JP6316066B2 - Method for producing lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、電極の製造方法、リチウムイオン二次電池の製造方法及びリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to an electrode manufacturing method, a lithium ion secondary battery manufacturing method, and a lithium ion secondary battery.

一般に、リチウムイオン二次電池は、正極、負極及び電解質を備えて構成される。その正極及び負極としては、例えば、電極活物質、導電助剤及びバインダーが配合された組成物が集電体に塗布されて形成された、電極活物質層を有する電極が使用される。リチウムイオン二次電池において電極活物質は電池容量に関わる重要な因子であり、負極活物質としては、例えば黒鉛(グラファイト)、ケイ素、酸化ケイ素等が使用される。   Generally, a lithium ion secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte. As the positive electrode and the negative electrode, for example, an electrode having an electrode active material layer formed by applying a composition containing an electrode active material, a conductive additive and a binder to a current collector is used. In the lithium ion secondary battery, the electrode active material is an important factor related to the battery capacity, and as the negative electrode active material, for example, graphite (graphite), silicon, silicon oxide or the like is used.

これらの負極活物質は充放電時にリチウムイオンを吸蔵又は放出する機能を有するが、初期充電においてリチウムイオンが負極活物質と不可逆的に反応して、当該リチウムイオンの一部がその後の充放電において機能しなくなり、電池容量(放電容量)が低下してしまうという問題がある。この問題は特に負極活物質が酸化ケイ素である場合に顕著である。この問題を解決する方法として、初期充電以前に、負極を構成する負極活物質層にリチウムイオンを予めドープする処理(プレドープ処理)が提案されている(特許文献1参照)。プレドープ処理を行って前記不可逆反応を予め起こしておけば、その後の初期充電時には前記不可逆反応及び副生成物の発生を抑制することができる。   These negative electrode active materials have a function of occluding or releasing lithium ions during charge / discharge, but in the initial charge, lithium ions react irreversibly with the negative electrode active material, and a part of the lithium ions are subsequently charged / discharged. There is a problem that the battery capacity (discharge capacity) is reduced due to the malfunction. This problem is particularly remarkable when the negative electrode active material is silicon oxide. As a method for solving this problem, a treatment (pre-doping treatment) in which a negative electrode active material layer constituting a negative electrode is doped in advance with lithium ions before initial charging has been proposed (see Patent Document 1). If the irreversible reaction is caused in advance by performing a pre-doping process, the generation of the irreversible reaction and by-products can be suppressed during subsequent initial charging.

特開2007−305521号公報JP 2007-305521 A

プレドープ処理は、リチウム金属を負極活物質層に接触させる方法によって行うことができるが、リチウム金属からリチウムイオンが溶け出して、負極活物質層中を拡散して、負極活物質層の全体にリチウムイオンが浸透するまで待つ、という長い処理時間を要する。特許文献1のプレドープ処理においては、正極及び負極が積層された電極積層体の端部にリチウム供給源であるリチウム金属を配置しているため、負極の全体にリチウムイオンを均一にドープさせるためには非常に長い処理時間を要する。このため、プレドープ処理の効率を高めて、リチウムイオン二次電池の製造効率を向上させたいという要求がある。   The pre-doping treatment can be performed by a method in which lithium metal is brought into contact with the negative electrode active material layer. However, lithium ions are dissolved from the lithium metal and diffused in the negative electrode active material layer, so that the entire negative electrode active material layer has lithium. It takes a long processing time to wait until ions penetrate. In the pre-doping process of Patent Document 1, since lithium metal as a lithium supply source is arranged at the end of the electrode laminate in which the positive electrode and the negative electrode are laminated, in order to uniformly dope lithium ions to the entire negative electrode Requires a very long processing time. For this reason, there exists a request | requirement of raising the efficiency of a pre dope process and improving the manufacturing efficiency of a lithium ion secondary battery.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、リチウムイオン二次電池の製造に資する電極の製造方法、リチウムイオン二次電池の製造方法及びリチウムイオン二次電池の提供を課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the manufacturing method of the electrode which contributes to manufacture of a lithium ion secondary battery, the manufacturing method of a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery.

[1] リチウムイオン二次電池に使用される電極の製造方法であって、集電体の平滑面に電極活物質を塗布した後に、該集電体及び該電極活物質の塗布面の複数箇所を穿刺する穿刺工程を有することを特徴とする電極の製造方法。
[2] 前記穿刺によって、前記塗布後に形成された電極活物質層及び前記集電体を貫通する、複数の貫通孔を設けることを特徴とする前記[1]に記載の電極の製造方法。
[3] 前記複数の貫通孔を前記塗布面に分散して設けることを特徴とする前記[2]に記載の電極の製造方法。
[4] 前記穿刺をパンチング方式で行うことを特徴とする前記[1]〜[3]の何れか一項に記載の電極の製造方法。
[5] 前記穿刺工程で得られた電極にリチウムイオンをドープするドープ工程を更に有することを特徴とする前記[1]〜[4]の何れか一項に記載の電極の製造方法。
[6] 前記集電体として負極集電体を使用し、前記電極活物質として負極活物質を使用することにより、前記電極として負極を得ることを特徴とする前記[1]〜[5]の何れか一項に記載の電極の製造方法。
[7] 前記[6]に記載の製造方法によって得られた負極と、セパレータと、正極とが積層されてなる電極積層体を形成し、該電極積層体にリチウム金属を接触させることにより、前記負極を構成する負極活物質層にリチウムイオンをドープすることを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
[8] 電解液を含ませた前記電極積層体に、前記リチウム金属を接触させることを特徴とする前記[7]に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。
[9] 前記[1]〜[5]の何れか一項に記載の製造方法によって得られた正極を使用することを特徴とする前記[7]又は[8]に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。
[10] 電極を構成する集電体及び電極活物質層を貫通する貫通孔が複数設けられていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
[1] A method for producing an electrode used in a lithium ion secondary battery, wherein an electrode active material is applied to a smooth surface of a current collector, and then a plurality of locations on the surface of the current collector and the electrode active material are applied. A method for producing an electrode, comprising a puncturing step of puncturing the electrode.
[2] The method for manufacturing an electrode according to [1], wherein a plurality of through holes are provided through the electrode active material layer and the current collector formed after the application by the puncture.
[3] The method for manufacturing an electrode according to [2], wherein the plurality of through holes are provided in a dispersed manner on the application surface.
[4] The method for manufacturing an electrode according to any one of [1] to [3], wherein the puncture is performed by a punching method.
[5] The method for producing an electrode according to any one of [1] to [4], further including a doping step of doping lithium ions into the electrode obtained in the puncturing step.
[6] In the above [1] to [5], a negative electrode current collector is used as the current collector, and a negative electrode active material is used as the electrode active material to obtain a negative electrode as the electrode. The manufacturing method of the electrode as described in any one.
[7] By forming an electrode laminate in which the negative electrode obtained by the production method according to [6], a separator, and a positive electrode are laminated, and contacting the lithium metal with the electrode laminate, A method for producing a lithium ion secondary battery, wherein a negative electrode active material layer constituting a negative electrode is doped with lithium ions.
[8] The method for producing a lithium ion secondary battery according to [7], wherein the lithium metal is brought into contact with the electrode laminate including an electrolytic solution.
[9] The lithium ion secondary battery according to [7] or [8], wherein the positive electrode obtained by the manufacturing method according to any one of [1] to [5] is used. Manufacturing method.
[10] A lithium ion secondary battery comprising a plurality of through holes penetrating a current collector and an electrode active material layer constituting an electrode.

本発明の電極の製造方法によれば、集電体の上に均一な厚さで電極活物質層を形成することができる。この電極にリチウムイオンをプレドープ処理する際、電極活物質層が均一な厚みであるため、その全体に渡って均一にリチウムイオンをドープすることができる。   According to the electrode manufacturing method of the present invention, an electrode active material layer can be formed on a current collector with a uniform thickness. When this electrode is pre-doped with lithium ions, since the electrode active material layer has a uniform thickness, lithium ions can be uniformly doped over the entire surface.

本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法によれば、負極の製造時に行われた穿刺により、当該負極を構成する負極集電体及び負極活物質層に穿孔が形成されている。このため、電極積層体に接触させるリチウム金属の設置箇所に関わらず、リチウムイオンが当該穿孔を通過して、負極の表側−裏側間を容易に拡散することができる。この結果、プレドープ処理が速やかに進行し、リチウムイオン二次電池の製造効率を高めることができる。さらに、負極活物質層の厚みが均一であるため、リチウムイオンを負極活物質層の全体に渡って均一にドープし易い。この結果、上記製造方法により得られたリチウムイオン二次電池は、所定の電池容量を示す(容量発現率が高くなる)と共に、使用時の充放電反応が負極全体で均一に進行するため、サイクル特性(容量維持率)が向上し得る。   According to the method for manufacturing a lithium ion secondary battery of the present invention, perforations are formed in the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer constituting the negative electrode by puncturing performed at the time of manufacturing the negative electrode. For this reason, lithium ions can easily diffuse between the front side and the back side of the negative electrode regardless of the location where the lithium metal is brought into contact with the electrode laminate. As a result, the pre-doping process proceeds promptly, and the production efficiency of the lithium ion secondary battery can be increased. Furthermore, since the thickness of the negative electrode active material layer is uniform, it is easy to dope lithium ions uniformly throughout the negative electrode active material layer. As a result, the lithium ion secondary battery obtained by the above manufacturing method exhibits a predetermined battery capacity (capacity increase rate becomes high), and the charge / discharge reaction during use proceeds uniformly throughout the negative electrode. Characteristics (capacity maintenance ratio) can be improved.

本発明のリチウムイオン二次電池によれば、電極に貫通孔が設けられているため、電解質が電極を構成する電極活物質層の内外に拡散し易くなる。この結果、電極における電気化学反応が充分になされるため、従来と同等以上の電池性能が発揮され易い。   According to the lithium ion secondary battery of the present invention, since the through hole is provided in the electrode, the electrolyte easily diffuses into and out of the electrode active material layer constituting the electrode. As a result, since the electrochemical reaction at the electrode is sufficiently performed, battery performance equal to or higher than that of the conventional battery is easily exhibited.

比較例としての、電極の製造方法を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the manufacturing method of an electrode as a comparative example. 本発明に係る電極の製造方法の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the manufacturing method of the electrode which concerns on this invention. 電極積層体にリチウムイオンをドープする様子の一例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed an example of a mode that dope lithium ion to an electrode laminated body.

<電極の製造方法>
本発明に係る電極の製造方法の一例として、以下の実施形態を説明する。
本実施形態は、リチウムイオン二次電池に使用される電極の製造方法であって、集電体の平滑面に電極活物質を塗布した後に、該集電体及び該電極活物質の塗布面の複数箇所を穿刺する穿刺工程を有する電極の製造方法である。
<Method for producing electrode>
The following embodiment will be described as an example of the electrode manufacturing method according to the present invention.
The present embodiment is a method of manufacturing an electrode used in a lithium ion secondary battery, and after applying an electrode active material to a smooth surface of a current collector, the current collector and the electrode active material application surface It is a manufacturing method of an electrode which has a puncturing process which punctures a plurality of places.

前記電極としては、リチウムイオン二次電池を構成する負極であってもよいし、正極であってもよい。前記負極は、負極集電体の表面に負極活物質層が形成された構成であることが好ましい。前記正極は、正極集電体の表面に正極活物質層が形成された構成であることが好ましい。   The electrode may be a negative electrode constituting a lithium ion secondary battery or a positive electrode. The negative electrode preferably has a structure in which a negative electrode active material layer is formed on the surface of a negative electrode current collector. The positive electrode preferably has a configuration in which a positive electrode active material layer is formed on the surface of a positive electrode current collector.

前記集電体としては、例えば平面視矩形の平板状金属箔(金属板)を使用することができる。集電体の表面は平滑であることが重要である。ここで、「平滑である」とは、電極活物質を含む組成物をその表面に塗布した際に、その塗布面において、目視で確認できる程度の窪み又は膨らみを生じさせるような凹凸及び貫通孔が、当該集電体の表面に無いことを意味する。   As the current collector, for example, a flat metal foil (metal plate) having a rectangular shape in plan view can be used. It is important that the surface of the current collector is smooth. Here, the term “smooth” means that when a composition containing an electrode active material is applied to the surface, irregularities and through-holes that cause depressions or bulges that can be visually confirmed on the applied surface. Is not on the surface of the current collector.

本実施形態においては、集電体に予め貫通孔を設けることは行わない。その理由は、図1に示す様に、貫通孔101が予め設けられた平板状の集電体100に、電極活物質を含む組成物を塗布すると、貫通孔が有る箇所と貫通孔が無い箇所の各々に形成された電極活物質層102の厚みがバラついて、電極活物質層102の表面に凹凸が生じたり、電極活物質層102によって一部の貫通孔(例えば101b)が塞がれてしまい、塞がれなかった貫通孔(例えば101a)が不均一に散在したりする不都合が生じ易いからである。また、集電体100に予め設けた貫通孔101の開口径が大きい場合には、塗布した組成物が貫通孔から流れ落ちないように、組成物の粘度をかなり高めに設定する必要があるが、高粘度の組成物を均一にムラなく所定の厚さで迅速に塗布することは難しい。   In the present embodiment, the current collector is not provided with a through hole in advance. The reason for this is that, as shown in FIG. 1, when a composition containing an electrode active material is applied to a plate-like current collector 100 in which through-holes 101 are provided in advance, there are places with through-holes and places without through-holes. As a result, the thickness of the electrode active material layer 102 formed on each of the electrodes varies, and the surface of the electrode active material layer 102 is uneven, or some through holes (for example, 101b) are blocked by the electrode active material layer 102. This is because there is an inconvenience that the through holes (for example, 101a) that are not blocked are scattered unevenly. Further, when the opening diameter of the through-hole 101 provided in the current collector 100 is large, it is necessary to set the viscosity of the composition quite high so that the applied composition does not flow down from the through-hole, It is difficult to apply a high-viscosity composition quickly and uniformly at a predetermined thickness without unevenness.

したがって、本実施形態では、図2に示す様に、集電体10の平滑面10aに電極活物質を含む組成物12を塗布した後、その塗布物を乾燥して電極活物質層を形成し、該集電体及び該電極活物質の塗布面の任意の複数箇所を穿刺し、穿孔又は貫通孔14を形成する。ここでは、塗布した組成物12の乾燥後に形成された電極活物質層の表面を穿刺する場合を説明しているが、組成物12の乾燥前であっても、組成物12がある程度固化した状態であれば、同様に穿刺することができる。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, after applying the composition 12 containing the electrode active material to the smooth surface 10a of the current collector 10, the applied material is dried to form an electrode active material layer. A plurality of arbitrary locations on the current collector and the electrode active material application surface are punctured to form perforations or through-holes 14. Here, the case where the surface of the electrode active material layer formed after drying of the applied composition 12 is punctured is described, but the composition 12 is solidified to some extent even before the composition 12 is dried. If it is, it can puncture similarly.

組成物12を塗布する面は平滑であるため、組成物12の性状が殆ど制限されない。例えば、比較的粘性の低い液状の組成物12を均一に任意の厚さで塗布することが容易である。この結果、均一な厚みの電極活物質層16を形成することができる。組成物12の塗布方法は特に制限されず、従来方法が適用できる。組成物12を塗布する厚みは特に制限されず、形成する電極活物質層の厚み(例えば5μm〜100μm)に応じて適宜調整すればよい。   Since the surface on which the composition 12 is applied is smooth, the properties of the composition 12 are hardly restricted. For example, it is easy to apply the liquid composition 12 having a relatively low viscosity uniformly at an arbitrary thickness. As a result, the electrode active material layer 16 having a uniform thickness can be formed. The coating method of the composition 12 is not particularly limited, and a conventional method can be applied. The thickness to which the composition 12 is applied is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the thickness (for example, 5 μm to 100 μm) of the electrode active material layer to be formed.

図2においては、集電体10及び電極活物質層16を貫通した貫通孔14を複数配列させた場合を例示している。複数の貫通孔14は、平板状の電極1のほぼ全面に渡って均一に分散している。このように貫通孔14が分散配置されていると、リチウムイオンのドープ処理時に、リチウムイオンが電極1中をより効率的に拡散してドープ処理が効率的に進むので好ましい。   FIG. 2 illustrates a case where a plurality of through holes 14 penetrating the current collector 10 and the electrode active material layer 16 are arranged. The plurality of through holes 14 are uniformly distributed over substantially the entire surface of the flat electrode 1. Thus, it is preferable that the through holes 14 are dispersedly arranged because the lithium ions diffuse more efficiently in the electrode 1 during the lithium ion doping treatment, and the doping treatment proceeds efficiently.

図2においては、集電体10の第一の平滑面10aに電極活物質層16を形成した場合を例示したが、集電体10の第二の平滑面10bにも電極活物質層を形成してもよい。その場合、両方の平滑面10a,10bに前記組成物を塗布した後、これらをまとめて穿刺することにより、集電体10の両面に形成された電極活物質層を一気貫通する穿孔又は貫通孔を形成することができる(不図示)。   Although FIG. 2 illustrates the case where the electrode active material layer 16 is formed on the first smooth surface 10a of the current collector 10, the electrode active material layer is also formed on the second smooth surface 10b of the current collector 10. May be. In that case, after applying the composition to both the smooth surfaces 10a and 10b, puncturing or penetrating the electrode active material layers formed on both surfaces of the current collector 10 by puncturing them together. Can be formed (not shown).

このように形成された本実施形態の電極1においては、電極活物質層16の厚みが均一であり、電極活物質層16が意図せずに入り込んでしまった貫通孔14は無く、所定のピッチで規則正しく配列した複数の貫通孔14が形成されている(図2参照)。   In the electrode 1 of this embodiment formed in this way, the thickness of the electrode active material layer 16 is uniform, there is no through-hole 14 in which the electrode active material layer 16 has unintentionally entered, and a predetermined pitch. A plurality of through-holes 14 regularly arranged are formed (see FIG. 2).

前記集電体の平滑面に電極活物質を含む組成物を塗布した後に、該集電体及び該電極活物質の塗布面の複数箇所を穿刺する方法は、特に制限されない。例えば、複数の尖った針が、集電体に形成する穿孔又は貫通孔に対応する位置に配列された、押し型でプレスする方法、或いは、複数の穴が、集電体に形成する貫通孔に対応する位置に配列された、打ち抜き型でプレスする方法、等が挙げられる。これらのプレス加工を、パンチング方式による穿刺と呼ぶ。   A method of puncturing a plurality of locations on the current collector and the application surface of the electrode active material after applying the composition containing the electrode active material on the smooth surface of the current collector is not particularly limited. For example, a method of pressing with a pressing die in which a plurality of pointed needles are arranged at positions corresponding to perforations or through holes formed in the current collector, or a through hole in which a plurality of holes are formed in the current collector And a method of pressing with a punching die arranged at a position corresponding to. These press processes are called puncturing by a punching method.

複数の針が配列された押し型でプレスする場合、針の径が細いと、プレス後に目視ではっきりと確認できる程の開口径(例えば1mm程度)を有する貫通孔が形成されず、目視では確認し難い非常に細い貫通孔(これを穿孔と呼ぶ。)が形成される場合がある。前記打ち抜き型における穴の開口径が極めて細い場合も同様に、貫通孔ではなく穿孔が形成される場合がある。この穿孔が形成された場合においても、リチウムイオンは当該穿孔を通過して集電体及び電極活物質層の表側−裏側間を自由に拡散できるため、本発明の効果は奏される。   When pressing with a pressing die in which a plurality of needles are arranged, if the needle diameter is small, a through-hole having an opening diameter (for example, about 1 mm) that can be clearly confirmed visually after pressing is not formed, and is visually confirmed. In some cases, a very thin through hole (this is called a perforation) that is difficult to form is formed. Similarly, when the opening diameter of the hole in the punching die is very thin, a perforation may be formed instead of the through hole. Even when the perforations are formed, the lithium ions can freely diffuse between the front side and the back side of the current collector and the electrode active material layer through the perforations, so that the effect of the present invention is exhibited.

したがって、プレスに使用する押し型に配置される針の直径、及び打ち抜き型に配置される穴の直径は特に制限されず、例えば、0.01mm〜5.0mm程度が好ましく、0.05mm〜2.5mm程度がより好ましく、0.1mm〜1.0mm程度が更に好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、リチウムイオンが通過し易い穿孔又は貫通孔を容易に形成することができる。上記範囲の上限値以下であると、電極の内部抵抗を低減するとともに、電極の構造的強度を充分に維持することができる。
Therefore, the diameter of the needle arranged in the pressing die used for the press and the diameter of the hole arranged in the punching die are not particularly limited, and are preferably about 0.01 mm to 5.0 mm, for example, 0.05 mm to 2 About 0.5 mm is more preferable, and about 0.1 mm to 1.0 mm is more preferable.
When it is at least the lower limit of the above range, it is possible to easily form perforations or through-holes through which lithium ions easily pass. When it is below the upper limit of the above range, the internal resistance of the electrode can be reduced and the structural strength of the electrode can be sufficiently maintained.

前記型に配置された複数の針又は穴(打ち抜き用の穴)のピッチは特に制限されないが、例えば、0.2mm〜15mm程度とすることができる。
また、貫通孔を形成した電極の開口率、即ち貫通孔の空いていない面積に対する貫通孔の空いている面積の割合は、通常0.5〜60%が好ましく、電極活物質量の減少による電池容量の低下を抑制する観点からすると、0.5〜10%がより好ましい。開口率の大小は、プレスの型に配置された針(又は穴)の直径とピッチを調整することにより制御することができる。
The pitch of the plurality of needles or holes (punching holes) arranged in the mold is not particularly limited, but can be, for example, about 0.2 mm to 15 mm.
Further, the aperture ratio of the electrode in which the through hole is formed, that is, the ratio of the area in which the through hole is vacant with respect to the area in which the through hole is not vacant is usually preferably 0.5 to 60%. From the viewpoint of suppressing the decrease in capacity, 0.5 to 10% is more preferable. The size of the aperture ratio can be controlled by adjusting the diameter and pitch of the needle (or hole) arranged in the press die.

前記型に配置された複数の針は、互いに同一の直径であってもよいし、各々異なる直径であってもよい。また、それら複数の針のピッチは、等ピッチであってもよいし、等ピッチでなくてもよい。複数の針の直径及びそのピッチは、製造する電極の形状や大きさに応じて適宜調整することができる。同様に、前記型に配置された複数の穴(打ち抜き用の穴)は、互いに同一の直径であってもよいし、各々異なる直径であってもよい。また、それら複数の穴のピッチは、等ピッチであってもよいし、等ピッチでなくてもよい。複数の穴の直径及びそのピッチは、製造する電極の形状や大きさに応じて適宜調整することができる。   The plurality of needles arranged in the mold may have the same diameter or different diameters. Further, the pitch of the plurality of needles may be equal pitch or not equal pitch. The diameters and pitches of the plurality of needles can be appropriately adjusted according to the shape and size of the electrode to be manufactured. Similarly, the plurality of holes (punching holes) arranged in the mold may have the same diameter or different diameters. Further, the pitch of the plurality of holes may be equal pitch or not equal pitch. The diameter and pitch of the plurality of holes can be appropriately adjusted according to the shape and size of the electrode to be manufactured.

穿刺工程後で得られた電極にリチウムイオンをドープする方法は特に制限されず、従来のリチウムイオン二次電池の製造において行われるドープ処理(プレドープ処理と呼ばれることもある。)と同様に行うことができる。例えば、電気化学的にリチウムイオンを電極活物質にドープさせる方法、電極活物質層とリチウム金属を物理的及び/又は化学的に接触させる方法等が挙げられる。より具体的には、例えば、電解液中にリチウム金属を配置するとともに、このリチウム金属を電極と導通接続させることにより行うことができる。   The method for doping lithium ions into the electrode obtained after the puncturing step is not particularly limited, and is performed in the same manner as the dope treatment (sometimes referred to as pre-dope treatment) performed in the production of a conventional lithium ion secondary battery. Can do. For example, there are a method of electrochemically doping lithium ions into the electrode active material, a method of physically and / or chemically contacting the electrode active material layer and lithium metal, and the like. More specifically, for example, lithium metal can be disposed in the electrolytic solution, and the lithium metal can be conductively connected to the electrode.

以上では、製造する電極が負極である場合と、正極である場合とを区別せずに説明した。前記電極として負極を製造する場合は、集電体及び電極活物質として従来のリチウムイオン二次電池に使用される公知の負極集電体及び負極活物質を使用することができる。同様に、前記電極として正極を製造する場合は、集電体及び電極活物質として公知の正極集電体及び正極活物質を使用することができる。   In the above, it demonstrated without distinguishing the case where the electrode to manufacture is a negative electrode and the case where it is a positive electrode. When manufacturing a negative electrode as the electrode, a known negative electrode current collector and negative electrode active material used in a conventional lithium ion secondary battery can be used as the current collector and electrode active material. Similarly, when producing a positive electrode as the electrode, a known positive electrode current collector and positive electrode active material can be used as the current collector and electrode active material.

<リチウムイオン二次電池の製造方法>
本発明に係るリチウムイオン二次電池の製造方法の一例として、以下の実施形態を説明する。
本実施形態は、前述した電極の製造方法によって得られた負極と、セパレータと、正極とが積層されてなる電極積層体を形成し、該電極積層体にリチウム金属を接触させることにより、前記負極を構成する負極活物質層にリチウムイオンをドープする、リチウムイオン二次電池の製造方法である。
<Method for producing lithium ion secondary battery>
The following embodiment will be described as an example of a method for producing a lithium ion secondary battery according to the present invention.
The present embodiment forms an electrode laminate in which a negative electrode obtained by the above-described electrode manufacturing method, a separator, and a positive electrode are laminated, and contacts the lithium metal with the electrode laminate, whereby the negative electrode Is a method for producing a lithium ion secondary battery, in which the negative electrode active material layer constituting the material is doped with lithium ions.

図3は、ドープ処理の様子を例示した模式図であり、平面視矩形状の正極3、セパレータ2、負極1の順に積層してなる電極積層体の側面を示している。この電極積層体を構成する負極1は、負極集電体の両面に負極活物質層が形成されてなり、外側の負極活物質層に対してリチウム金属箔4が接触するように積層されている。また、図示しないが、負極1とセパレータ2の間にリチウム金属箔4を配置して、内側の負極活物質層に対してリチウム金属箔4が接触するように積層してもよい。このように物理的に接触した状態を保持することにより、リチウム金属箔から負極活物質層にリチウムイオンを拡散させてドープすることができる。   FIG. 3 is a schematic view illustrating the state of the dope treatment, and shows a side surface of the electrode laminate in which the positive electrode 3, the separator 2, and the negative electrode 1 that are rectangular in plan view are laminated in this order. The negative electrode 1 constituting this electrode laminate has a negative electrode active material layer formed on both sides of the negative electrode current collector, and is laminated so that the lithium metal foil 4 is in contact with the outer negative electrode active material layer. . Although not shown, the lithium metal foil 4 may be disposed between the negative electrode 1 and the separator 2 and laminated so that the lithium metal foil 4 is in contact with the inner negative electrode active material layer. By maintaining the physical contact state in this manner, lithium ions can be diffused and doped from the lithium metal foil into the negative electrode active material layer.

別の実施形態として、負極1、セパレータ2、正極3の繰り返し単位を多数積層した電極積層体にドープする場合においては、当該電極積層体の複数の箇所(例えば、電極積層体の両端)にリチウム金属を接触させて設置することにより、ドープ速度を上げることができる。さらに、電極積層体に対して、加熱処理及び/又は加圧処理を施すことによりドープ速度を促進させてもよい。   As another embodiment, when doping an electrode laminate in which a large number of repeating units of the negative electrode 1, the separator 2, and the positive electrode 3 are laminated, lithium is added to a plurality of locations (for example, both ends of the electrode laminate) of the electrode laminate. The dope speed can be increased by placing the metal in contact. Furthermore, you may accelerate | stimulate dope speed | velocity | rate by heat-processing and / or pressurizing with respect to an electrode laminated body.

本実施形態においては、負極1の全体に電解液が含浸されている。このため、リチウム金属箔からのリチウムイオンの溶出が一層促進され、ドープ処理が更に効率的に行われている。ここで使用する電解液の種類は特に制限されず、リチウムイオンが溶出可能な溶媒であれば、電解液ではない非水系溶媒であっても構わない。しかし、リチウムイオン二次電池の製造効率を向上させる観点から、当該リチウムイオン二次電池を構成する電解液をドープ処理においても使用することが好ましい。   In the present embodiment, the entire negative electrode 1 is impregnated with an electrolytic solution. For this reason, elution of lithium ions from the lithium metal foil is further promoted, and the dope treatment is performed more efficiently. The type of the electrolytic solution used here is not particularly limited, and any non-aqueous solvent that is not an electrolytic solution may be used as long as it is a solvent that can elute lithium ions. However, from the viewpoint of improving the production efficiency of the lithium ion secondary battery, it is preferable to use the electrolytic solution constituting the lithium ion secondary battery also in the dope treatment.

上記ドープ処理において、電解液は負極1だけでなく、セパレータ2及び正極3にも含浸されてもよい。さらには、このドープ処理を行った状態で、リチウム金属箔が貼り付いた電極積層体及び電解液を、リチウムイオン二次電池を構成するケース(筐体)内に収納してもよい。この収納された状態において、リチウムイオンの負極に対するドープ処理は自然に進行するため、上記ケースを封止しておけば、所定時間経過後にドープ処理が終了する。この際、ドープに用いるリチウム金属の量を不可逆容量分とすることによって、ドープ終了後にはリチウム金属は完全に無くなっているため(溶解しているため)、目的のリチウムイオン二次電池が完成したとみなすことができる。   In the dope treatment, the electrolytic solution may be impregnated not only in the negative electrode 1 but also in the separator 2 and the positive electrode 3. Furthermore, the electrode laminate and the electrolytic solution to which the lithium metal foil is attached may be stored in a case (housing) constituting the lithium ion secondary battery in a state where the dope treatment is performed. In this housed state, the doping process for the negative electrode of lithium ions proceeds naturally. Therefore, if the case is sealed, the doping process is completed after a predetermined time. At this time, the amount of lithium metal used for the dope is set to an irreversible capacity, so that the lithium metal is completely removed (because it is dissolved) after the dope is completed, and thus the target lithium ion secondary battery is completed. Can be considered.

本実施形態においては、電極積層体を構成する正極3は、前述した本発明に係る製造方法で製造された正極であってもよいし、従来の市販品の正極であってもよい。
本発明に係る製造方法で製造された正極には、少なくとも集電体に穿孔又は貫通孔が設けられており、均一な厚みの正極活物質層が形成されているため、上記のドープ工程において、リチウムイオンが電極積層体の全体に渡って拡散及び浸透することを促進することができる。
In the present embodiment, the positive electrode 3 constituting the electrode laminate may be a positive electrode manufactured by the above-described manufacturing method according to the present invention or a conventional commercial positive electrode.
In the positive electrode manufactured by the manufacturing method according to the present invention, at least a current collector is provided with perforations or through holes, and a positive electrode active material layer having a uniform thickness is formed. Lithium ions can be promoted to diffuse and permeate throughout the electrode stack.

以上で説明した製造方法によって製造可能なリチウムイオン二次電池としては、例えば、酸化ケイ素、導電助剤、及びバインダーが配合されてなる負極材を用いて形成された負極活物質層を有し、且つリチウムがプレドープされている負極を備えた電池が挙げられる。
かかるリチウムイオン二次電池は、リチウムがプレドープされている負極を用いたことによって、高い容量発現率及び優れた充放電特性を有する。また、本発明に係る製造方法によって製造されたリチウムイオン二次電池においては、少なくとも負極に、好ましくは正極にも、穿孔又は貫通孔が複数設けられているため、当該電池の製造時だけでなく使用時においても、電解質(電解液)が効率的に拡散する。この結果、当該電池の電池性能が向上し得る。
As a lithium ion secondary battery that can be manufactured by the manufacturing method described above, for example, it has a negative electrode active material layer formed using a negative electrode material in which silicon oxide, a conductive additive, and a binder are blended, In addition, a battery including a negative electrode pre-doped with lithium can be given.
Such a lithium ion secondary battery has a high capacity development rate and excellent charge / discharge characteristics by using a negative electrode pre-doped with lithium. Further, in the lithium ion secondary battery manufactured by the manufacturing method according to the present invention, since a plurality of perforations or through holes are provided in at least the negative electrode, preferably the positive electrode, not only at the time of manufacturing the battery. Even during use, the electrolyte (electrolytic solution) diffuses efficiently. As a result, the battery performance of the battery can be improved.

以下、本発明に係る、電極の製造方法、リチウムイオン二次電池及びその製造方法において使用可能な材料について例示するが、本発明はこれらの例示に限定されるものではない。   Hereinafter, although the material which can be used in the manufacturing method of an electrode which concerns on this invention, a lithium ion secondary battery, and its manufacturing method is illustrated, this invention is not limited to these illustrations.

[負極材]
前記負極材としては、例えば、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダーが配合されてなるものが挙げられる。
[Negative electrode material]
As said negative electrode material, the thing formed by mix | blending a silicon oxide, a particulate conductive support agent, a fibrous conductive support agent, and a binder is mentioned, for example.

(酸化ケイ素)
前記酸化ケイ素としては、一般式「SiO(式中、zは0.5〜1.5のいずれかの数である。)」で表されるものが例示できる。ここで酸化ケイ素を「SiO」単位で見た場合、このSiOは、アモルファス状のSiOであるか、又はSi:SiOのモル比が約1:1となるように、ナノクラスターのSiの周囲にSiOが存在する、Si及びSiOの複合物である。SiOは、充放電時におけるSiの膨張及び収縮に対して緩衝作用を有すると推測される。
(Silicon oxide)
Examples of the silicon oxide include those represented by the general formula “SiO z (wherein z is any number from 0.5 to 1.5)”. Here, when the silicon oxide is viewed in “SiO” units, this SiO is amorphous SiO, or around the Si of the nanocluster so that the molar ratio of Si: SiO 2 is about 1: 1. This is a composite of Si and SiO 2 in which SiO 2 exists. SiO 2 is presumed to have a buffering action against the expansion and contraction of Si during charging and discharging.

前記酸化ケイ素の形状は特に制限されず、例えば、粉末状、粒子状等の酸化ケイ素を使用することができる。   The shape of the silicon oxide is not particularly limited, and for example, silicon oxide such as powder and particles can be used.

前記負極材において、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダーの総配合量に対する、酸化ケイ素の配合量の割合は、例えば、40〜85質量%とすることができる。酸化ケイ素の前記配合量の割合が前記下限値以上であることで、リチウムイオン二次電池の放電容量がより向上し、酸化ケイ素の前記配合量の割合が前記上限値以下であることで、負極構造の安定した維持が容易となる。   In the negative electrode material, the ratio of the amount of silicon oxide to the total amount of silicon oxide, particulate conductive auxiliary, fibrous conductive auxiliary and binder can be set to 40 to 85% by mass, for example. The discharge capacity of the lithium ion secondary battery is further improved by the ratio of the compounding amount of silicon oxide being equal to or greater than the lower limit value, and the ratio of the compounding amount of silicon oxide is equal to or less than the upper limit value. It is easy to maintain a stable structure.

(粒子状導電助剤)
前記粒子状導電助剤は、導電助剤として機能する粒子状のものであり、好ましいものとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック;黒鉛(グラファイト);フラーレン等が例示できる。
(Particulate conductive aid)
The particulate conductive aid is in the form of particles functioning as a conductive aid, and preferred examples include carbon black such as acetylene black and ketjen black; graphite (graphite); fullerene and the like.

前記粒子状導電助剤は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよく、二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   The particulate conductive auxiliary may be used singly or in combination of two or more. When two or more are used in combination, the combination and ratio are appropriately selected according to the purpose. That's fine.

前記負極材において、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダーの総配合量に対する、粒子状導電助剤の配合量の割合は、例えば、3〜30質量%とすることができる。粒子状導電助剤の前記配合量の割合が前記下限値以上であることで、粒子状導電助剤を用いたことによる効果がより顕著に得られ、粒子状導電助剤の前記配合量の割合が前記上限値以下であることで、繊維状導電助剤との併用による効果がより顕著に得られる。   In the negative electrode material, the ratio of the amount of the particulate conductive additive to the total amount of silicon oxide, the particulate conductive additive, the fibrous conductive additive and the binder may be, for example, 3 to 30% by mass. it can. The proportion of the blending amount of the particulate conductive additive is more prominently obtained by using the particulate conductive additive, since the proportion of the blended conductive additive is equal to or greater than the lower limit. Is less than or equal to the above upper limit, the effect of the combined use with the fibrous conductive additive is more remarkably obtained.

(繊維状導電助剤)
前記繊維状導電助剤は、導電助剤として機能する繊維状のものであり、好ましいものとしては、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンが例示できる。
(Fibrous conductive aid)
The fibrous conductive assistant is a fibrous substance that functions as a conductive assistant, and preferred examples include carbon nanotubes and carbon nanohorns.

繊維状導電助剤は、後述する負極活物質層中において、好ましくは負極活物質層全体に、網目構造を形成することで、負極活物質層の構造安定化に寄与すると共に、負極活物質層中に導電ネットワークを形成して、導電性の向上に寄与している推測される。
前記繊維状導電助剤は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよく、二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
The fibrous conductive auxiliary agent contributes to the structural stabilization of the negative electrode active material layer by forming a network structure in the entire negative electrode active material layer, preferably in the negative electrode active material layer described later, and the negative electrode active material layer. It is presumed that a conductive network is formed therein and contributes to improvement of conductivity.
The fibrous conductive assistant may be used alone or in combination of two or more. When two or more are used in combination, the combination and ratio are appropriately selected depending on the purpose. That's fine.

前記負極材において、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダーの総配合量に対する、繊維状導電助剤の配合量の割合は、例えば、1〜25質量%とすることができる。繊維状導電助剤の前記配合量の割合が前記下限値以上であることで、繊維状導電助剤を用いたことによる効果がより顕著に得られ、繊維状導電助剤の前記配合量の割合が前記上限値以下であることで、粒子状導電助剤との併用による効果がより顕著に得られる。   In the negative electrode material, the ratio of the amount of fibrous conductive additive to the total amount of silicon oxide, particulate conductive additive, fibrous conductive additive and binder may be, for example, 1 to 25% by mass. it can. The ratio of the blending amount of the fibrous conductive additive is more prominently obtained by using the fibrous conductive additive because the ratio of the blending amount of the fibrous conductive assistant is not less than the lower limit. Is less than or equal to the above upper limit value, the effect of the combined use with the particulate conductive additive is more remarkably obtained.

前記負極材において、「粒子状導電助剤:繊維状導電助剤」の配合量の質量比率(配合質量比)は、例えば、90:10〜30:70とすることができる。粒子状導電助剤及び繊維状導電助剤の配合質量比がこのような範囲であることで、粒子状導電助剤及び繊維状導電助剤の併用による効果がより顕著に得られる。   In the negative electrode material, the mass ratio (blending mass ratio) of the blending amount of “particulate conduction aid: fibrous conduction aid” can be, for example, 90:10 to 30:70. When the blending mass ratio of the particulate conductive assistant and the fibrous conductive assistant is in such a range, the effect of the combined use of the particulate conductive assistant and the fibrous conductive assistant can be obtained more remarkably.

(バインダー)
前記バインダーは公知のものでよく、好ましいものとしては、ポリアクリル酸(PAA)、ポリアクリル酸リチウム(PAALi)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体(PVDF−HFP)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレンオキサイド(PEO)、ポリエチレングリコール(PEG)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリアクリルニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)等が例示できる。
前記バインダーは、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよく、二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
(binder)
The binder may be a known one, and preferable examples thereof include polyacrylic acid (PAA), lithium polyacrylate (PAALi), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF- Examples thereof include HFP), styrene butadiene rubber (SBR), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polyethylene glycol (PEG), carboxymethyl cellulose (CMC), polyacrylonitrile (PAN), and polyimide (PI).
The binder may be used alone or in combination of two or more. When two or more are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

前記負極材において、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダーの総配合量に対する、バインダーの配合量の割合は、例えば、3〜30質量%とすることができる。バインダーの前記配合量の割合が前記下限値以上であることで、負極構造がより安定して維持され、バインダーの前記配合量の割合が前記上限値以下であることで、放電容量がより向上する。   In the negative electrode material, the ratio of the amount of the binder to the total amount of silicon oxide, particulate conductive auxiliary, fibrous conductive auxiliary and binder can be, for example, 3 to 30% by mass. When the proportion of the blending amount of the binder is equal to or higher than the lower limit value, the negative electrode structure is more stably maintained, and when the proportion of the blending amount of the binder is equal to or lower than the upper limit value, the discharge capacity is further improved. .

(その他の成分)
前記負極材には、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダー以外に、これらに該当しないその他の成分がさらに配合されていてもよい。
前記その他の成分は、目的に応じて任意に選択でき、好ましいものとしては、前記配合成分(酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤、バインダー)を溶解又は分散させるための溶媒が例示できる。
このような、さらに溶媒が配合されてなる負極材は、使用時において流動性を有する液状組成物であることが好ましい。
(Other ingredients)
In addition to silicon oxide, particulate conductive auxiliary, fibrous conductive auxiliary and binder, the negative electrode material may further contain other components not corresponding to these.
The other components can be arbitrarily selected according to the purpose, and a preferable solvent is a solvent for dissolving or dispersing the compounding components (silicon oxide, particulate conductive assistant, fibrous conductive assistant, binder). It can be illustrated.
Such a negative electrode material further mixed with a solvent is preferably a liquid composition having fluidity at the time of use.

前記溶媒は、前記配合成分の種類に応じて任意に選択でき、好ましいものとしては、水、有機溶媒が例示できる。
前記有機溶媒で好ましいものとしては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等のアルコール;N−メチルピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)等の鎖状又は環状アミド;アセトン等のケトンが例示できる。
前記溶媒は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよく、二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
The said solvent can be arbitrarily selected according to the kind of said mixing | blending component, As a preferable thing, water and an organic solvent can be illustrated.
Preferred examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol; linear or cyclic amides such as N-methylpyrrolidone (NMP) and N, N-dimethylformamide (DMF); acetone And the like.
The solvents may be used alone or in combination of two or more, and when two or more are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

負極材における前記溶媒の配合量は、特に限定されず、目的に応じて適宜調節すればよい。例えば、溶媒が配合された液状組成物である負極材を塗工及び乾燥させて、後述する負極活物質層を形成する場合には、この液状組成物が塗工に適した粘度となるように、溶媒の配合量を調節すればよい。具体的には、負極材において、配合成分の総量に対する、溶媒以外の配合成分の総量の割合が、好ましくは5〜60質量%、より好ましくは10〜35質量%となるように、溶媒の配合量を調節するとよい。   The amount of the solvent in the negative electrode material is not particularly limited, and may be adjusted as appropriate according to the purpose. For example, when a negative electrode material, which is a liquid composition containing a solvent, is applied and dried to form a negative electrode active material layer to be described later, the liquid composition has a viscosity suitable for coating. What is necessary is just to adjust the compounding quantity of a solvent. Specifically, in the negative electrode material, the blending of the solvent so that the ratio of the total amount of the blending components other than the solvent to the total amount of the blending components is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 10 to 35% by mass. Adjust the amount.

前記その他の成分として、前記溶媒以外の成分(その他の固体成分)を配合する場合、前記負極材において、溶媒以外の配合成分の総量に対する、その他の固体成分の配合量の割合は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。   When a component other than the solvent (other solid component) is blended as the other component, the proportion of the blended amount of the other solid component with respect to the total amount of the blended component other than the solvent in the negative electrode material is 10% by mass. Or less, more preferably 5% by mass or less.

前記負極材は、前記酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤、バインダー、及び必要に応じてその他の成分を配合することで製造できる。
各成分の配合時には、これら成分を添加して、各種手段により十分に混合することが好ましい。各成分は、これらを順次添加しながら混合してもよいし、全成分を添加してから混合してもよく、配合成分が均一に混合されればよい。
The said negative electrode material can be manufactured by mix | blending the said silicon oxide, a particulate-form conductive support agent, a fibrous conductive support agent, a binder, and another component as needed.
At the time of blending each component, it is preferable to add these components and thoroughly mix them by various means. Each component may be mixed while sequentially adding them, or may be mixed after all components have been added, as long as the blended components are mixed uniformly.

前記その他の成分として前記溶媒を配合する場合、この溶媒は、少なくとも一部を、前記酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤、バインダー、及びその他の固体成分からなる群から選択される一種以上とあらかじめ混合して、これら成分の溶液又は分散液として、配合してもよい。   When the solvent is blended as the other component, the solvent is at least partially selected from the group consisting of the silicon oxide, the particulate conductive aid, the fibrous conductive aid, the binder, and other solid components. One or more of these components may be mixed in advance and blended as a solution or dispersion of these components.

各成分の混合方法は、特に限定されず、例えば、撹拌子、撹拌翼、ボールミル、スターラー、超音波分散機、超音波ホモジナイザー、自公転ミキサー等を使用する公知の方法を適用すればよい。そして、複数種の方法を組み合わせて行ってもよい。
混合温度、混合時間等の混合条件は、各種方法に応じて適宜設定すればよい。通常は、混合時の温度は10〜50℃であることが好ましく、15〜35℃であることがより好ましい。また、混合時間は3〜40分であることが好ましく、5〜20分であることがより好ましい。
The mixing method of each component is not specifically limited, For example, the well-known method using a stirring bar, a stirring blade, a ball mill, a stirrer, an ultrasonic disperser, an ultrasonic homogenizer, a self-revolving mixer etc. may be applied. A plurality of methods may be combined.
What is necessary is just to set suitably mixing conditions, such as mixing temperature and mixing time, according to various methods. Usually, the temperature during mixing is preferably 10 to 50 ° C, more preferably 15 to 35 ° C. Moreover, it is preferable that mixing time is 3 to 40 minutes, and it is more preferable that it is 5 to 20 minutes.

各成分を添加及び混合して得られた組成物は、そのまま負極材として用いてもよいし、例えば、配合した前記溶媒の一部を留去等によって除去するなど、得られた組成物に何らかの操作を追加して行って得られたものを、負極材として用いてもよい。   The composition obtained by adding and mixing each component may be used as a negative electrode material as it is, or, for example, by removing a part of the blended solvent by distillation or the like, What was obtained by performing additional operations may be used as the negative electrode material.

[負極]
前記負極は、前記負極材を用いて形成された負極活物質層を有し、且つリチウムがプレドープされているものであり、例えば、前記負極活物質層が集電体(負極集電体)上に備えられた構成を有する。
[Negative electrode]
The negative electrode has a negative electrode active material layer formed using the negative electrode material and is pre-doped with lithium. For example, the negative electrode active material layer is on a current collector (negative electrode current collector). It has the composition provided in.

集電体は、公知のものでよく、その材質で好ましいものとしては、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼等の導電性を有するものが例示できる。
また、前記集電体はシート状であることが好ましく、その厚さは、5μm〜20μmであることが好ましい。
The current collector may be a known one, and preferable materials include those having conductivity such as copper (Cu), aluminum (Al), titanium (Ti), nickel (Ni), and stainless steel. it can.
Moreover, it is preferable that the said collector is a sheet form, and it is preferable that the thickness is 5 micrometers-20 micrometers.

負極活物質層の厚さは、特に限定されないが、5μm〜100μmであることが好ましく、10μm〜60μmであることがより好ましい。   The thickness of the negative electrode active material layer is not particularly limited, but is preferably 5 μm to 100 μm, and more preferably 10 μm to 60 μm.

負極活物質層は、前記負極材を用いて集電体上に形成すればよい。
例えば、負極材として、溶媒が配合されてなる液状組成物を用いる場合には、この液状組成物を塗工及び乾燥させることで、負極活物質層を形成できる。
The negative electrode active material layer may be formed on the current collector using the negative electrode material.
For example, when a liquid composition containing a solvent is used as the negative electrode material, the negative electrode active material layer can be formed by coating and drying the liquid composition.

液状組成物の塗工方法としては、バーコーター、グラビアコーター、コンマコーター、リップコーター等の各種コーターを用いる方法;ドクターブレード法;ディッピング法等の、各種塗布方法が例示できる。   Examples of the coating method of the liquid composition include various coating methods such as a method using various coaters such as a bar coater, a gravure coater, a comma coater, and a lip coater; a doctor blade method; a dipping method.

液状組成物の乾燥は、公知の方法で常圧下又は減圧下で行えばよい。そして、乾燥温度は、40〜180℃であることが好ましい。乾燥温度が前記下限値以上であることで、短時間で乾燥させることができ、乾燥温度が前記上限値以下であることで、集電体の酸化等を抑制する効果が高くなる。乾燥時間は、乾燥温度に応じて適宜調節すればよいが、例えば、12〜48時間とすることができる。   The liquid composition may be dried by a known method under normal pressure or reduced pressure. And it is preferable that drying temperature is 40-180 degreeC. When the drying temperature is equal to or higher than the lower limit value, drying can be performed in a short time, and when the drying temperature is equal to or lower than the upper limit value, the effect of suppressing the oxidation of the current collector is increased. The drying time may be appropriately adjusted according to the drying temperature, and can be, for example, 12 to 48 hours.

負極活物質層は、集電体上に直接形成して設けてもよいし、他の基材上に形成してから集電体上に転写させ、集電体上に圧着させて設けてもよい。そして、負極活物質層は、集電体上に直接形成する場合にも、集電体上に圧着させてもよい。   The negative electrode active material layer may be formed directly on the current collector, or may be formed on another base material and then transferred onto the current collector, and may be pressure-bonded on the current collector. Good. And also when forming a negative electrode active material layer directly on a collector, you may make it crimp on a collector.

前記負極は、さらにリチウムがプレドープされているものであり、少なくとも負極活物質層にリチウムがプレドープされているものである。
リチウムをプレドープする方法としては、例えば、負極活物質層を電解液と接触させ、この電解液との接触面をさらにリチウム金属と接触させることにより行うのが好ましい。このような方法を適用することで、負極の広範囲に、より容易にリチウムをプレドープできる。接触させる前記電解液は、この負極を用いてリチウムイオン二次電池を製造する際に用いる電解液と同じであることが好ましい。
接触させるリチウム金属は、シート状(リチウム金属箔)であることが好ましい。
リチウムのプレドープは、リチウムイオン(Li)ではなくリチウム金属(Li)を用いて行う必要がある。
The negative electrode is further pre-doped with lithium, and at least the negative electrode active material layer is pre-doped with lithium.
As a method for pre-doping lithium, for example, the negative electrode active material layer is preferably brought into contact with an electrolytic solution, and the contact surface with the electrolytic solution is further brought into contact with lithium metal. By applying such a method, lithium can be pre-doped more easily in a wide range of the negative electrode. The electrolytic solution to be contacted is preferably the same as the electrolytic solution used when producing a lithium ion secondary battery using this negative electrode.
The lithium metal to be contacted is preferably in the form of a sheet (lithium metal foil).
Lithium pre-doping needs to be performed using lithium metal (Li) instead of lithium ions (Li + ).

負極にプレドープされているリチウムの量は、負極活物質層中の二酸化ケイ素(SiO)に対して、1〜4倍モル量であることが好ましく、2〜4倍モル量であることがより好ましく、3〜4倍モル量であることが特に好ましい。 The amount of lithium pre-doped on the negative electrode is preferably 1 to 4 times the molar amount, more preferably 2 to 4 times the molar amount of silicon dioxide (SiO 2 ) in the negative electrode active material layer. The molar amount is preferably 3 to 4 times.

前記負極は、リチウムがプレドープされていることにより、このリチウムが負極活物質層中の二酸化ケイ素と不可逆的に反応して、あらかじめリチウムシリケート(LiSiO)を生成していると推測される。そして、このような負極を備えたリチウムイオン二次電池は、初期充電工程において負極にリチウムが吸蔵されても、負極活物質層中の酸化ケイ素との上記不可逆反応及び副生成物の発生が抑制されるため、放電時の放出が妨げられることがなく、放電容量の低下が抑制されると推測される。よって、このリチウムイオン二次電池は、充放電特性に優れた電池になる。 Since the negative electrode is pre-doped with lithium, it is presumed that this lithium reacts irreversibly with silicon dioxide in the negative electrode active material layer to generate lithium silicate (Li 4 SiO 4 ) in advance. . In addition, the lithium ion secondary battery having such a negative electrode suppresses the occurrence of the irreversible reaction and by-products with silicon oxide in the negative electrode active material layer even when lithium is occluded in the negative electrode in the initial charging step. Therefore, it is presumed that the discharge during discharge is not hindered and the decrease in discharge capacity is suppressed. Therefore, this lithium ion secondary battery becomes a battery excellent in charge / discharge characteristics.

前記リチウムイオン二次電池の負極以外の構成は、従来のリチウムイオン二次電池と同様の構成とすることができる。例えば、前記負極、正極、及び電解液、ゲル電解質若しくは固体電解質を備えて構成される。さらに必要に応じて、負極と正極との間に、セパレータを備えていてもよい。   The configuration other than the negative electrode of the lithium ion secondary battery can be the same as that of a conventional lithium ion secondary battery. For example, the negative electrode, the positive electrode, and an electrolyte solution, a gel electrolyte, or a solid electrolyte are provided. Further, if necessary, a separator may be provided between the negative electrode and the positive electrode.

[正極]
前記正極は、従来のリチウムイオン二次電池を構成する公知の正極でよく、正極活物質、バインダー及び溶媒、並びに必要に応じて導電助剤等が配合されてなる正極材を用いて形成された正極活物質層を、集電体(正極集電体)上に備えたものが例示できる。前記正極として、市販の正極を用いてもよい。
[Positive electrode]
The positive electrode may be a known positive electrode that constitutes a conventional lithium ion secondary battery, and is formed using a positive electrode material in which a positive electrode active material, a binder, a solvent, and a conductive auxiliary agent are blended as necessary. The thing provided with the positive electrode active material layer on the electrical power collector (positive electrode electrical power collector) can be illustrated. A commercially available positive electrode may be used as the positive electrode.

正極におけるバインダー、溶媒及び集電体は、いずれも負極におけるバインダー、溶媒及び集電体と同様のものでよい。   The binder, solvent and current collector in the positive electrode may all be the same as the binder, solvent and current collector in the negative electrode.

正極における導電助剤は公知のものでよく、好ましいものとしては、黒鉛(グラファイト);ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック;カーボンナノチューブ;カーボンナノホーン;グラフェン;フラーレン等が例示できる。
正極における前記導電助剤は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよく、二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
The conductive auxiliary in the positive electrode may be a known one, and preferable examples thereof include graphite (graphite); carbon black such as ketjen black and acetylene black; carbon nanotube; carbon nanohorn; graphene; fullerene.
The conductive auxiliary in the positive electrode may be used alone or in combination of two or more. When two or more are used in combination, the combination and ratio are appropriately selected according to the purpose. That's fine.

正極活物質としては、一般式「LiM(式中、Mは金属であり;x及びyは、金属Mと酸素Oとの組成比である。)」で表される金属酸リチウム化合物が例示できる。
このような金属酸リチウム化合物としては、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMn)等が例示でき、類似の組成であるオリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO)を用いることもできる。
前記金属酸リチウム化合物は、前記一般式において、Mが複数種のものであってもよく、このような金属酸リチウム化合物としては、一般式「LiM (式中、M、M及びMは互いに異なる種類の金属であり;p、q、r及びyは、金属M、M及びMと酸素Oとの組成比である。)」で表されるものが例示できる。ここで、p+q+r=xである。
このような金属酸リチウム化合物としては、LiNi0.33Mn0.33Co0.33等が例示できる。
正極活物質は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよく、二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
As the positive electrode active material, a lithium metal acid compound represented by the general formula “LiM x O y (wherein M is a metal; x and y are composition ratios of metal M and oxygen O)” Can be illustrated.
Examples of such a metal acid lithium compound include lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), and the like, and olivine iron phosphate having a similar composition. Lithium (LiFePO 4 ) can also be used.
In the above general formula, M may be a plurality of types of the lithium metal acid compound. As such a metal acid lithium compound, the general formula “LiM 1 p M 2 q M 3 r O y (formula Where M 1 , M 2 and M 3 are different types of metals; p, q, r and y are the composition ratios of the metals M 1 , M 2 and M 3 and oxygen O). What is represented can be exemplified. Here, p + q + r = x.
Examples of such a metal acid lithium compound include LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 .
A positive electrode active material may be used individually by 1 type, may use 2 or more types together, and when using 2 or more types together, the combination and ratio may be suitably selected according to the objective.

前記正極材における、配合成分の総量に対する、前記正極活物質、バインダー、溶媒、及び導電助剤のそれぞれの配合量の割合は、前記負極材における、配合成分の総量に対する、前記負極活物質、バインダー、溶媒、及び導電助剤のそれぞれの配合量の割合と同様とすることができる。   The ratio of the amount of each of the positive electrode active material, the binder, the solvent, and the conductive additive to the total amount of the compounding components in the positive electrode material is the ratio of the negative electrode active material and the binder to the total amount of the compounding components in the negative electrode material. , The solvent, and the proportion of each of the conductive additives can be the same.

正極活物質層の厚さは、特に限定されないが、20〜60μmであることが好ましい。   Although the thickness of a positive electrode active material layer is not specifically limited, It is preferable that it is 20-60 micrometers.

正極活物質層は、前記負極材に代えて正極材を用いる点以外は、負極活物質層の場合と同様の方法で形成できる。   The positive electrode active material layer can be formed by the same method as in the case of the negative electrode active material layer except that a positive electrode material is used instead of the negative electrode material.

[電解液]
前記電解液としては、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、並びに(C)有機溶媒が配合されてなるもの(以下、「第一の電解液」と略記することがある)が例示できる。
[Electrolyte]
As the electrolytic solution, (A) lithium carboxylate, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, and (C) an organic solvent (hereinafter referred to as “first electrolysis”). (It may be abbreviated as “liquid”).

(A)カルボン酸リチウム塩は、電解質であり、カルボキシ基がリチウム塩(−C(=O)−OLi)を構成しているものであれば、脂肪族カルボン酸、脂環式カルボン酸及び芳香族カルボン酸のいずれのリチウム塩でもよく、1価カルボン酸及び多価カルボン酸のいずれのリチウム塩でもよい。そして、(A)カルボン酸リチウム塩は、リチウム塩を構成するカルボキシ基の数は、特に限定されない。例えば、カルボキシ基の数が2以上である場合には、すべてのカルボキシ基がリチウム塩を構成していてもよいし、一部のカルボキシ基のみがリチウム塩を構成していてもよい。   (A) Lithium carboxylic acid salt is an electrolyte, and an aliphatic carboxylic acid, an alicyclic carboxylic acid, and a fragrance as long as the carboxy group constitutes a lithium salt (—C (═O) —OLi). Any lithium salt of a group carboxylic acid may be used, and any lithium salt of a monovalent carboxylic acid and a polyvalent carboxylic acid may be used. And as for (A) carboxylic acid lithium salt, the number of the carboxy group which comprises lithium salt is not specifically limited. For example, when the number of carboxy groups is 2 or more, all the carboxy groups may constitute a lithium salt, or only some of the carboxy groups may constitute a lithium salt.

(A)カルボン酸リチウム塩で好ましいものとしては、ギ酸リチウム(HCOOLi)、酢酸リチウム(CHCOOLi)、プロピオン酸リチウム(CHCHCOOLi)、酪酸リチウム(CH(CHCOOLi)、イソ酪酸リチウム((CHCHCOOLi)、吉草酸リチウム(CH(CHCOOLi)、イソ吉草酸リチウム((CHCHCHCOOLi)、カプロン酸リチウム(CH(CHCOOLi)等の1価カルボン酸のリチウム塩;シュウ酸リチウム((COOLi))、マロン酸リチウム(LiOOCCHCOOLi)、コハク酸リチウム((CHCOOLi))、グルタル酸リチウム(LiOOC(CHCOOLi)、アジピン酸リチウム((CHCHCOOLi))等の2価カルボン酸のリチウム塩;乳酸リチウム(CHCH(OH)COOLi)等の水酸基を有する1価カルボン酸のリチウム塩;酒石酸リチウム((CH(OH)COOLi))、リンゴ酸リチウム(LiOOCCHCH(OH)COOLi)等の水酸基を有する2価カルボン酸のリチウム塩;マレイン酸リチウム(LiOOCCH=CHCOOLi、cis体)、フマル酸リチウム(LiOOCCH=CHCOOLi、trans体)等の不飽和2価カルボン酸のリチウム塩;クエン酸リチウム(LiOOCCHC(COOLi)(OH)CHCOOLi)等の3価カルボン酸のリチウム塩(水酸基を有する3価カルボン酸のリチウム塩)が例示でき、ギ酸リチウム、酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、コハク酸リチウムがより好ましく、シュウ酸リチウムが特に好ましい。 (A) Preferred lithium carboxylate is lithium formate (HCOOLi), lithium acetate (CH 3 COOLi), lithium propionate (CH 3 CH 2 COOLi), lithium butyrate (CH 3 (CH 2 ) 2 COOLi) , Lithium isobutyrate ((CH 3 ) 2 CHCOOLi), lithium valerate (CH 3 (CH 2 ) 3 COOLi), lithium isovalerate ((CH 3 ) 2 CHCH 2 COOLi), lithium caproate (CH 3 (CH 2) 4 COOLi) 1 monovalent lithium salts of carboxylic acids such as, lithium oxalate ((COOLi) 2), lithium malonate (LiOOCCH 2 COOLi), lithium succinate ((CH 2 COOLi) 2) , lithium glutarate ( LiOOC (CH 2 ) 3 COOLi), adipine Lithium salt of a divalent carboxylic acid such as lithium acid ((CH 2 CH 2 COOLi) 2 ); lithium salt of a monovalent carboxylic acid having a hydroxyl group such as lithium lactate (CH 3 CH (OH) COOLi); lithium tartrate (( CH (OH) COOLi) 2 ), lithium salt of a divalent carboxylic acid having a hydroxyl group such as lithium malate (LiOOCCH 2 CH (OH) COOLi); lithium maleate (LiOOCCH = CHCOOLi, cis body), lithium fumarate ( Lithium salt of unsaturated divalent carboxylic acid such as LiOOCCH = CHCOOLi, trans isomer); lithium salt of trivalent carboxylic acid such as lithium citrate (LiOOCCH 2 C (COOLi) (OH) CH 2 COOLi) (3 having a hydroxyl group) Lithium salt of divalent carboxylic acid), and lithium formate Lithium acetate, lithium oxalate, and lithium succinate are more preferable, and lithium oxalate is particularly preferable.

(A)カルボン酸リチウム塩は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   (A) Lithium carboxylate may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

(B)三フッ化ホウ素及び三フッ化ホウ素錯体は、(A)カルボン酸リチウム塩と錯形成反応を行うものであり、三フッ化ホウ素錯体は、三フッ化ホウ素(BF)が別の成分に配位結合したものである。 (B) Boron trifluoride and boron trifluoride complex are those that undergo a complex formation reaction with (A) lithium carboxylate, and boron trifluoride complex is different from boron trifluoride (BF 3 ). Coordinated to the component.

好ましい前記三フッ化ホウ素錯体としては、三フッ化ホウ素ジメチルエーテル錯体(BF・O(CH)、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF・O(C)、三フッ化ホウ素ジn−ブチルエーテル錯体(BF・O(C)、三フッ化ホウ素ジtert−ブチルエーテル錯体(BF・O((CHC))、三フッ化ホウ素tert−ブチルメチルエーテル錯体(BF・O((CHC)(CH))、三フッ化ホウ素テトラヒドロフラン錯体(BF・OC)等の三フッ化ホウ素アルキルエーテル錯体;三フッ化ホウ素メタノール錯体(BF・HOCH)、三フッ化ホウ素プロパノール錯体(BF・HOC)、三フッ化ホウ素フェノール錯体(BF・HOC)等の三フッ化ホウ素アルコール錯体が例示できる。
(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体としては、取り扱いが容易で、錯形成反応がより円滑に進行する点から、前記三フッ化ホウ素錯体を用いることが好ましい。
Preferred examples of the boron trifluoride complex include boron trifluoride dimethyl ether complex (BF 3 .O (CH 3 ) 2 ), boron trifluoride diethyl ether complex (BF 3 .O (C 2 H 5 ) 2 ), three Boron fluoride di n-butyl ether complex (BF 3 · O (C 4 H 9 ) 2 ), boron trifluoride di tert-butyl ether complex (BF 3 · O ((CH 3 ) 3 C) 2 ), trifluoride Boron trifluoride alkyl ether complexes such as boron tert-butyl methyl ether complex (BF 3 .O ((CH 3 ) 3 C) (CH 3 )), boron trifluoride tetrahydrofuran complex (BF 3 .OC 4 H 8 ) Boron trifluoride methanol complex (BF 3 · HOCH 3 ), boron trifluoride propanol complex (BF 3 · HOC 3 H 7 ), boron trifluoride phenol A boron trifluoride alcohol complex such as a complex (BF 3 .HOC 6 H 5 ) can be exemplified.
(B) As boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, it is preferable to use the boron trifluoride complex from the viewpoint that it is easy to handle and the complex formation reaction proceeds more smoothly.

(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体としては、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   (B) As boron trifluoride and / or a boron trifluoride complex, 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体の配合量は特に限定されず、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体や(A)カルボン酸リチウム塩の種類に応じて適宜調節すればよい。通常は、[(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体の配合量(モル数)]/[配合された(A)カルボン酸リチウム塩中のリチウム原子のモル数]のモル比が0.5以上であることが好ましく、0.7以上であることがより好ましい。このような範囲とすることで、(C)有機溶媒に対する(A)カルボン酸リチウム塩の溶解度がより向上する。また、前記モル比の上限値は特に限定されないが、2.0であることが好ましく、1.5であることがより好ましい。   The blending amount of (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex is not particularly limited, and (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex or (A) lithium carboxylate type What is necessary is just to adjust suitably according to. Usually, the molar ratio of [(B) Boron trifluoride and / or boron trifluoride complex (mole number)] / [Mixed (A) moles of lithium atoms in carboxylic acid lithium salt] Is preferably 0.5 or more, and more preferably 0.7 or more. By setting it as such a range, the solubility of (A) lithium carboxylic acid salt with respect to the (C) organic solvent improves more. The upper limit of the molar ratio is not particularly limited, but is preferably 2.0, and more preferably 1.5.

(C)有機溶媒は特に限定されないが、好ましいものとして具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブ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、ジエチルカーボネート、ビニレンカーボネート等の炭酸エステル化合物;γ−ブチロラクトン等のラクトン化合物;ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等のカルボン酸エステル化合物;テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル化合物;アセトニトリル等のニトリル化合物;スルホラン等のスルホン化合物が例示できる。
(C)有機溶媒は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
(C) Although the organic solvent is not particularly limited, specific examples of preferable organic solvents include carbonate compounds such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, vinylene carbonate; γ-butyrolactone, etc. Lactone compounds; carboxylic acid ester compounds such as methyl formate, methyl acetate, and methyl propionate; ether compounds such as tetrahydrofuran and dimethoxyethane; nitrile compounds such as acetonitrile; and sulfone compounds such as sulfolane.
(C) An organic solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

(C)有機溶媒は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブ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、ジエチルカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル及びスルホランからなる群から選択される一種以上であることが好ましい。
二種以上を併用した(C)有機溶媒としては、プロピレンカーボネート及びビニレンカーボネートが配合された混合溶媒、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートが配合された混合溶媒、並びにエチレンカーボネート及びジメチルカーボネートが配合された混合溶媒が好ましい。
(C) The organic solvent is ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, vinylene carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, acetonitrile and It is preferably at least one selected from the group consisting of sulfolane.
(C) The organic solvent used in combination of two or more types is a mixed solvent in which propylene carbonate and vinylene carbonate are blended, a mixed solvent in which propylene carbonate and ethylene carbonate are blended, and a mixed solvent in which ethylene carbonate and dimethyl carbonate are blended. Is preferred.

前記電解液における(C)有機溶媒の配合量は特に限定されず、例えば、電解質の種類に応じて、適宜調節すればよい。通常は、リチウム原子(Li)の濃度が、好ましくは0.2〜3.0モル/kg、より好ましくは0.4〜2.0モル/kgとなるように、配合量を調節することが好ましい。   The blending amount of the (C) organic solvent in the electrolytic solution is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to, for example, the type of the electrolyte. Usually, the blending amount may be adjusted so that the concentration of lithium atoms (Li) is preferably 0.2 to 3.0 mol / kg, more preferably 0.4 to 2.0 mol / kg. preferable.

第一の電解液としては、(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、及び(C)有機溶媒が配合されてなるものも例示できる。
(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体としては、カルボン酸リチウム塩中の少なくとも1個のカルボキシ基又はリチウム塩となっているカルボキシ基に、三フッ化ホウ素(BF)が配位結合したものが例示できる。
(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体を構成するカルボン酸リチウム塩としては、(A)カルボン酸リチウム塩と同様のものが例示できる。
Examples of the first electrolytic solution include a mixture of (E) a carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex and (C) an organic solvent.
(E) As a carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex, boron trifluoride (BF 3 ) is coordinated to at least one carboxy group or lithium carboxy group in the carboxylic acid lithium salt. What was combined can be illustrated.
(E) As a carboxylic acid lithium salt which comprises a carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex, the thing similar to (A) carboxylic acid lithium salt can be illustrated.

(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体は、例えば、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、並びに(C’)溶媒を配合して、(A)カルボン酸リチウム塩と、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体と、を反応させる工程(以下、「反応工程」と略記する)と、前記反応後の反応液から、(C’)溶媒と、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体に由来する不純物と、を除去する工程(以下、「除去工程」と略記する)と、を有する製造方法で製造できる。かかる製造方法で得られた(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体は、(A)カルボン酸リチウム塩と(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体とが、錯形成反応して、形成されたものである。   The (E) carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex contains, for example, (A) a lithium carboxylic acid salt, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, and (C ′) a solvent. (A) a carboxylic acid lithium salt and (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex are reacted (hereinafter abbreviated as “reaction process”), and the reaction after the reaction. A step of removing (C ′) solvent and (B) impurities derived from boron trifluoride and / or boron trifluoride complex from the liquid (hereinafter abbreviated as “removal step”). It can be manufactured by a manufacturing method. The (E) carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex obtained by such a production method is such that (A) lithium carboxylic acid salt and (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex are complexed. It has been formed by reaction.

この製造方法において、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体は、上記のものと同じである。すなわち、(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体における「カルボン酸リチウム塩」は、(A)カルボン酸リチウム塩と同じものである。   In this production method, (A) lithium carboxylate, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex are the same as described above. That is, (E) “lithium carboxylate” in the lithium carboxylate-boron trifluoride complex is the same as (A) the lithium carboxylate.

(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   (E) A lithium carboxylate-boron trifluoride complex may be used alone or in combination of two or more. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

前記(C’)溶媒は、前記反応工程における、(A)カルボン酸リチウム塩と(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体との錯形成反応を妨げず、これらを溶解可能なものであれば、特に限定されないが、有機溶媒が好ましく、常圧下又は減圧下での留去が可能なものが好ましい。   The (C ′) solvent does not interfere with the complex formation reaction of (A) lithium carboxylic acid salt with (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex in the reaction step, and can dissolve these. Although it will not specifically limit if it is a thing, An organic solvent is preferable and what can be distilled off under a normal pressure or pressure reduction is preferable.

(C’)溶媒の沸点は、20℃以上であることが好ましく、30℃以上であることがより好ましく、35℃以上であることが特に好ましい。そして、(C’)溶媒の沸点は、180℃以下であることが好ましく、150℃以下であることがより好ましく、120℃以下であることが特に好ましい。(C’)溶媒の沸点が前記下限値以上であることで、前記反応工程における反応液を常温で撹拌することができるので、前記反応工程をより容易に行うことができる。また、(C’)溶媒の沸点が前記上限値以下であることで、前記除去工程での留去により、(C’)溶媒をより容易に除去できる。   The boiling point of (C ′) solvent is preferably 20 ° C. or higher, more preferably 30 ° C. or higher, and particularly preferably 35 ° C. or higher. The boiling point of the (C ′) solvent is preferably 180 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, and particularly preferably 120 ° C. or lower. (C ′) Since the boiling point of the solvent is not less than the lower limit, the reaction solution in the reaction step can be stirred at room temperature, so that the reaction step can be performed more easily. In addition, when the boiling point of the (C ′) solvent is not more than the above upper limit value, the (C ′) solvent can be more easily removed by distillation in the removing step.

(C’)溶媒における好ましい前記有機溶媒としては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状炭酸エステル化合物(鎖状構造中に、炭酸エステル結合を有する化合物);アセトニトリル等のニトリル化合物;テトラヒドロフラン等の環状エーテル化合物(環状構造中にエーテル結合を有する化合物);ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル化合物(鎖状構造中にエーテル結合を有する化合物);酢酸エチル、酢酸イソプロピル等のカルボン酸エステル化合物が例示できる。
これらの中でも、前記有機溶媒としては、鎖状炭酸エステル化合物、ニトリル化合物、環状エーテル化合物が好ましい。
(C ′) Preferred organic solvents in the solvent include chain carbonate compounds such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate (compounds having a carbonate ester bond in the chain structure); nitrile compounds such as acetonitrile; Cyclic ether compounds such as tetrahydrofuran (compounds having an ether bond in the cyclic structure); chain ether compounds such as diethyl ether and 1,2-dimethoxyethane (compounds having an ether bond in the chain structure); ethyl acetate, acetic acid Examples thereof include carboxylic acid ester compounds such as isopropyl.
Among these, as the organic solvent, a chain carbonate compound, a nitrile compound, and a cyclic ether compound are preferable.

(C’)溶媒は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   (C ') A solvent may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

前記除去工程において、前記不純物としては、(A)カルボン酸リチウム塩と反応せずに残存した、過剰量の(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体や、これから生じた副生物が挙げられ、前記副生物としてより具体的には、(B)成分である三フッ化ホウ素錯体において、反応前に元々三フッ化ホウ素に配位結合していた成分等が例示できる。これら不純物は、留去が可能なものである。   In the removal step, as the impurities, (A) an excessive amount of (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex remaining without reacting with the carboxylic acid lithium salt, and by-products generated therefrom More specifically, as the by-product, in the boron trifluoride complex which is the component (B), a component that was originally coordinated to boron trifluoride before the reaction can be exemplified. These impurities can be distilled off.

(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体を用いた第一の電解液は、例えば、(A)カルボン酸リチウム塩、並びに(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体を配合するのに代えて、(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体を配合することにより、(A)カルボン酸リチウム塩、並びに(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体が配合されてなる上記の第一の電解液と同様の方法で得られる。例えば、(C)有機溶媒の配合量は特に限定されないが、リチウム原子(Li)の濃度が、好ましくは0.2〜3.0モル/kg、より好ましくは0.4〜2.0モル/kgとなるように、配合量を調節することが好ましい。   (E) The 1st electrolyte solution using the lithium carboxylate-boron trifluoride complex is, for example, (A) lithium carboxylate and (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex. Instead of blending, (E) by mixing a carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex, (A) a carboxylic acid lithium salt, and (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex. Can be obtained by the same method as the above-described first electrolytic solution. For example, the amount of (C) the organic solvent is not particularly limited, but the concentration of lithium atoms (Li) is preferably 0.2 to 3.0 mol / kg, more preferably 0.4 to 2.0 mol / kg. It is preferable to adjust the blending amount so as to be kg.

また、前記電解液としては、電解質として六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ素リチウム(LiBF)、リチウムビスフルオロスルホニルイミド(LiFSI)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(SOCF、LiTFSI)等の、(A)カルボン酸リチウム塩以外の公知のリチウム塩が有機溶媒に溶解されてなるもの(以下、「第二の電解液」と略記することがある)も例示できる。 Further, as the electrolyte, lithium hexafluorophosphate as an electrolyte (LiPF 6), boron tetrafluoride lithium (LiBF 4), lithium bisfluorosulfonylimide (LiFSI), bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiTFSI) or other known lithium salt other than (A) carboxylic acid lithium salt dissolved in an organic solvent (hereinafter abbreviated as “second electrolyte solution”) There are also examples).

第二の電解液における前記電解質は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   The said electrolyte in a 2nd electrolyte solution may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

第二の電解液における前記有機溶媒としては、第一の電解液における(C)有機溶媒と同じのものが例示できる。
また、第二の電解液におけるリチウム原子(Li)の濃度も、第一の電解液の場合と同様である。
Examples of the organic solvent in the second electrolytic solution are the same as the organic solvent (C) in the first electrolytic solution.
The concentration of lithium atoms (Li) in the second electrolytic solution is the same as that in the first electrolytic solution.

第一及び第二の電解液は、いずれも、上記の必須成分(第一の電解液における(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、(C)有機溶媒;第二の電解液におけるリチウム塩、有機溶媒)以外に、本発明の効果を損なわない範囲内において、任意成分が配合されてなるものでもよい。
前記任意成分は、目的に応じて適宜選択すればよく、特に限定されない。
The first and second electrolytic solutions are both the above-mentioned essential components ((A) lithium carboxylic acid salt, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex in the first electrolytic solution, (E In addition to (a) a carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex, (C) an organic solvent; a lithium salt in the second electrolytic solution, an organic solvent), an optional component is blended within the range not impairing the effects of the present invention. It may be.
The arbitrary component may be appropriately selected according to the purpose and is not particularly limited.

第一及び第二の電解液は、前記必須成分、及び必要に応じて任意成分を配合することで製造できる。各成分の配合方法は、前記負極材の製造時における各成分の配合方法と同様である。ただし、混合時の組成は特に限定されない。   The 1st and 2nd electrolyte solution can be manufactured by mix | blending the said essential component and an arbitrary component as needed. The compounding method of each component is the same as the compounding method of each component at the time of manufacture of the said negative electrode material. However, the composition at the time of mixing is not particularly limited.

前記電解液は、(A)カルボン酸リチウム塩並びに(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、あるいは(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体が配合されてなるもの、すなわち第一の電解液であることが好ましい。   The electrolyte includes (A) a lithium carboxylate and (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, or (E) a carboxylate lithium salt-boron trifluoride complex. That is, the first electrolytic solution is preferable.

[ゲル電解質]
前記ゲル電解質としては、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、(C)有機溶媒、並びに(D)マトリクスポリマーが配合されてなるもの;(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、(C)有機溶媒、及び(D)マトリクスポリマーが配合されてなるものが例示でき、必要に応じて、前記第一及び第二の電解液における任意成分が配合されてなるものでもよい。また、前記ゲル電解質としては、第一の電解液に、さらに(D)マトリクスポリマーが配合されてなるものも例示できる。ここで、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、並びに(C)有機溶媒は、いずれも第一の電解液におけるものと同じである。
[Gel electrolyte]
As the gel electrolyte, (A) lithium carboxylate, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, (C) an organic solvent, and (D) a matrix polymer are blended; E) A mixture of a lithium carboxylate-boron trifluoride complex, (C) an organic solvent, and (D) a matrix polymer can be exemplified, and if necessary, in the first and second electrolytic solutions An arbitrary component may be blended. Moreover, as said gel electrolyte, what further mix | blended (D) matrix polymer with the 1st electrolyte solution can be illustrated. Here, (A) carboxylic acid lithium salt, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, (E) carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex, and (C) organic solvent are any Is the same as in the first electrolyte solution.

ゲル電解質は、型を用いて所望の形状に成型してもよい。
ゲル電解質では、(D)マトリクスポリマー以外の成分(電解液)が、マトリクスポリマー中に保持される。
The gel electrolyte may be molded into a desired shape using a mold.
In the gel electrolyte, components (electrolytic solution) other than (D) the matrix polymer are retained in the matrix polymer.

ゲル電解質は、配合した(C)有機溶媒の一部が、乾燥等によって除去されたものでもよく、製造時において、ゲル電解質中に主として残存する(C)有機溶媒とは異なる有機溶媒(希釈用有機溶媒)が別途配合され、この希釈用有機溶媒が上記の乾燥時に除去されたものであってもよい。   The gel electrolyte may be one in which a part of the blended (C) organic solvent is removed by drying or the like, and an organic solvent (for dilution) different from the (C) organic solvent mainly remaining in the gel electrolyte at the time of production. Organic solvent) may be blended separately, and the organic solvent for dilution may be removed during the drying.

(D)マトリクスポリマーは、特に限定されず、固体電解質分野で公知のものが適宜使用できる。
好ましい(D)マトリクスポリマーとしては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系ポリマー(ポリエーテル骨格を有するポリマー);ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化アセトン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系ポリマー(フッ素原子を有するポリマー);ポリ(メタ)アクリル酸メチル、ポリ(メタ)アクリル酸エチル、ポリアクリルアミド、エチレンオキシドユニットを含むポリアクリレート等のポリアクリル系ポリマー((メタ)アクリル酸エステル又はアクリルアミドから誘導される構成単位を有するポリマー);ポリアクリロニトリル;ポリホスファゼン;ポリシロキサンが例示できる。
(D) A matrix polymer is not specifically limited, A well-known thing can be used suitably in the solid electrolyte field | area.
Preferred (D) matrix polymers include polyether polymers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide (polymers having a polyether skeleton); polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, and polyfluoride. Fluorine-based polymers (polymers having fluorine atoms) such as vinylidene fluoride-hexafluoroacetone copolymer, polytetrafluoroethylene; poly (meth) methyl acrylate, poly (meth) ethyl acrylate, polyacrylamide, ethylene oxide units Examples include polyacrylic polymers such as polyacrylates (polymers having structural units derived from (meth) acrylates or acrylamides); polyacrylonitriles; polyphosphazenes; polysiloxanes Kill.

(D)マトリクスポリマーは、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   (D) A matrix polymer may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

(D)マトリクスポリマーは、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化アセトン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリホスファゼン及びポリシロキサンからなる群から選択される一種以上であることが好ましい。   (D) The matrix polymer is polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride-hexafluoroacetone copolymer, polytetrafluoroethylene, It is preferably at least one selected from the group consisting of polyacrylonitrile, polyphosphazene and polysiloxane.

ゲル電解質において、(D)マトリクスポリマーの配合量は特に限定されず、その種類に応じて適宜調節すればよいが、配合成分の総量に対する(D)マトリクスポリマーの配合量の割合は、2〜50質量%であることが好ましい。(D)マトリクスポリマーの配合量が前記下限値以上であることで、ゲル電解質の強度がより向上し、(D)マトリクスポリマーの配合量が前記上限値以下であることで、リチウムイオン二次電池はより優れた電池性能を示す。   In the gel electrolyte, the blending amount of the (D) matrix polymer is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the type, but the ratio of the blending amount of the (D) matrix polymer to the total amount of blending components is 2-50. It is preferable that it is mass%. (D) When the blending amount of the matrix polymer is equal to or greater than the lower limit, the strength of the gel electrolyte is further improved, and (D) the blending amount of the matrix polymer is equal to or smaller than the upper limit, the lithium ion secondary battery Indicates better battery performance.

前記希釈用有機溶媒は、配合成分のいずれかを十分に溶解又は分散させることができるものが好ましく、具体的には、アセトニトリル等のニトリル化合物;テトラヒドロフラン等のエーテル化合物:ジメチルホルムアミド等のアミド化合物が例示できる。
希釈用有機溶媒は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
The organic solvent for dilution is preferably one that can sufficiently dissolve or disperse any of the components. Specifically, nitrile compounds such as acetonitrile; ether compounds such as tetrahydrofuran: amide compounds such as dimethylformamide It can be illustrated.
The organic solvent for dilution may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

ゲル電解質は、リチウムイオン二次電池が通常使用される40℃以下の環境において、流動性を示さないものが好ましい。   The gel electrolyte is preferably one that does not exhibit fluidity in an environment of 40 ° C. or lower where a lithium ion secondary battery is normally used.

ゲル電解質製造時における各成分の配合方法は、前記電解液の場合と同様でよい。
希釈用有機溶媒を除去するときの乾燥方法は、特に限定されず、例えば、ドライボックス、真空デシケータ、減圧乾燥機等を使用する公知の方法を適用すればよい。
The blending method of each component at the time of manufacturing the gel electrolyte may be the same as in the case of the electrolytic solution.
The drying method for removing the diluting organic solvent is not particularly limited, and for example, a known method using a dry box, a vacuum desiccator, a vacuum dryer or the like may be applied.

[固体電解質]
前記固体電解質としては、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、希釈用有機溶媒、並びに(D)マトリクスポリマーが配合されて得られた組成物;(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、希釈用有機溶媒、及び(D)マトリクスポリマーが配合されて得られた組成物から、乾燥により前記希釈用有機溶媒が除去されてなるものが例示でき、必要に応じて、前記第一及び第二の電解液における任意成分が配合されてなるものでもよい。ここで、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、並びに(C)有機溶媒は、いずれも第一の電解液におけるものと同じであり、希釈用有機溶媒及び(D)マトリクスポリマーは、前記ゲル電解質におけるものと同じである。
[Solid electrolyte]
As the solid electrolyte, a composition obtained by blending (A) a lithium carboxylate, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, an organic solvent for dilution, and (D) a matrix polymer. And (E) a composition obtained by blending a lithium carboxylate-boron trifluoride complex, an organic solvent for dilution, and (D) a matrix polymer, the organic solvent for dilution is removed by drying. And may be formed by blending arbitrary components in the first and second electrolytic solutions as necessary. Here, (A) carboxylic acid lithium salt, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, (E) carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex, and (C) organic solvent are any Are the same as those in the first electrolyte solution, and the organic solvent for dilution and (D) the matrix polymer are the same as those in the gel electrolyte.

固体電解質は、型を用いて所望の形状に成型してもよい。   The solid electrolyte may be molded into a desired shape using a mold.

固体電解質において、(D)マトリクスポリマーの配合量は特に限定されず、その種類に応じて適宜調節すればよいが、配合成分の総量に対する(D)マトリクスポリマーの配合量の割合は、2〜65質量%であることが好ましい。(D)マトリクスポリマーの配合量が前記下限値以上であることで、固体電解質(電解質膜)の強度がより向上し、(D)マトリクスポリマーの配合量が前記上限値以下であることで、リチウムイオン二次電池はより優れた電池性能を示す。   In the solid electrolyte, the blending amount of the (D) matrix polymer is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the type, but the ratio of the blending amount of the (D) matrix polymer to the total amount of blending components is 2 to 65. It is preferable that it is mass%. (D) When the blending amount of the matrix polymer is equal to or higher than the lower limit, the strength of the solid electrolyte (electrolyte membrane) is further improved, and (D) the blending amount of the matrix polymer is equal to or lower than the upper limit, Ion secondary batteries exhibit better battery performance.

固体電解質製造時における各成分の配合方法は、前記電解液の場合と同様でよい。
また、希釈用有機溶媒を除去するときの乾燥方法は、前記ゲル電解質の場合と同様でよい。
The blending method of each component during the production of the solid electrolyte may be the same as in the case of the electrolytic solution.
The drying method for removing the diluting organic solvent may be the same as that for the gel electrolyte.

[セパレータ]
前記セパレータの材質は特に限定されないが、微多孔性の高分子膜、不織布、ガラスファイバー等が例示でき、これら材質からなる群から選択される一種以上であることが好ましい。
[Separator]
Although the material of the separator is not particularly limited, it can be exemplified by a microporous polymer film, a nonwoven fabric, glass fiber, and the like, and is preferably at least one selected from the group consisting of these materials.

図3は、本発明に係るリチウムイオン二次電池の要部(電極積層体)を模式的に例示する正面図である。なお、リチウム金属箔4は、完成時の電池構成には含まれない。
ここに示すリチウムイオン二次電池は、シート状の負極1及び正極3が、セパレータ2を介して積層されたものである。セパレータ2は、単層からなるものでもよいし、二層以上が積層された複数層からなるものでもよい。図3において、電解液は図示を省略している。電解液に代えてゲル電解質又は固体電解質を用いたリチウムイオン二次電池としては、セパレータ2に代えてゲル電解質又は固体電解質を、あるいはセパレータを含むゲル電解質又は固体電解質を備えたものが例示できる。
FIG. 3 is a front view schematically illustrating the main part (electrode laminate) of the lithium ion secondary battery according to the present invention. The lithium metal foil 4 is not included in the completed battery configuration.
In the lithium ion secondary battery shown here, a sheet-like negative electrode 1 and a positive electrode 3 are laminated via a separator 2. The separator 2 may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers in which two or more layers are laminated. In FIG. 3, the electrolytic solution is not shown. As a lithium ion secondary battery using a gel electrolyte or a solid electrolyte instead of the electrolytic solution, a battery provided with a gel electrolyte or a solid electrolyte instead of the separator 2 or a gel electrolyte or a solid electrolyte containing a separator can be exemplified.

ここでは、負極1及び正極3をそれぞれ1枚ずつ示しているが、負極1、セパレータ2及び正極3がこの順に積層された積層構造を繰り返し単位として、この順を繰り返すように、これら繰り返し単位の間にさらにセパレータ2が介在して、前記積層構造が複数個繰り返し積層された構成であってもよい。   Here, each of the negative electrode 1 and the positive electrode 3 is shown one by one. However, the repeating structure of the repeating unit is repeated so that the negative electrode 1, the separator 2 and the positive electrode 3 are stacked in this order, and this order is repeated. A configuration in which a plurality of the laminated structures are repeatedly laminated with a separator 2 interposed therebetween may be employed.

前記リチウムイオン二次電池は、公知の方法に従って、例えば、グローブボックス内又は乾燥空気雰囲気下で、前記電解液、ゲル電解質又は固体電解質、及び電極等を用いて製造すればよい。
例えば、ゲル電解質を備えたリチウムイオン二次電池であれば、加熱して液状としたゲル電解質を、負極及び正極のいずれか一方又は両方の電極面上に塗工し、次いで、このゲル電解質を備えた負極及び正極を、これらの電極面が対向するようにゲル電解質を介して積層し、必要に応じてこれらの電極面間にセパレータを介在させることで、容易に製造できる。液状のゲル電解質は、例えば、バーコーター等の各種コーターを用いる方法で、電極面上に塗工できる。
また、例えば、電解液を備えたリチウムイオン二次電池であれば、ゲル電解質に代えてこの電解液を、負極及び正極の電極面に接触するように配置すること以外は、上記のゲル電解質を備えたリチウムイオン二次電池と同様の方法で、容易に製造できる。
What is necessary is just to manufacture the said lithium ion secondary battery according to a well-known method, for example in the glove box or a dry air atmosphere, using the said electrolyte solution, a gel electrolyte, or a solid electrolyte, an electrode, etc.
For example, in the case of a lithium ion secondary battery equipped with a gel electrolyte, a gel electrolyte heated to a liquid state is applied onto one or both of the negative electrode and the positive electrode, and then the gel electrolyte is used. It can manufacture easily by laminating | stacking the negative electrode and positive electrode which were equipped through the gel electrolyte so that these electrode surfaces may oppose, and interposing a separator between these electrode surfaces as needed. The liquid gel electrolyte can be coated on the electrode surface by a method using various coaters such as a bar coater.
Further, for example, in the case of a lithium ion secondary battery provided with an electrolytic solution, the gel electrolyte described above is used except that the electrolytic solution is placed in contact with the electrode surfaces of the negative electrode and the positive electrode instead of the gel electrolyte. It can be easily manufactured by the same method as the provided lithium ion secondary battery.

前記リチウムイオン二次電池の形状は、特に限定されず、円筒型、角型、コイン型、シート型等、種々のものに調節できる。   The shape of the lithium ion secondary battery is not particularly limited, and can be adjusted to various shapes such as a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, and a sheet shape.

リチウムイオン二次電池は、(A)カルボン酸リチウム塩並びに(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、あるいは(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体を用いた場合、初期充電時に負極表面上において、フッ化リチウム(LiF)を含む界面皮膜(以下、「SEI」と略記する)を形成する。このSEIは、充放電時にリチウムイオンに溶媒和された溶媒分子が負極中に進入するのを阻止し、負極構造の破壊を抑制して、リチウムイオン二次電池のサイクル特性の向上に寄与する。   When a lithium ion secondary battery uses (A) lithium carboxylate and (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex or (E) lithium carboxylate-boron trifluoride complex, An interfacial film containing lithium fluoride (LiF) (hereinafter abbreviated as “SEI”) is formed on the negative electrode surface during initial charging. This SEI prevents solvent molecules solvated with lithium ions from entering the negative electrode during charge and discharge, suppresses destruction of the negative electrode structure, and contributes to improvement of the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery.

本発明は、リチウムイオン二次電池の分野で利用可能である。   The present invention can be used in the field of lithium ion secondary batteries.

1…負極、2…セパレータ、3…正極、4…リチウム金属箔、10…集電体、12…電極活物質を含む組成物(電極材)、14…貫通孔、16…電極活物質層、100…集電体、101…貫通孔、102…電極活物質層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Negative electrode, 2 ... Separator, 3 ... Positive electrode, 4 ... Lithium metal foil, 10 ... Current collector, 12 ... Composition (electrode material) containing an electrode active material, 14 ... Through-hole, 16 ... Electrode active material layer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Current collector, 101 ... Through-hole, 102 ... Electrode active material layer

Claims (2)

リチウムイオン二次電池の製造方法であって、
集電体の平滑面に電極活物質を塗布した後に、前記集電体及び前記電極活物質の塗布面の複数箇所を穿刺し、
前記穿刺によって、前記塗布後に形成された電極活物質層及び前記集電体を貫通する、複数の貫通孔を前記塗布面に分散して設け、
前記貫通孔の空いていない面積に対する前記貫通孔の空いている面積の割合で表される開口率を0.5〜10%とした、負極及び正極を得る工程と、
前記負極と、セパレータと、前記正極とが積層されてなる電極積層体を形成し、前記電極積層体に電解液を含ませ、前記電極積層体にリチウム金属を接触させることにより、前記負極を構成する負極活物質層にリチウムイオンをドープするドープ工程と、を有し、
前記電解液が、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、並びに(C)有機溶媒が配合された電解液であることを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
A method for producing a lithium ion secondary battery, comprising:
After applying the electrode active material to the smooth surface of the current collector, puncture a plurality of locations on the current collector and the electrode active material application surface,
A plurality of through holes penetrating through the electrode active material layer formed after the application and the current collector by the puncture are provided on the application surface,
A step of obtaining a negative electrode and a positive electrode in which the opening ratio represented by the ratio of the open area of the through hole to the open area of the through hole is 0.5 to 10%;
Configuration wherein a negative electrode, a separator, the positive electrode and forms an electrode laminate formed by stacking said impregnated with electrode stack in an electrolyte solution, by contacting the lithium metal in the electrode stack, the anode And a doping step of doping lithium ions into the negative electrode active material layer ,
Lithium ion, wherein the electrolyte is an electrolyte containing (A) a lithium carboxylate, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, and (C) an organic solvent. A method for manufacturing a secondary battery.
前記穿刺をパンチング方式で行うことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。The method of manufacturing a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the puncturing is performed by a punching method.
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