計割合を示してある。なお、XPSの測定条件および測定装置は以下の通りである。
測定装置:走査型X線光電子分光分析器(u−XPS)QuanteraII(アルバック・ファイ株式会社製)
使用X線源:mono−AlKα線(1486.6eV)
光電子取り出し角:35°
X線ビーム径:約100μm
中和銃条件:1.0V、20μA
The graphite surface of each example was measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the C—C bond, C—O bond, and C═O bond on the graphite surface were quantitatively analyzed. The results are shown in Table 1. The “surface hydrophilic group ratio” in Table 1 shows C—O when the total amount of C—C bonds, C—O bonds and C═O bonds on the graphite surface determined by XPS is 100%. The total proportion of bonds and C═O bonds is shown. The XPS measurement conditions and measurement apparatus are as follows.
Measuring apparatus: Scanning X-ray photoelectron spectrometer (u-XPS) Quantera II (manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd.)
X-ray source used: mono-AlKα ray (1486.6 eV)
Photoelectron extraction angle: 35 °
X-ray beam diameter: about 100 μm
Neutralizing gun conditions: 1.0 V, 20 μA

Figure 0006233653
Figure 0006233653

<負極活物質層形成用ペーストの調製>
各例の黒鉛粉末と、増粘剤としてのCMCと、バインダとしてのSBRとを、これら材料の質量比率が98.8:0.5:0.7となるように水で混練し、負極活物質層形成用ペーストを調製した。負極活物質層形成用ペーストの固形分率は、58質量%となるように調節した。得られた負極活物質層形成用ペーストの粘度を、市販されるレオメータ(東機産業株式会社製:RE115H)を用い、液温を25℃に調整してからせん断速度1s−1にて測定した。結果を表1および図4に示す。図4は表面親水性基率とペースト粘度との関係を示すグラフである。
<Preparation of negative electrode active material layer forming paste>
The graphite powder of each example, CMC as a thickener, and SBR as a binder were kneaded with water so that the mass ratio of these materials was 98.8: 0.5: 0.7, and the negative electrode active A material layer forming paste was prepared. The solid content rate of the negative electrode active material layer forming paste was adjusted to 58 mass%. The viscosity of the obtained negative electrode active material layer forming paste was measured at a shear rate of 1 s −1 after adjusting the liquid temperature to 25 ° C. using a commercially available rheometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd .: RE115H). . The results are shown in Table 1 and FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the surface hydrophilic group ratio and the paste viscosity.

表1および図4に示すように、黒鉛の表面親水性基率が増えるに従いペースト粘度は増大傾向となった。表面親水性基率が増えるほど、黒鉛に吸着するCMC量が減るため、その分、負極活物質層形成用ペースト中に浮遊するCMC量が増え、該ペーストの粘度が有効に上昇したものと推測される。ここで供試した負極活物質層形成用ペーストの場合、表面親水性基率を35.1%〜38.6%とすることによって、6440mPa・s〜9500mPa・sという良好なペースト粘度を達成できた。特に表面親水性基率を36.8%〜37.8%とすることによって、7300mPa・s〜8700mPa・sという極めて良好なペースト粘度を達成できた。この結果から、表面親水性基率を35.1%〜38.6%とすることによって、少量のCMCでも好適なペースト粘度を実現し得ることが確認された。   As shown in Table 1 and FIG. 4, the paste viscosity tended to increase as the surface hydrophilic group ratio of graphite increased. As the surface hydrophilic group ratio increases, the amount of CMC adsorbed on the graphite decreases. Therefore, the amount of CMC floating in the negative electrode active material layer forming paste increases, and the viscosity of the paste is effectively increased. Is done. In the case of the negative electrode active material layer forming paste tested here, a favorable paste viscosity of 6440 mPa · s to 9500 mPa · s can be achieved by setting the surface hydrophilic group ratio to 35.1% to 38.6%. It was. In particular, by setting the surface hydrophilic group ratio to 36.8% to 37.8%, an extremely good paste viscosity of 7300 mPa · s to 8700 mPa · s could be achieved. From this result, it was confirmed that a suitable paste viscosity can be achieved even with a small amount of CMC by setting the surface hydrophilic group ratio to 35.1% to 38.6%.

≪試験例2≫
本例では、上述した例1〜10の負極活物質層形成用ペースト調製過程において、粘度8000mPa・sを実現するのに最低限必要なCMCを添加して負極活物質層形成用ペーストを調製した。具体的には、表2に示すように、CMCの添加量を0.48質量%〜0.63質量%の間で異ならせて負極活物質層形成用ペーストを調製した。各例のペーストの粘度は8000mPa・sで一定とした。そして、各例の負極活物質層形成用ペーストを用いてリチウムイオン二次電池を構築し、該電池のIV抵抗を評価した。
<< Test Example 2 >>
In this example, the negative electrode active material layer forming paste was prepared by adding the minimum CMC necessary to achieve a viscosity of 8000 mPa · s in the above-described negative electrode active material layer forming paste preparation processes of Examples 1 to 10. . Specifically, as shown in Table 2, the negative electrode active material layer forming paste was prepared by varying the amount of CMC added between 0.48 mass% and 0.63 mass%. The viscosity of the paste in each example was constant at 8000 mPa · s. And the lithium ion secondary battery was constructed | assembled using the paste for negative electrode active material layer formation of each example, and IV resistance of this battery was evaluated.

Figure 0006233653
Figure 0006233653

<負極シートの作製>
負極シートは次のようにして作製した。各例の負極活物質層形成用ペーストを、銅箔(負極集電体)上に塗布し、乾燥させて負極活物質層を形成した。次いで、負極活物質層を圧延して負極シートを作製した。
<Preparation of negative electrode sheet>
The negative electrode sheet was produced as follows. The negative electrode active material layer forming paste of each example was applied on a copper foil (negative electrode current collector) and dried to form a negative electrode active material layer. Next, the negative electrode active material layer was rolled to prepare a negative electrode sheet.

<正極シートの作製>
正極シートは次のようにして作製した。正極活物質としてのLiNi1/3Co1/3Mn1/3粉末と、導電材としてのABと、バインダとしてのPVdFとを、これら材料の質量比率が93:4:3となるようにNMPで混練し、正極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストを、アルミニウム箔(正極集電体)上に塗布し、乾燥させて正極活物質層を形成した。次いで、該正極活物質層を圧延して正極シートを作製した。
<Preparation of positive electrode sheet>
The positive electrode sheet was produced as follows. LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 powder as the positive electrode active material, AB as the conductive material, and PVdF as the binder so that the mass ratio of these materials becomes 93: 4: 3. Was kneaded with NMP to prepare a positive electrode active material layer forming paste. This paste was applied onto an aluminum foil (positive electrode current collector) and dried to form a positive electrode active material layer. Next, the positive electrode active material layer was rolled to produce a positive electrode sheet.

<リチウムイオン二次電池の構築>
正極シートおよび負極シートを2枚のセパレータを介して堕円体状に捲回することによって捲回体を作製し、この捲回体を横方向からプレスして押し潰すことによって扁平状の捲回電極体を作製した。該捲回電極体を非水電解液とともに電池ケース(ここでは角型ケースを使用した。)に収容し、電池ケースの開口部を気密に封口した。ここでは、セパレータには、ポリプロピレン(PP)/ポリエチレン(PE)/ポリプロピレン(PP)の三層構造からなる多孔体シートを使用した。また、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネートとを体積比率において、3:3:4で配合し、LiPFを1.1mol溶解させた電解液を使用した。このようにして評価試験用のリチウムイオン二次電池を構築した。
<Construction of lithium ion secondary battery>
A rolled body is produced by winding a positive electrode sheet and a negative electrode sheet into a circular shape through two separators, and is flattened by pressing and rolling the wound body from the lateral direction. An electrode body was produced. The wound electrode body was housed in a battery case (a square case was used here) together with a non-aqueous electrolyte, and the opening of the battery case was hermetically sealed. Here, a porous sheet having a three-layer structure of polypropylene (PP) / polyethylene (PE) / polypropylene (PP) was used as the separator. Further, the volume ratio of ethylene carbonate and dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, 3: 3: blended with 4, using the electrolytic solution of LiPF 6 dissolved 1.1 mol. In this way, a lithium ion secondary battery for evaluation test was constructed.

<IV抵抗の測定>
また、評価試験用のリチウムイオン二次電池について入出力特性を評価するため、ここではIV抵抗を測定した。IV抵抗は、次の手順によって算出した。
手順1:SOC調整にて、SOC60%の充電状態にする。
手順2:手順1の後、0.8Cの電流値で放電して10秒間放電処理する。
ここでは、手順2で測定された測定電流値を、手順2での初期電圧値から10秒時点での電圧値を引いた値である電圧ドロップ値ΔVで除算し、その値をIV抵抗値とした。結果を表2および図5に示す。図5は表面親水性基率とIV抵抗との関係を示すグラフである。なお、表2および図5の「IV抵抗」は、例10のIV抵抗値を100としたときの相対値で示してある。
<Measurement of IV resistance>
Further, in order to evaluate the input / output characteristics of the lithium ion secondary battery for evaluation test, IV resistance was measured here. The IV resistance was calculated by the following procedure.
Procedure 1: The SOC is adjusted to 60% by SOC adjustment.
Procedure 2: After Procedure 1, discharge at a current value of 0.8 C and discharge treatment for 10 seconds.
Here, the measured current value measured in the procedure 2 is divided by the voltage drop value ΔV that is a value obtained by subtracting the voltage value at the time of 10 seconds from the initial voltage value in the procedure 2, and the value is divided into the IV resistance value. did. The results are shown in Table 2 and FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the surface hydrophilic group ratio and the IV resistance. “IV resistance” in Table 2 and FIG. 5 is a relative value when the IV resistance value of Example 10 is 100.

表2および図5に示すように、例4〜例9は、黒鉛の表面親水性基率が35.1%〜38.6%であり、かつ、CMCの添加量が0.48質量%〜0.53質量%に設定されている。かかるサンプルは、例1〜例3、例10に比べてIV抵抗がより低く、電池性能が良好であった。これに対し、例1〜例3、例10は、黒鉛の表面親水性基率が23.3%〜33.6%であり、かつ、CMCの添加量が0.57質量%〜0.63質量%に設定されている。かかるサンプルは、ペースト粘度を上げるべくCMCの添加量を多くする必要があるため、IV抵抗が増大傾向となった。この結果から、黒鉛の表面親水性基率を35.1%〜38.6%とし、かつ、CMCの添加量を0.48質量%〜0.53質量%とすることにより、より高性能な電池を構築し得ることが確認された。   As shown in Table 2 and FIG. 5, in Examples 4 to 9, the surface hydrophilic group ratio of graphite is 35.1% to 38.6%, and the amount of CMC added is 0.48% by mass to It is set to 0.53 mass%. Such samples had lower IV resistance and better battery performance than Examples 1 to 3 and Example 10. In contrast, in Examples 1 to 3 and Example 10, the surface hydrophilic group ratio of graphite is 23.3% to 33.6%, and the amount of CMC added is 0.57% by mass to 0.63. It is set to mass%. In such a sample, the IV resistance tends to increase because it is necessary to increase the amount of CMC added to increase the paste viscosity. From this result, the surface hydrophilic group ratio of graphite is 35.1% to 38.6%, and the addition amount of CMC is 0.48% by mass to 0.53% by mass. It was confirmed that a battery could be constructed.

なお、例8、例9は、黒鉛の表面親水性基率が38.4%〜38.6%であり、かつ、CMCの添加量が0.48質量%に設定されている。かかるサンプルは、CMCの添加量が例4〜例7よりも少ないにもかかわらず、IV抵抗が増大傾向となった。例8、例9では、黒鉛表面に親水性官能基(C‐O基およびC=O基)が多く存在するため、該親水性官能基によりリチウムイオンの挿入脱離が阻害されることで、反応抵抗が上昇したものと推測される。反応抵抗の上昇を抑制する観点からは、黒鉛の表面親水性基率は37.8%以下とすることが好ましい。   In Examples 8 and 9, the surface hydrophilic group ratio of graphite is 38.4% to 38.6%, and the amount of CMC added is set to 0.48% by mass. In such a sample, although the amount of CMC added was smaller than those in Examples 4 to 7, the IV resistance tended to increase. In Examples 8 and 9, since there are many hydrophilic functional groups (C—O groups and C═O groups) on the graphite surface, the insertion and release of lithium ions is inhibited by the hydrophilic functional groups. It is estimated that the reaction resistance has increased. From the viewpoint of suppressing an increase in reaction resistance, the surface hydrophilic group ratio of graphite is preferably 37.8% or less.

また、黒鉛をプラズマ処理するときの処理条件(処理時間、ガス圧力、黒鉛の比表面積等)が表面親水性基率に及ぼす影響を確認するため、以下の試験を行った。   In order to confirm the influence of the treatment conditions (treatment time, gas pressure, specific surface area of graphite, etc.) on plasma surface treatment of graphite on the surface hydrophilic group ratio, the following tests were conducted.

≪試験例3≫
本例では、上述した黒鉛の親水化処理過程において、Arエッチング処理時間および酸素プラズマ処理時間を0分〜30分の間で異ならせて親水化処理を行った。ガス圧力は30Paで一定とした。黒鉛の比表面積は2.5m/gで一定とした。そして、処理後の黒鉛の表面親水性基率を測定した。結果を表3および図6に示す。表3はArエッチング処理時間および酸素プラズマ処理時間を0分〜30分の間で異ならせたときの表面親水性基率を示している。図6は酸素プラズマ処理時間と表面親水性基率との関係を示すグラフである。
<< Test Example 3 >>
In this example, the hydrophilic treatment was performed by varying the Ar etching treatment time and the oxygen plasma treatment time between 0 minutes and 30 minutes in the above-described hydrophilic treatment treatment of graphite. The gas pressure was constant at 30 Pa. The specific surface area of graphite was constant at 2.5 m 2 / g. And the surface hydrophilic group rate of the graphite after a process was measured. The results are shown in Table 3 and FIG. Table 3 shows the surface hydrophilic group ratio when the Ar etching treatment time and the oxygen plasma treatment time are varied between 0 minutes and 30 minutes. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the oxygen plasma treatment time and the surface hydrophilic group ratio.

Figure 0006233653
Figure 0006233653

表3および図6に示すように、Arエッチング処理時間が増えるに従い表面親水性基率は増大傾向を示した。また、酸素プラズマ処理時間が増えるに従い表面親水性基率は増大傾向を示した。ただし、Arエッチング処理時間および酸素プラズマ処理時間の何れにおいても、処理時間が10分を超えると、表面親水性基率は概ね一定値(37.8〜39)に収束することが判った。   As shown in Table 3 and FIG. 6, the surface hydrophilic group ratio tended to increase as the Ar etching treatment time increased. Further, the surface hydrophilic group ratio tended to increase as the oxygen plasma treatment time increased. However, it was found that the surface hydrophilic group ratio converges to a substantially constant value (37.8 to 39) when the treatment time exceeds 10 minutes in both the Ar etching treatment time and the oxygen plasma treatment time.

≪試験例4≫
本例では、上述した黒鉛の親水化処理過程において、Arエッチング処理および酸素プラズマ処理時のガス圧力を10Pa、30Pa、50Paと異ならせて親水化処理を行った。Arエッチング処理時間および酸素プラズマ処理時間はそれぞれ10分で一定とした。黒鉛の比表面積は2.5m/gで一定とした。そして、処理後の黒鉛の表面親水性基率を測定した。結果を表4に示す。
<< Test Example 4 >>
In this example, the hydrophilic treatment was performed by changing the gas pressure during the Ar etching treatment and the oxygen plasma treatment to 10 Pa, 30 Pa, and 50 Pa in the above-described graphite hydrophilization treatment process. The Ar etching treatment time and the oxygen plasma treatment time were fixed at 10 minutes each. The specific surface area of graphite was constant at 2.5 m 2 / g. And the surface hydrophilic group rate of the graphite after a process was measured. The results are shown in Table 4.

Figure 0006233653
Figure 0006233653

表4に示すように、ガス圧力が30Paの場合に表面親水性基率が最大となり、最も酸素原子が結合しやすい処理条件となった。効率よく酸素原子を結合する観点からは、プラズマ処理時のガス圧力は、30±5Paに設定することが望ましい。   As shown in Table 4, when the gas pressure was 30 Pa, the surface hydrophilic group ratio was maximized, and the treatment conditions were such that oxygen atoms were most easily bonded. From the viewpoint of efficiently bonding oxygen atoms, the gas pressure during the plasma treatment is preferably set to 30 ± 5 Pa.

≪試験例5≫
本例では、上述した黒鉛の親水化処理過程において、黒鉛の比表面積を2.5m/g〜4m/gの範囲で異ならせて親水化処理を行った。Arエッチング処理時間および酸素プラズマ処理時間はそれぞれ10分で一定とした。ガス圧力は30Paで一定とした。そして、処理後の黒鉛の表面親水性基率を測定した。結果を図7に示す。図7は黒鉛の比表面積と表面親水性基率との関係を示すグラフである。
<< Test Example 5 >>
In this example, the hydrophilic process of the graphite described above, the specific surface area of graphite varied in the range of 2.5m 2 / g~4m 2 / g was subjected to a hydrophilic treatment. The Ar etching treatment time and the oxygen plasma treatment time were fixed at 10 minutes each. The gas pressure was constant at 30 Pa. And the surface hydrophilic group rate of the graphite after a process was measured. The results are shown in FIG. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the specific surface area of graphite and the surface hydrophilic group ratio.

図7に示すように、黒鉛の比表面積が減少するに従い表面親水性基率は増大傾向を示した。ここで供試した黒鉛の場合、比表面積を3.5m/g以下にすることによって35.1%以上の表面親水性基率を達成できた。効率よく酸素原子を結合する観点からは、黒鉛の比表面積は、3.5m/g以下(例えば2.5m/g〜3.5m/g)にすることが好ましい。 As shown in FIG. 7, the surface hydrophilic group ratio tended to increase as the specific surface area of graphite decreased. In the case of the graphite used here, a surface hydrophilic group ratio of 35.1% or more could be achieved by setting the specific surface area to 3.5 m 2 / g or less. From the viewpoint of coupling efficiently oxygen atom, the specific surface area of graphite is preferably to 3.5 m 2 / g or less (eg 2.5m 2 /g~3.5m 2 / g).

さらに、負極活物質層形成湯ペースト中に浮遊した未吸着のCMCがペースト粘度に及ぼす影響を確認するため、以下の試験を行った。   Further, in order to confirm the effect of unadsorbed CMC suspended in the negative electrode active material layer forming hot water paste on the paste viscosity, the following test was performed.

≪試験例6≫
本例では、前述した例4、例6、例7、例10の負極活物質層形成用ペースト調製過程において、CMCの添加量を0.3質量%、0.5質量%、0.7質量%とそれぞれ異ならせて負極活物質層形成用ペーストを調製した。そして、該ペーストの粘度をせん断速度1s−1にて測定した。また、負極活物質層形成用ペーストを水で希釈した後、超遠心分離機を用いてCMCが吸着した黒鉛を沈降させ、未吸着のCMCが浮遊した上澄み液を採取した。そして、非分散型赤外線式ガス分析により、上澄み液に含まれる未吸着のCMC量を算出した。結果を表5、図8〜図10に示す。図8はCMC添加量と未吸着CMC量との関係を示すグラフである。図9は未吸着CMC量とペースト粘度との関係を示すグラフである。図10はCMC添加量とペースト粘度との関係を示すグラフである。なお、ここでは未吸着のCMC量は、CMC添加量に対する未吸着CMC量の割合(=[未吸着CMC量/CMC添加量]×100)に換算して示してある。
<< Test Example 6 >>
In this example, the amount of CMC added was 0.3% by mass, 0.5% by mass, and 0.7% by mass in the negative electrode active material layer forming paste preparation process of Examples 4, 6, 7, and 10 described above. %, A negative electrode active material layer forming paste was prepared. Then, the viscosity of the paste was measured at a shear rate of 1 s- 1 . Moreover, after diluting the negative electrode active material layer forming paste with water, the graphite on which CMC was adsorbed was precipitated using an ultracentrifuge, and the supernatant liquid on which unadsorbed CMC was suspended was collected. Then, the amount of unadsorbed CMC contained in the supernatant was calculated by non-dispersive infrared gas analysis. The results are shown in Table 5 and FIGS. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the amount of CMC added and the amount of unadsorbed CMC. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the amount of unadsorbed CMC and the paste viscosity. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the amount of CMC added and the paste viscosity. Here, the amount of unadsorbed CMC is shown in terms of the ratio of the amount of unadsorbed CMC to the amount of CMC added (= [unadsorbed CMC amount / CMC added amount] × 100).

Figure 0006233653
Figure 0006233653

表5および図8に示すように、例10、例4、例6、例7の順に、黒鉛の表面親水性基率は増加する。黒鉛の表面親水性基率の増加に従い、未吸着CMC量が増大傾向を示すことが確認された。また、図9に示すように、未吸着CMC量とペースト粘度には一定の相関がある。例えば、CMC添加量が同じ場合、例10、例4、例6、例7の順に、未吸着CMC量が増大するに従い、ペースト粘度が増大傾向を示すことが確認された。さらに、図10に示すように、例10、例4、例6、例7の順に、黒鉛の表面親水性基率の増加に従い、少量のCMCでもペースト粘度が有効に増大することが確認された。このことから、黒鉛に親水性基を付与することによって、好適なペースト粘度を確保しつつCMCの添加量を低減し得ることが確かめられた。   As shown in Table 5 and FIG. 8, the surface hydrophilic group ratio of graphite increases in the order of Example 10, Example 4, Example 6, and Example 7. It was confirmed that the amount of unadsorbed CMC showed an increasing tendency as the surface hydrophilic group ratio of graphite increased. Further, as shown in FIG. 9, there is a certain correlation between the amount of unadsorbed CMC and the paste viscosity. For example, when the CMC addition amount was the same, it was confirmed that the paste viscosity showed an increasing tendency as the amount of unadsorbed CMC increased in the order of Example 10, Example 4, Example 6, and Example 7. Furthermore, as shown in FIG. 10, it was confirmed that the paste viscosity increased effectively even with a small amount of CMC in accordance with the increase in the surface hydrophilic group ratio of graphite in the order of Example 10, Example 4, Example 6, and Example 7. . From this, it was confirmed that by adding a hydrophilic group to graphite, it is possible to reduce the amount of CMC added while ensuring a suitable paste viscosity.

≪試験例7≫
本例では、上述した例4、例6、例7、例10の負極活物質層形成用ペーストを用いて、前述した<負極シートの作製>と同様の手順で負極シートを作製した。ただし、CMCの添加量は、例10、例4、例6、例7の順に、0.7質量%、0.6質量%、0.6質量%、0.5質量%に変更した。また、SBR(バインダ)の含有量は0.7質量%で一定とし、黒鉛とCMCとSBRとの合計質量が100質量%となるように調整した。そして、該負極シートを用いてリチウムイオン二次電池を構築し、電池容量とIV抵抗とを測定した。
<< Test Example 7 >>
In this example, a negative electrode sheet was prepared in the same procedure as described above <Preparation of negative electrode sheet> using the negative electrode active material layer forming pastes of Examples 4, 6, 7, and 10 described above. However, the addition amount of CMC was changed to 0.7 mass%, 0.6 mass%, 0.6 mass%, and 0.5 mass% in the order of Example 10, Example 4, Example 6, and Example 7. The SBR (binder) content was fixed at 0.7% by mass, and the total mass of graphite, CMC and SBR was adjusted to 100% by mass. And the lithium ion secondary battery was constructed | assembled using this negative electrode sheet | seat, and battery capacity and IV resistance were measured.

電池容量の測定は、温度25℃、3.0Vから4.1Vの電圧範囲で、次の手順1〜3にて行った。
手順1:1Cの定電流で3.0Vまで放電し、続いて2時間、定電圧で放電し、10秒間休止する。
手順2:1Cの定電流で4.1Vまで充電し、続いて2.5時間、定電圧で充電し、10秒間休止する。
手順3:0.5Cの定電流で3.0Vまで放電し、続いて2時間、定電圧で放電し、10秒間停止する。
そして、手順3における定電流放電から定電圧放電に至る放電における放電容量(CCCV放電容量)を電池容量とした。
The battery capacity was measured in the following procedures 1 to 3 at a temperature of 25 ° C. and a voltage range of 3.0 V to 4.1 V.
Procedure 1: Discharge to 3.0 V at a constant current of 1 C, then discharge at constant voltage for 2 hours and rest for 10 seconds.
Procedure 2: Charge to 4.1V with a constant current of 1 C, then charge at a constant voltage for 2.5 hours and rest for 10 seconds.
Procedure 3: Discharge to 3.0 V at a constant current of 0.5 C, then discharge at a constant voltage for 2 hours, and stop for 10 seconds.
The discharge capacity (CCCV discharge capacity) in the discharge from the constant current discharge to the constant voltage discharge in the procedure 3 was defined as the battery capacity.

結果を図11および図12に示す。図11は各例の電池容量を比較したグラフである。
ここでは、例10の電池容量を100とした相対値で示してある。図12は各例のIV抵抗を比較したグラフである。ここでは、例10のIV抵抗を100とした相対値で示してある。
The results are shown in FIG. 11 and FIG. FIG. 11 is a graph comparing the battery capacities of the examples.
Here, the battery capacity of Example 10 is shown as a relative value with 100 as the battery capacity. FIG. 12 is a graph comparing the IV resistance of each example. Here, the IV resistance of Example 10 is shown as a relative value with 100 as the value.

図11に示すように、例4、例6、例7に係る電池は、CMC添加量が少ない分、黒鉛の組成比を上げることができたため、例10に係る電池に比べて電池容量が増大した。また、図12に示すように、例4、例6、例7に係る電池は、例10に比べてCMC添加量が少ないため、IV抵抗についても良好な結果が得られた。   As shown in FIG. 11, the batteries according to Example 4, Example 6, and Example 7 were able to increase the composition ratio of graphite by the amount of addition of CMC, so that the battery capacity increased compared to the battery according to Example 10. did. Further, as shown in FIG. 12, the batteries according to Example 4, Example 6, and Example 7 had a smaller amount of CMC added than Example 10, and therefore, good results were obtained with respect to IV resistance.

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説明したが、本発明に係る二次電池は、上述した何れの実施形態にも限定されず、種々の変更が可能である。   Although the lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention has been described above, the secondary battery according to the present invention is not limited to any of the above-described embodiments, and various modifications can be made.

例えば、上述した実施形態では、酸素プラズマ処理によって黒鉛に親水性を付与する場合を例示したが、親水化の方法はこれに限定されない。例えば、黒鉛を酸素雰囲気下で加熱処理することで、黒鉛の表面に酸素原子を結合してもよい。ただし、上述した実施形態の如く、酸素プラズマ処理によって黒鉛を親水化した方が、表面親水性基率を効果的に増大させる観点からは好適である。   For example, in the above-described embodiment, the case of imparting hydrophilicity to graphite by oxygen plasma treatment has been illustrated, but the method of hydrophilization is not limited to this. For example, oxygen atoms may be bonded to the surface of graphite by heat-treating graphite in an oxygen atmosphere. However, as in the above-described embodiment, it is preferable to make the graphite hydrophilic by oxygen plasma treatment from the viewpoint of effectively increasing the surface hydrophilic group ratio.

上述したように、本発明は電池(例えば、リチウムイオン二次電池)の性能向上に寄与し得る。本発明は、ハイブリッド車や、電気自動車の駆動用電池など車両駆動電源用のリチウムイオン二次電池に好適である。すなわち、リチウムイオン二次電池は、例えば、自動車などの車両のモータ(電動機)を駆動させる車両駆動用電源として好適に利用され得る。車両駆動用電源は、複数の二次電池を組み合わせた組電池としてもよい。   As described above, the present invention can contribute to improving the performance of a battery (for example, a lithium ion secondary battery). The present invention is suitable for a lithium ion secondary battery for a vehicle driving power source such as a driving battery for a hybrid vehicle or an electric vehicle. That is, for example, the lithium ion secondary battery can be suitably used as a vehicle driving power source for driving a motor (electric motor) of a vehicle such as an automobile. The power source for driving the vehicle may be an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are combined.

20 電池ケース
40 捲回電極体
50 正極シート
52 正極集電体
53 正極活物質層
60 負極シート
62 負極集電体
63 負極活物質層
72、74 セパレータ
80 電解液
100 リチウムイオン二次電池

20 battery case 40 wound electrode body 50 positive electrode sheet 52 positive electrode current collector 53 positive electrode active material layer 60 negative electrode sheet 62 negative electrode current collector 63 negative electrode active material layers 72 and 74 separator 80 electrolyte solution 100 lithium ion secondary battery

Claims (4)

負極集電体上に黒鉛とカルボキシメチルセルロース(CMC)とを含む負極活物質層が形成された負極を備えた非水電解質二次電池の製造方法であって:
黒鉛とCMCと水系溶媒とを含む負極活物質層形成用ペーストを調製する工程、
ここで前記黒鉛は、酸素原子が結合した親水性表面を有しており、
X線光電子分光法(XPS)により求められる黒鉛表面上のC−C結合とC−O結合とC=O結合の総量を100%とした場合に、C−O結合およびC=O結合の合計割合が35.1%〜38.6%であり、
前記負極活物質層形成用ペーストの全固形分を100質量%とした場合に、CMCの含有量が0.48質量%〜0.53質量%であり、
前記負極活物質層形成用ペーストのせん断速度1s−1のときの粘度が、6440mPa・s〜9500mPa・sである;および、
前記負極活物質層形成用ペーストを負極集電体に付与して該負極集電体上に負極活物質層を形成する工程;
を包含する、非水電解質二次電池の製造方法。
A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode in which a negative electrode active material layer containing graphite and carboxymethylcellulose (CMC) is formed on a negative electrode current collector, comprising:
A step of preparing a negative electrode active material layer forming paste containing graphite, CMC, and an aqueous solvent;
Here, the graphite has a hydrophilic surface to which oxygen atoms are bonded,
The sum of C—O bonds and C═O bonds when the total amount of C—C bonds, C—O bonds and C═O bonds on the graphite surface determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is 100%. The proportion is between 35.1% and 38.6%,
When the total solid content of the negative electrode active material layer forming paste is 100% by mass, the content of CMC is 0.48% by mass to 0.53% by mass,
The negative electrode active material layer forming paste has a viscosity at a shear rate of 1 s −1 of 6440 mPa · s to 9500 mPa · s; and
Applying the negative electrode active material layer forming paste to a negative electrode current collector to form a negative electrode active material layer on the negative electrode current collector;
A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery.
前記負極活物質層形成用ペーストを調製する工程の前に、
酸素雰囲気下でプラズマ処理を行うことにより、前記黒鉛の表面を親水化する親水化工程を含む、請求項1に記載の製造方法。
Before the step of preparing the negative electrode active material layer forming paste,
The manufacturing method according to claim 1, further comprising a hydrophilization step of hydrophilizing the surface of the graphite by performing a plasma treatment in an oxygen atmosphere.
前記黒鉛の比表面積が、2.5m/g〜3.5m/gである、請求項2に記載の製造方法。 The specific surface area of the graphite is 2.5m 2 /g~3.5m 2 / g, The process according to claim 2. 前記親水化工程では、前記プラズマ処理を行う前に、不活性ガスを用いて前記黒鉛の表面をエッチングする、請求項2または3に記載の製造方法。


The manufacturing method according to claim 2 or 3, wherein in the hydrophilization step, the surface of the graphite is etched using an inert gas before the plasma treatment.


JP2014227429A 2014-11-07 2014-11-07 Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery Active JP6233653B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014227429A JP6233653B2 (en) 2014-11-07 2014-11-07 Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014227429A JP6233653B2 (en) 2014-11-07 2014-11-07 Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016091902A JP2016091902A (en) 2016-05-23
JP6233653B2 true JP6233653B2 (en) 2017-11-22

Family

ID=56018592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014227429A Active JP6233653B2 (en) 2014-11-07 2014-11-07 Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6233653B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6929186B2 (en) * 2017-10-10 2021-09-01 日産自動車株式会社 Manufacturing method of battery electrodes
JP7143133B2 (en) * 2018-07-20 2022-09-28 株式会社ダイセル Slurry for forming electrode active material layer of battery
CN116002678B (en) * 2023-03-28 2023-07-14 宁波杉杉新材料科技有限公司 Modified graphite negative electrode material, preparation method and application thereof, and lithium ion battery

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003168433A (en) * 2001-12-03 2003-06-13 Hitachi Powdered Metals Co Ltd Graphite particle for negative electrode of nonaqueous secondary battery
JP2009140637A (en) * 2007-12-04 2009-06-25 Panasonic Corp Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6003648B2 (en) * 2010-09-24 2016-10-05 日立化成株式会社 Negative electrode active material, lithium ion battery, and battery module using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016091902A (en) 2016-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5648869B2 (en) Battery electrode and use thereof
JP4352349B2 (en) Electrode and electrode manufacturing method
EP2639862B1 (en) Secondary battery
WO2010073924A1 (en) Method for manufacturing nonaqueous secondary battery electrode
WO2018068663A1 (en) Anode slurry for lithium ion battery
WO2013018182A1 (en) Lithium ion secondary battery
WO2013018180A1 (en) Lithium ion secondary battery
JP2010092820A (en) Lithium secondary cell and its manufacturing method
EP3279251A1 (en) Electrically conductive composition, under layer-attached current collector for electric storage devices, electrode for electric storage devices, and electric storage device
JP5783029B2 (en) Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2010282873A (en) Lithium secondary battery, and method of manufacturing the same
JP5652666B2 (en) Method for manufacturing electrode for secondary battery
JP5578370B2 (en) Secondary battery electrode and manufacturing method thereof
JP6115786B2 (en) Method for producing negative electrode for secondary battery
KR101687100B1 (en) Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and production method thereof
JP2013062089A (en) Lithium ion secondary battery
JP6233653B2 (en) Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery
TW201316599A (en) Collector and electrode structure, non-aqueous electrolyte cell, electrical double layer capacitor, lithium ion capacitor, or electricity storage component using same
JP5800196B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof
JP2012059532A (en) Method for manufacturing secondary battery
Sheem et al. Electrostatic heterocoagulation of carbon nanotubes and LiCoO2 particles for a high-performance Li-ion cell
JP5679206B2 (en) Method for producing negative electrode for lithium ion secondary battery and method for producing lithium ion secondary battery
JP2018174096A (en) Power storage element
JP6844602B2 (en) electrode
JP2018521495A (en) Negative electrode active material and secondary battery including the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170921

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170928

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171011

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6233653

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151