JP6403576B2 - Method for producing electrode for lithium secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、安全性に優れ、かつ高容量で充放電サイクル特性の良好な、リチウム二次電池用電極およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an electrode for a lithium secondary battery having excellent safety, high capacity and good charge / discharge cycle characteristics, and a method for producing the same.

リチウム二次電池において、電極表面の傷や凹凸が原因となって、電極に接しているセパレータの電気絶縁性を破壊することがある。その結果、電気的な内部短絡が発生することがある。   In a lithium secondary battery, the electrical insulation of the separator in contact with the electrode may be destroyed due to scratches or irregularities on the electrode surface. As a result, an electrical internal short circuit may occur.

この内部短絡を防止するため、電極表面に絶縁性の多孔質膜からなる保護層を設けることが提案されている。保護層となる多孔質膜としては、水溶性高分子(セルロース誘導体、ポリアクリル酸誘導体、ポリビニルアルコール誘導体等)、フッ素系樹脂、ゴム系樹脂等にて形成され、かつ、これらにアルミナ、二酸化珪素、ジルコニアなどの微粒子を大量に配合することにより気孔が形成された多孔質膜が提案されている(特許文献1〜4)。   In order to prevent this internal short circuit, it has been proposed to provide a protective layer made of an insulating porous film on the electrode surface. The porous film serving as the protective layer is formed of a water-soluble polymer (cellulose derivative, polyacrylic acid derivative, polyvinyl alcohol derivative, etc.), fluorine-based resin, rubber-based resin, etc., and alumina, silicon dioxide, etc. In addition, porous membranes in which pores are formed by blending a large amount of fine particles such as zirconia have been proposed (Patent Documents 1 to 4).

保護層を形成させるための別の方法として、保護層形成用の塗膜を電極表面に形成した後、その乾燥前に、貧溶剤を含む凝固浴に浸漬して塗膜の相分離を起こさせて多孔質保護層を得る方法も提案されている(特許文献5、6)。   As another method for forming a protective layer, after a coating film for forming a protective layer is formed on the electrode surface, it is immersed in a coagulation bath containing a poor solvent before drying to cause phase separation of the coating film. A method of obtaining a porous protective layer has also been proposed (Patent Documents 5 and 6).

一方、シリコン等の高容量の活物質を用いたリチウム二次電池においては、正極と負極とをセパレータを介して渦巻状に巻回した巻回電極体を、角形(角筒形)の外装缶やラミネートフィルム外装体の内部に装填して、電池を構成することが一般的である。その場合に、充放電の繰り返しに伴って容量低下が生じたり、電池の膨れにより厚みが大きく増加したりすることがある。このような問題を改善するために、電極(負極)の活物質層の外表面に、二酸化珪素、アルミナ等の微粒子を大量に配合することにより気孔が形成されたポリイミド等のイミド系高分子の多孔質層を設けることにより、電極の体積変化や変形を緩和する方法が提案されている(特許文献7)。
特許文献1:国際公開1997/008763号
特許文献2:特許第5071056号公報
特許文献3:特許第5262323号公報
特許文献4:特許第5370356号公報
特許文献5:特許第3371839号公報
特許文献6:特許第3593345号公報
特許文献7:特開2011−233349号公報
On the other hand, in a lithium secondary battery using a high-capacity active material such as silicon, a wound electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are wound in a spiral shape via a separator is used as a rectangular (square tube) outer can. In general, the battery is configured by being loaded inside a laminate film outer package. In that case, the capacity may decrease with repeated charging and discharging, or the thickness may increase greatly due to battery swelling. In order to improve such a problem, an imide polymer such as polyimide having pores formed by mixing a large amount of fine particles such as silicon dioxide and alumina on the outer surface of the active material layer of the electrode (negative electrode). A method has been proposed in which a porous layer is provided to mitigate electrode volume changes and deformation (Patent Document 7).
Patent Document 1: International Publication No. 1997/008763 Patent Document 2: Japanese Patent No. 5071056
Patent Literature 3: Japanese Patent No. 5262323 Patent Literature 4: Patent No. 5370356 Patent Literature 5: Patent No. 3371839 Patent Literature 6: Patent No. 3593345 Patent Literature 7: Japanese Patent Laid-Open No. 2011-233349

前記したような表面に多孔質層が設けられた電極は、活物質層と多孔質層との接着性が低いため、短絡に対する防止効果は、必ずしも充分なものではなく、電池の安全性確保の観点から改善すべき点がある。多孔質保護層のイオン透過性も充分なものではない。このような電極は、活物質の体積変化にともなう応力緩和も充分ではなく、したがって電極のサイクル特性の改善は必ずしも充分ではない。また、水やアルコール等の貧溶媒を含む凝固浴を用いて相分離を起こさせる方法で得られる電極は、活物質層全体が凝固浴と接するので、その貧溶媒が活物質層の本来の特性を損なうことがある。さらに、この方法については、凝固浴から貧溶媒を含む廃液が発生するので、環境適合性の観点から、製造法としても問題がある。   An electrode having a porous layer on the surface as described above has a low adhesiveness between the active material layer and the porous layer, so the effect of preventing short circuit is not always sufficient, and ensuring the safety of the battery. There is a point to be improved from the viewpoint. The ion permeability of the porous protective layer is not sufficient. Such an electrode does not sufficiently relax the stress associated with the volume change of the active material, and therefore the cycle characteristics of the electrode are not necessarily improved sufficiently. In addition, since the electrode obtained by the method of causing phase separation using a coagulation bath containing a poor solvent such as water or alcohol is in contact with the coagulation bath, the poor solvent is the original characteristic of the active material layer. May be damaged. Further, this method has a problem as a manufacturing method from the viewpoint of environmental compatibility because a waste liquid containing a poor solvent is generated from the coagulation bath.

そこで本発明は、前記課題を解決するものであって、多孔質層と活物質層との接着性を向上させることで、安全性に優れ、かつ高い放電容量と良好なサイクル特性を有するリチウム二次電池用電極とその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention solves the above-described problems, and improves the adhesion between the porous layer and the active material layer, thereby improving the safety of the lithium secondary battery having high discharge capacity and good cycle characteristics. It aims at providing the electrode for secondary batteries, and its manufacturing method.

本発明者らは、特定の気孔率としたイミド系高分子にて形成されたイオン透過性多孔質層が電極活物質層の外表面に設けられた積層体を電極として用いることにより前記課題が解決されることを見出し、本発明の完成に至った。   The present inventors have solved the above problem by using, as an electrode, a laminate in which an ion-permeable porous layer formed of an imide-based polymer having a specific porosity is provided on the outer surface of the electrode active material layer. As a result, the present invention has been completed.

本発明は下記を趣旨とするものである。   The present invention has the following objects.

1)リチウム二次電池用電極を製造するための方法であって、集電体である金属箔の表面に、バインダと活物質微粒子と溶媒とを含む分散体を塗布し乾燥して金属箔上に電極活物質層を形成させ、その後に、この電極活物質層の表面にイミド系高分子と、良溶媒であるアミド系溶媒と貧溶媒であるエーテル系溶媒とを混合してなる溶媒とを含む塗液を塗布して塗膜を形成し、しかる後、前記塗膜中の溶媒を除去する際、塗膜中に残存する貧溶媒の作用を利用して塗膜内で相分離を起こさせて電極活物質層とイミド系高分子多孔質層を積層一体化した際に、下記の方法により評価されたイミド系高分子多孔質層のイオン透過性が150秒以下であり、かつ電極活物質層とイミド系高分子多孔質との接着強度が、電極活物質層の強度よりも高いことを特徴とするリチウム二次電池用電極の製造方法。
<イオン透過性の評価方法>
イミド系高分子多孔質層表面にエチレンカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジメチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1:1)であって30℃に設定されたもの5μLを滴下し、これが完全に浸透することを目視で観測してその浸透時間を測定し、この浸透時間をイオン透過性として評価する。
1) A method for producing an electrode for a lithium secondary battery, wherein a dispersion containing a binder, active material fine particles, and a solvent is applied to the surface of a metal foil that is a current collector, and dried. Then, an electrode active material layer is formed on the surface of the electrode active material layer, and then a solvent obtained by mixing an imide polymer, a good solvent amide solvent and a poor solvent ether solvent on the surface of the electrode active material layer. A coating liquid is formed by applying a coating liquid containing the coating liquid, and then, when the solvent in the coating film is removed, phase separation is caused in the coating film by utilizing the action of the poor solvent remaining in the coating film. When the electrode active material layer and the imide polymer porous layer are laminated and integrated , the ion permeability of the imide polymer porous layer evaluated by the following method is 150 seconds or less, and the electrode active material layer adhesion strength between the material layer and the imide-based polymer porous is higher than the strength of the electrode active material layer Method for producing a lithium secondary battery electrode, wherein the door.
<Ion permeability evaluation method>
5 μL of a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio 1: 1: 1) set at 30 ° C. is dropped on the surface of the imide polymer porous layer, and this completely penetrates. This is visually observed and the permeation time is measured, and this permeation time is evaluated as ion permeability.

2)エーテル系溶媒が、トリエチレングリコールジメチルエーテルおよび/またはテトラエチレングリコールジメチルエーテルであることを特徴とする)のリチウム二次電池用電極の製造方法。
3)貧溶媒の配合量が、全溶媒量に対して40〜90質量%であることを特徴とする1)または2)のリチウム二次電池用電極の製造方法。
2) d ether-based solvent, a manufacturing method of the electrode for a lithium secondary battery is 1), characterized in that triethylene glycol dimethyl ether and / or tetraethylene glycol dimethyl ether.
3) The method for producing an electrode for a lithium secondary battery according to 1) or 2), wherein the compounding amount of the poor solvent is 40 to 90% by mass with respect to the total amount of the solvent.

本発明のリチウム二次電池用電極は、イオン透過性多孔質膜の気孔を形成するために、アルミナ、二酸化珪素粒子などの微粒子を大量に配合する必要が無いので、イオン透過性多孔質層のクッション性を良好とすることができるとともに、この多孔質層と活物質層との良好な接着性を確保することができる。従い、安全性に優れ、かつ高い放電容量と良好なサイクル特性を有するリチウム二次電池用電極として好適に用いることができる。また、本発明の製造方法においては、本発明の電極を、簡単なプロセスで容易に製造することができる。   The electrode for the lithium secondary battery of the present invention does not require a large amount of fine particles such as alumina and silicon dioxide particles to form pores of the ion permeable porous membrane. The cushioning property can be improved, and good adhesion between the porous layer and the active material layer can be ensured. Accordingly, it can be suitably used as an electrode for a lithium secondary battery that is excellent in safety and has a high discharge capacity and good cycle characteristics. In the manufacturing method of the present invention, the electrode of the present invention can be easily manufactured by a simple process.

イミド多孔質層が正極活物質層の外表面に積層一体化された電極の断面図である。It is sectional drawing of the electrode by which the imide porous layer was laminated | stacked and integrated on the outer surface of the positive electrode active material layer. 図1の電極の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the electrode of FIG. イミド多孔質層から正極活物質層を剥離させたものの外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of what peeled the positive electrode active material layer from the imide porous layer. 図3における正極活物質層がほぼ剥離されている箇所の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a portion where a positive electrode active material layer in FIG. 3 is almost peeled off. 図3における正極活物質層が残っている箇所の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a portion where a positive electrode active material layer in FIG. 3 remains.

本発明のリチウム二次電池用電極は、電極活物質層の外表面に、イミド系高分子にて形成されかつ気孔率が30〜90体積%であるイオン透過性多孔質層が積層一体化により形成されたものである。リチウム二次電池用電極とは、リチウムイオン二次電池を構成する電極であって、正極活物質層が正極集電体に接合された正極、もしくは、負極活物質層が負極集電体に接合された負極を言う。電極活物質層は、正極活物質層と負極活物質層の総称である。   In the lithium secondary battery electrode of the present invention, an ion-permeable porous layer formed of an imide-based polymer and having a porosity of 30 to 90% by volume is laminated and integrated on the outer surface of the electrode active material layer. It is formed. An electrode for a lithium secondary battery is an electrode constituting a lithium ion secondary battery, and a positive electrode in which a positive electrode active material layer is bonded to a positive electrode current collector, or a negative electrode active material layer is bonded to a negative electrode current collector. Said negative electrode. An electrode active material layer is a general term for a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer.

集電体としては、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔、アルミ箔等の金属箔を使用することができる。正極にはアルミ箔が、負極には銅箔が好ましく用いられる。これらの金属箔の厚みは5〜50μmが好ましく、9〜18μmがより好ましい。これらの金属箔の表面は、活物質層との接着性を向上させるための粗面化処理や防錆処理がされていてもよい。   As the current collector, a metal foil such as a copper foil, a stainless steel foil, a nickel foil, or an aluminum foil can be used. Aluminum foil is preferably used for the positive electrode, and copper foil is used for the negative electrode. The thickness of these metal foils is preferably 5 to 50 μm, more preferably 9 to 18 μm. The surface of these metal foils may be subjected to a roughening treatment or an antirust treatment for improving the adhesiveness with the active material layer.

正極活物質層は、正極活物質粒子を樹脂バインダで結着して得られる層である。正極活物質粒子として用いられる材料としては、リチウムイオンを吸蔵保存できるものが好ましく、リチウム二次電池の正極活物質として一般に用いられるものを挙げることができる。例えば、酸化物系(LiCoO、LiNiO、LiMn等)、複合酸化物系(LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、Li(LiaNixMnyCoz)O等)、リン酸鉄系(LiFePO、LiFePOF等)、高分子化合物系(ポリアニリン、ポリチオフェン等)等の活物質粒子を挙げることができる。この中でも、LiCoO、LiNiO、LiFePOが好ましい。正極活物質層には、その内部抵抗を低下させるため、カーボン(黒鉛、カーボンブラック等)粒子や金属(銀、銅、ニッケル等)粒子等の導電性粒子が、1〜30質量%程度配合されていてもよい。The positive electrode active material layer is a layer obtained by binding positive electrode active material particles with a resin binder. The material used as the positive electrode active material particles is preferably a material capable of occluding and storing lithium ions, and examples thereof include materials generally used as a positive electrode active material for lithium secondary batteries. For example, oxide type (LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 etc.), complex oxide type (LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , Li (LiaNixMnyCoz) O 2 etc.), phosphoric acid Active material particles such as iron-based (LiFePO 4 , Li 2 FePO 4 F, etc.) and polymer compound-based (polyaniline, polythiophene, etc.) can be mentioned. Among these, LiCoO 2 , LiNiO 2 , and LiFePO 4 are preferable. In order to reduce the internal resistance of the positive electrode active material layer, conductive particles such as carbon (graphite, carbon black, etc.) particles and metal (silver, copper, nickel, etc.) particles are blended in an amount of about 1 to 30% by mass. It may be.

負極活物質層は、負極活物質粒子を樹脂バインダで結着して得られる層である。負極活物質粒子として用いられる材料としては、リチウムイオンを吸蔵保存できるものが好ましく、リチウム二次電池の負極活物質として一般に用いられるものを挙げることができる。例えばグラファイト、アモルファスカーボン、シリコン系、錫系等の活物質粒子を挙げることができる。この中でもグラファイト粒子、シリコン系粒子が好ましい。シリコン系粒子としては、例えば、シリコン単体、シリコン合金、シリコン・二酸化珪素複合体等の粒子を挙げることができる。これらシリコン系粒子の中でも、シリコン単体の粒子(以下、「シリコン粒子」と略記することがある)が好ましい。シリコン単体とは、純度が95質量%以上の結晶質もしくは非晶質のシリコンを言う。負極活物質層には、その内部抵抗を低下させるため、カーボン(黒鉛、カーボンブラック等)粒子や金属(銀、銅、ニッケル等)粒子等の導電性粒子が、1〜30質量%程度配合されていてもよい。   The negative electrode active material layer is a layer obtained by binding negative electrode active material particles with a resin binder. The material used as the negative electrode active material particles is preferably a material capable of occluding and storing lithium ions, and examples thereof include materials generally used as a negative electrode active material for lithium secondary batteries. Examples thereof include active material particles such as graphite, amorphous carbon, silicon-based, and tin-based materials. Among these, graphite particles and silicon-based particles are preferable. Examples of the silicon-based particles include particles of silicon alone, a silicon alloy, a silicon / silicon dioxide composite, and the like. Among these silicon-based particles, particles of silicon alone (hereinafter sometimes abbreviated as “silicon particles”) are preferable. Silicon simple substance means crystalline or amorphous silicon having a purity of 95% by mass or more. In order to reduce the internal resistance of the negative electrode active material layer, conductive particles such as carbon (graphite, carbon black, etc.) particles and metal (silver, copper, nickel, etc.) particles are blended in an amount of about 1 to 30% by mass. It may be.

活物質粒子や導電性粒子の粒子径は、正極、負極いずれも50μm以下が好ましく、10μm以下がさらに好ましい。粒子径は、反対に小さすぎても樹脂バインダによる結着が難しくなるので、通常0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上である。   The particle diameter of the active material particles and the conductive particles is preferably 50 μm or less for both the positive electrode and the negative electrode, and more preferably 10 μm or less. On the contrary, if the particle diameter is too small, it becomes difficult to bind with the resin binder.

電極活物質層の気孔率は、正極、負極いずれも5〜50体積%が好ましく、10〜40体積%がより好ましい。   As for the porosity of an electrode active material layer, 5-50 volume% is preferable in both a positive electrode and a negative electrode, and 10-40 volume% is more preferable.

電極活物質層の厚みは、通常20〜200μm程度である。   The thickness of the electrode active material layer is usually about 20 to 200 μm.

前述の、活物質粒子を結着させるための樹脂バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン・ブタジエン共重合ゴム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、イミド系高分子等を挙げることができる。この中でもポリフッ化ビニリデン、スチレン・ブタジエン共重合ゴム、イミド系高分子が好ましい。   Examples of the resin binder for binding the active material particles include, for example, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, and styrene / butadiene copolymer. Examples thereof include rubber, polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, and an imide polymer. Among these, polyvinylidene fluoride, styrene / butadiene copolymer rubber, and imide polymer are preferable.

本発明の電極においては、電極活物質層の外表面にイオン透過性のイミド多孔質層が積層一体化されている。   In the electrode of the present invention, an ion-permeable imide porous layer is laminated and integrated on the outer surface of the electrode active material layer.

イミド多孔質層を形成するイミド系高分子とは、主鎖にイミド結合を有する高分子もしくはその前駆体のことである。主鎖にイミド結合を有する高分子の代表例としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド等が挙げられる。しかし、これらに限定されるものではない。   The imide-based polymer forming the imide porous layer is a polymer having an imide bond in the main chain or a precursor thereof. Typical examples of the polymer having an imide bond in the main chain include polyimide, polyamideimide, and polyesterimide. However, it is not limited to these.

イミド系高分子の中で、例えば、ポリイミドやポリアミドイミドを好ましく用いることができる。ポリイミドとしては、その前駆体としてポリアミック酸を用いたポリアミック酸型ポリイミド(ポリイミドとした時に、溶媒に不溶となるポリイミドに適用)や、可溶性ポリイミド(ポリイミドとして溶媒に可溶)を用いることができる。リチウム二次電池用電極の優れた安全性と良好なサイクル特性を確保する観点から、これらイミド系高分子の中でも、力学的特性や耐熱性に優れた芳香族ポリイミドや芳香族ポリアミドイミドが好ましい。芳香族ポリイミドや芳香族ポリアミドイミドは、熱可塑性であっても非熱可塑性であってもよい。なかでも、そのガラス転移温度が200℃以上の芳香族ポリイミドや芳香族ポリアミドイミドを好ましく用いることができる。   Among imide polymers, for example, polyimide and polyamideimide can be preferably used. As the polyimide, a polyamic acid type polyimide using a polyamic acid as a precursor (applied to a polyimide that is insoluble in a solvent when used as a polyimide) or a soluble polyimide (soluble in a solvent as a polyimide) can be used. Among these imide polymers, aromatic polyimides and aromatic polyamideimides that are excellent in mechanical properties and heat resistance are preferable from the viewpoint of securing excellent safety and good cycle characteristics of the electrode for the lithium secondary battery. The aromatic polyimide or aromatic polyamideimide may be thermoplastic or non-thermoplastic. Of these, aromatic polyimide or aromatic polyamideimide having a glass transition temperature of 200 ° C. or higher can be preferably used.

本発明におけるイミド多孔質層の気孔率は、30〜90体積%であることが必須である。40〜80体積%であることが好ましく、45〜80体積%であることがより好ましい。気孔率をこのように設定することにより、良好な力学的特性と、活物質の体積変化に伴う応力緩和のための良好なクッション性とが同時に確保される。このため、安全性にすぐれ、かつ良好なサイクル特性を有する電極を得ることができる。イミド多孔質層の気孔率は、イミド多孔質層の見掛け密度と、イミド多孔質層を構成するイミド系高分子の真密度(比重)とから算出される値である。詳細には、気孔率(体積%)は、イミド多孔質層の見掛け密度がA(g/cm)、イミド系高分子の真密度がB(g/cm)の場合、次式により算出される。
気孔率(体積%) = 100−A*(100/B)
The porosity of the imide porous layer in the present invention is essential to be 30 to 90% by volume. It is preferably 40 to 80% by volume, and more preferably 45 to 80% by volume. By setting the porosity in this way, good mechanical properties and good cushioning properties for stress relaxation accompanying the volume change of the active material can be ensured at the same time. For this reason, it is possible to obtain an electrode having excellent safety and good cycle characteristics. The porosity of the imide porous layer is a value calculated from the apparent density of the imide porous layer and the true density (specific gravity) of the imide polymer constituting the imide porous layer. Specifically, the porosity (% by volume) is calculated by the following formula when the apparent density of the imide porous layer is A (g / cm 3 ) and the true density of the imide polymer is B (g / cm 3 ). Is done.
Porosity (volume%) = 100−A * (100 / B)

本発明におけるイミド多孔質層は活物質層と強固に接着していることが好ましい。すなわち、電池の安全性向上の観点から、電極活物質層とイミド多孔質層の接着強度が、電極活物質層の強度よりも高いことが好ましい。接着強度が、電極活物質層の強度よりも高いかどうかは、電極活物質層をイミド多孔質層から剥離した時、その界面で、凝集破壊が起こるか、界面剥離が起こるかで判定することができる。凝集破壊が起こったときに、接着界面の強度が、電極活物質層の強度よりも高いと判定される。剥離後のイミド多孔質層の表面(電極活物質層との接着面)の一部に活物質層の断片が付着している場合に凝集破壊と判定される。従来このような凝集破壊する電極は知られておらず、本発明の電極では、このような高い接着力が電池の安全性の向上に大きく寄与する。   The imide porous layer in the present invention is preferably firmly bonded to the active material layer. That is, from the viewpoint of improving the safety of the battery, the adhesive strength between the electrode active material layer and the imide porous layer is preferably higher than the strength of the electrode active material layer. Whether the adhesive strength is higher than the strength of the electrode active material layer is determined by whether cohesive failure or interface debonding occurs at the interface when the electrode active material layer is peeled from the porous imide layer. Can do. When cohesive failure occurs, it is determined that the strength of the adhesive interface is higher than the strength of the electrode active material layer. It is determined as cohesive failure when a fragment of the active material layer adheres to a part of the surface of the imide porous layer after peeling (adhesion surface with the electrode active material layer). Conventionally, such an electrode that causes cohesive failure is not known, and in the electrode of the present invention, such a high adhesive force greatly contributes to an improvement in battery safety.

本発明におけるイミド多孔質層の平均気孔径は、0.1〜10μmが好ましく、0.5〜5μmがより好ましい。平均気孔径をこのように設定することにより、良好なイオン透過性が確保される。イオン透過性の良否は、電池を構成する電解液用の溶媒を電極表面に滴下した際の、その溶媒の浸透時間から判定することができる。その判定方法の詳細は後述する。本発明の電極においては、この浸透時間が300秒以下であることが好ましく、150秒以下であることがより好ましい。   The average pore diameter of the imide porous layer in the present invention is preferably 0.1 to 10 μm, and more preferably 0.5 to 5 μm. By setting the average pore diameter in this way, good ion permeability is ensured. The quality of the ion permeability can be determined from the permeation time of the solvent when the solvent for the electrolyte solution constituting the battery is dropped on the electrode surface. Details of the determination method will be described later. In the electrode of the present invention, the permeation time is preferably 300 seconds or shorter, and more preferably 150 seconds or shorter.

本発明におけるイミド多孔質層の厚みは1〜100μmが好ましく、10〜50μmがより好ましい。   1-100 micrometers is preferable and, as for the thickness of the imide porous layer in this invention, 10-50 micrometers is more preferable.

本発明におけるイミド多孔質層は、絶縁性であっても導電性であってもどちらでもよい。イミド多孔質層が絶縁性である場合は、この層がリチウム二次電池の正極と負極の電気的な接触を防ぐセパレータとしての機能も有するので好都合である。イミド多孔質層を導電性とする場合は、例えば、カーボン(黒鉛、カーボンブラック等)粒子や金属(銀、銅、ニッケル等)粒子等の導電性粒子を、5〜50質量%程度イミド多孔質層に配合すればよい。イミド多孔質層のクッション性と接着性を確保する観点から、これら導電性粒子の配合量は、20質量%以下であることが好ましい。   The imide porous layer in the present invention may be either insulating or conductive. When the imide porous layer is insulative, it is advantageous because this layer also functions as a separator that prevents electrical contact between the positive electrode and the negative electrode of the lithium secondary battery. When the imide porous layer is made conductive, for example, conductive particles such as carbon (graphite, carbon black, etc.) particles and metal (silver, copper, nickel, etc.) particles are used in an amount of about 5 to 50% by mass. What is necessary is just to mix | blend with a layer. From the viewpoint of ensuring cushioning properties and adhesiveness of the imide porous layer, the blending amount of these conductive particles is preferably 20% by mass or less.

次に本発明のリチウム二次電池用電極の製造法について説明する。   Next, the manufacturing method of the electrode for lithium secondary batteries of this invention is demonstrated.

例えば、以下のようなプロセスにより本発明のリチウム二次電池用電極を製造することができる。   For example, the lithium secondary battery electrode of the present invention can be produced by the following process.

(1)集電体である金属箔の表面に、前述のバインダと活物質粒子と溶媒とを含む分散体(以下、「活物質分散体」と略記することがある)を塗布、乾燥して金属箔上に電極活物質層を形成する。   (1) A dispersion containing the above-mentioned binder, active material particles, and solvent (hereinafter sometimes abbreviated as “active material dispersion”) is applied to the surface of a metal foil that is a current collector, and dried. An electrode active material layer is formed on the metal foil.

(2)次に、この電極活物質層の表面に、相分離によりイミド多孔質層を形成せしめるイミド系高分子と溶媒とを含む塗液(以下、「イミド系塗液」と略記することがある)を塗布する。   (2) Next, a coating liquid containing an imide polymer and a solvent that forms an imide porous layer by phase separation on the surface of the electrode active material layer (hereinafter abbreviated as “imide coating liquid”). Apply).

(3)しかる後、塗液中の溶媒を除去することによりイミド多孔質層内で相分離を起こさせてイミド多孔質層内で気孔を形成せしめると共に、電極活物質層とイミド多孔質層とを積層一体化する。   (3) Thereafter, the solvent in the coating liquid is removed to cause phase separation in the imide porous layer to form pores in the imide porous layer, and the electrode active material layer, the imide porous layer, Are laminated and integrated.

電極活物質層を形成するための乾燥に際しては、活物質層中の残留溶媒含有量を0.5〜50質量%としておくことが望ましい。このようにすることより、電極活物質層とイミド多孔質層との接着界面の強度を向上させることができる。   In the drying for forming the electrode active material layer, the residual solvent content in the active material layer is preferably set to 0.5 to 50% by mass. By doing in this way, the intensity | strength of the adhesion interface of an electrode active material layer and an imide porous layer can be improved.

イミド系高分子を用いて、相分離によりイミド多孔質層を形成せしめるためには、例えば貧溶媒誘起相分離法を好ましく用いることができる。貧溶媒誘起相分離法とは、塗液中の溶質に対しては貧溶媒となる溶媒の作用を利用して、相分離を誘起せしめ多孔質構造を発現させる方法を言う。   In order to form an imide porous layer by phase separation using an imide polymer, for example, a poor solvent induced phase separation method can be preferably used. The poor solvent-induced phase separation method refers to a method of inducing a phase separation to develop a porous structure by utilizing the action of a solvent that is a poor solvent for a solute in a coating liquid.

貧溶媒誘起相分離法としては、製造プロセスの簡便性や環境適合性の観点から、乾式相分離法が好ましい。乾式相分離法とは、沸点の異なる良溶媒と貧溶媒の混合溶媒からなるイミド系塗液の塗膜を乾燥して固化させる際に、塗膜中に残存する貧溶媒の作用を利用して相分離を起こさせる方法をいう。   As the poor solvent-induced phase separation method, a dry phase separation method is preferred from the viewpoint of simplicity of the production process and environmental compatibility. The dry phase separation method utilizes the action of the poor solvent remaining in the coating film when the coating film of the imide-based coating liquid composed of a mixed solvent of a good solvent and a poor solvent having different boiling points is dried and solidified. A method for causing phase separation.

乾式相分離法に用いるイミド系塗液は、前記したポリアミック酸、可溶性ポリイミド、ポリアミドイミド等を溶媒中で溶液重合して製造する際に、溶質であるイミド系高分子を溶解する良溶媒と、この良溶媒よりも高沸点でありかつ溶質には貧溶媒となる溶媒とを混合した混合溶媒を利用することにより、容易に得ることができる。良溶媒とは、25℃において、イミド系高分子に対する溶解度が1質量%以上の溶媒を言い、貧溶媒とは、25℃において、イミド系高分子に対する溶解度が1質量%未満の溶媒を言う。
良溶媒と貧溶媒の沸点差は、5℃以上が好ましく、20℃以上がより好ましく、50℃以上が更に好ましい。
The imide-based coating liquid used in the dry phase separation method is a good solvent that dissolves the imide-based polymer that is a solute when the above-described polyamic acid, soluble polyimide, polyamideimide and the like are produced by solution polymerization in a solvent, It can be easily obtained by using a mixed solvent having a higher boiling point than this good solvent and a solute mixed with a solvent that becomes a poor solvent. A good solvent refers to a solvent having a solubility in an imide polymer of 1% by mass or more at 25 ° C., and a poor solvent refers to a solvent having a solubility in an imide polymer of less than 1% by mass at 25 ° C.
The difference in boiling point between the good solvent and the poor solvent is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, and further preferably 50 ° C. or higher.

良溶媒としては、アミド系溶媒が好ましく用いられる。アミド系溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP 沸点:202℃)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF 沸点:153℃)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc 沸点:166℃)が挙げられる。これらを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the good solvent, an amide solvent is preferably used. Examples of the amide solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP boiling point: 202 ° C.), N, N-dimethylformamide (DMF boiling point: 153 ° C.), N, N-dimethylacetamide (DMAc boiling point: 166 ° C.). Is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

貧溶媒としては、エーテル系溶媒が好ましく用いられる。エーテル系溶媒としては、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル(沸点:162℃)、トリエチレングリコールジメチルエーテル(沸点:216℃)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(沸点:275℃)、ジエチレングリコール(沸点:244℃)、トリエチレングリコール(沸点:287℃)等の溶媒を挙げることができる。これらを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。貧溶媒の配合量は、全溶媒量に対して40〜90質量%であることが好ましく、60〜80質量%であることがより好ましい。このような溶媒組成とすることにより、前記したようなイミド多孔質層と活物質層との強固な接着が得られる。   As the poor solvent, an ether solvent is preferably used. Examples of ether solvents include diethylene glycol dimethyl ether (boiling point: 162 ° C), triethylene glycol dimethyl ether (boiling point: 216 ° C), tetraethylene glycol dimethyl ether (boiling point: 275 ° C), diethylene glycol (boiling point: 244 ° C), triethylene glycol. And a solvent such as (boiling point: 287 ° C.). These may be used alone or in combination of two or more. The blending amount of the poor solvent is preferably 40 to 90% by mass and more preferably 60 to 80% by mass with respect to the total amount of the solvent. By setting it as such a solvent composition, the firm adhesion | attachment with an above imide porous layer and an active material layer is obtained.

イミド系塗液の例としては、ユニチカ社から多孔質形成用として市販されている商品名「UイミドワニスBP」(ポリアミック酸型ポリイミドワニス)、商品名「UイミドワニスSP」(可溶性ポリイミドワニス)、商品名「UイミドワニスIP」(ポリアミドイミドワニス)等を挙げることができる。   Examples of imide-based coating liquids include the product name “Uimide varnish BP” (polyamic acid type polyimide varnish), a product name “Uimide varnish SP” (soluble polyimide varnish), and products sold by Unitika Ltd. for porous formation. The name “Uimide varnish IP” (polyamideimide varnish) and the like can be mentioned.

乾式相分離法に用いるポリアミック酸溶液や可溶性ポリイミド溶液等からなるイミド系塗液は、前記した市販品を用いてもよいが、原料であるテトラカルボン酸二無水物およびジアミンを略等モルで配合し、それを前記した混合溶媒中で重合反応させて得られるポリアミック酸溶液や可溶性ポリイミド溶液も好ましく用いられる。また、良溶媒中のみで重合反応して溶液を得た後、これに貧溶媒を加える方法や、貧溶媒中のみで重合反応して懸濁液を得た後、これに良溶媒を加える方法で、イミド系塗液を得ることもできる。   The imide-based coating solution composed of a polyamic acid solution, a soluble polyimide solution, etc. used in the dry phase separation method may use the above-mentioned commercially available products, but contains tetracarboxylic dianhydride and diamine as raw materials in approximately equimolar amounts. In addition, a polyamic acid solution or a soluble polyimide solution obtained by polymerization reaction in the mixed solvent described above is also preferably used. In addition, after a polymerization reaction only in a good solvent to obtain a solution, a method of adding a poor solvent thereto, or after a polymerization reaction only in a poor solvent to obtain a suspension, a method of adding a good solvent thereto. Thus, an imide-based coating liquid can also be obtained.

テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、3,3′,4,4′−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、3,3′,4,4′−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸、2,3,3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸、1,4,5,7−ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、3,3′,4,4′−ジフェニルメタンテトラカルボン酸、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,4,9,10−テトラカルボキシペリレン、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン等の二無水物が用いられる。これらを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、ピロメリット酸、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸が好ましい。   Examples of the tetracarboxylic dianhydride include pyromellitic acid, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic acid, 3,3 ′, 4,4'-diphenylsulfone tetracarboxylic acid, 3,3 ', 4,4'-diphenyl ether tetracarboxylic acid, 2,3,3', 4'-benzophenone tetracarboxylic acid, 2,3,6,7-naphthalene Tetracarboxylic acid, 1,4,5,7-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid, 3,3 ', 4,4'-diphenylmethanetetracarboxylic acid, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, 3,4,9,10-tetracarboxype Dianhydrides such as len, 2,2-bis [4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] hexafluoropropane Is used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, pyromellitic acid and 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid are preferable.

ジアミンとしては、例えば、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、3,3′−ジメチル−4,4′−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,2−ビス(アニリノ)エタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノベンズアニリド、ジアミノベンゾエート、ジアミノジフェニルスルフィド、2,2−ビス(p−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(p−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,5−ジアミノナフタレン、ジアミノトルエン、ジアミノベンゾトリフルオライド、1,4−ビス(p−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4′−ビス(p−アミノフェノキシ)ビフェニル、ジアミノアントラキノン、4,4′−ビス(3−アミノフェノキシフェニル)ジフェニルスルホン、1,3−ビス(アニリノ)ヘキサフルオロプロパン、1,4−ビス(アニリノ)オクタフルオロブタン、1,5−ビス(アニリノ)デカフルオロペンタン、1,7−ビス(アニリノ)テトラデカフルオロヘプタンが用いられる。これらを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、p−フェニレンジアミン、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパンが好ましい。   Examples of the diamine include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, and 3,3'-dimethyl-4,4. '-Diaminodiphenylmethane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 1,2-bis (anilino) ethane, diaminodiphenylsulfone, diaminobenzanilide, diaminobenzoate, diaminodiphenyl sulfide, 2, 2-bis (p-aminophenyl) propane, 2,2-bis (p-aminophenyl) hexafluoropropane, 1,5-diaminonaphthalene, diaminotoluene, diaminobenzotrifluoride, 1,4-bis (p-amino) Phenoxy) benzene, , 4'-bis (p-aminophenoxy) biphenyl, diaminoanthraquinone, 4,4'-bis (3-aminophenoxyphenyl) diphenyl sulfone, 1,3-bis (anilino) hexafluoropropane, 1,4-bis ( Anilino) octafluorobutane, 1,5-bis (anilino) decafluoropentane, 1,7-bis (anilino) tetradecafluoroheptane is used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, and 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane are preferable.

ポリイミド前駆体溶液中におけるポリアミック酸の固形分濃度は、1〜50質量%が好ましく、5〜25質量%がより好ましい。ポリイミド前駆体溶液中に含まれるポリアミック酸は、部分的にイミド化されていてもよい。ポリイミド前駆体溶液の30℃における粘度は、1〜150Pa・sが好ましく、5〜100Pa・sがより好ましい。   1-50 mass% is preferable and, as for the solid content density | concentration of the polyamic acid in a polyimide precursor solution, 5-25 mass% is more preferable. The polyamic acid contained in the polyimide precursor solution may be partially imidized. The viscosity at 30 ° C. of the polyimide precursor solution is preferably 1 to 150 Pa · s, and more preferably 5 to 100 Pa · s.

乾式相分離法に用いるポリアミドイミド溶液からなるイミド系塗液は、前記したような市販品を用いてもよいが、原料であるトリメリット酸無水物およびジイソシアネートを略等モルで配合し、それを前記混合溶媒中で重合反応させて得られる溶液も好ましく用いられる。また、良溶媒中のみで重合反応して溶液を得た後、これに貧溶媒を加える方法や、貧溶媒中のみで重合反応して懸濁液を得た後、これに良溶媒を加える方法で、ポリアミドイミド溶液からなるイミド系塗液を得ることもできる。   The imide-based coating liquid composed of the polyamide-imide solution used in the dry phase separation method may be a commercially available product as described above, but the raw material trimellitic anhydride and diisocyanate are blended in approximately equimolar amounts, A solution obtained by polymerization reaction in the mixed solvent is also preferably used. In addition, after a polymerization reaction only in a good solvent to obtain a solution, a method of adding a poor solvent thereto, or after a polymerization reaction only in a poor solvent to obtain a suspension, a method of adding a good solvent thereto. Thus, an imide-based coating liquid composed of a polyamideimide solution can also be obtained.

トリメリット酸無水物としては、その一部がピロメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、またはビフェニルテトラカルボン酸無水物に置換されたものを用いてもよい。   As trimellitic acid anhydride, a part of which is substituted with pyromellitic acid anhydride, benzophenone tetracarboxylic acid anhydride, or biphenyl tetracarboxylic acid anhydride may be used.

ジイソシアネートとしては、例えば、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルエーテルジイソシアネート、ジフェニルスルホン−4,4′−ジイソシアネート、ジフェニルー4,4′−ジイソシアネート、o−トリジンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートが用いられる。これらを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましい。   Examples of the diisocyanate include m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenyl ether diisocyanate, diphenylsulfone-4,4′-diisocyanate, diphenyl-4,4′-diisocyanate, o-Tolidine diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate are used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate is preferable.

ポリアミドイミド溶液中におけるポリアミドイミドの固形分濃度は、1〜50質量%が好ましく、10〜30質量%がより好ましい。   1-50 mass% is preferable and, as for the solid content density | concentration of the polyamide-imide in a polyamide-imide solution, 10-30 mass% is more preferable.

ポリアミドイミド溶液の30℃における粘度は、1〜150Pa・sが好ましく、5〜100Pa・sがより好ましい。   The polyamideimide solution has a viscosity at 30 ° C. of preferably 1 to 150 Pa · s, and more preferably 5 to 100 Pa · s.

必要に応じて、イミド系塗液に、各種界面活性剤や有機シランカップリング剤のような公知の添加物を、本発明の効果を損なわない範囲で添加してもよい。また、必要に応じて、イミド系塗液に、イミド系高分子以外の他のポリマーを、本発明の効果を損なわない範囲で添加してもよい。   If necessary, known additives such as various surfactants and organic silane coupling agents may be added to the imide-based coating liquid as long as the effects of the present invention are not impaired. Moreover, you may add other polymers other than an imide type polymer to the imide-type coating liquid in the range which does not impair the effect of this invention as needed.

イミド系塗液を、電極活物質層の表面に塗布し、100〜150℃で乾燥後、必要に応じ、250〜350℃で熱処理を行うことにより、気孔率が30〜90体積%のイミド多孔質層を形成することと、電極活物質層とこのイミド多孔質層とを一体化することとを同時に行うことができる。このときイミド系塗液中の溶媒(良溶媒および貧溶媒)の種類や配合量を選ぶことによって、気孔率を30〜90体積%に調整することができる。また、乾燥条件を選ぶことによっても気孔率を調整することができる。   An imide-based coating liquid is applied to the surface of the electrode active material layer, dried at 100 to 150 ° C., and then subjected to heat treatment at 250 to 350 ° C. as necessary, whereby the porosity of the imide is 30 to 90% by volume. The formation of the porous layer and the integration of the electrode active material layer and the imide porous layer can be performed simultaneously. At this time, the porosity can be adjusted to 30 to 90% by volume by selecting the type and blending amount of the solvent (good solvent and poor solvent) in the imide-based coating liquid. The porosity can also be adjusted by selecting the drying conditions.

必要に応じ、得られたイミド多孔質層の表面に、サンドブラスト処理やスクラッチブラスト処理等の物理的な研磨処理、もしくは化学的なエッチング処理を行うことが好ましい。これにより、イミド多孔質層の表面積が大きくなりかつ開孔率も上昇するので、イミド多孔質層の良好なイオン透過性を確保することができる。   If necessary, the surface of the obtained imide porous layer is preferably subjected to a physical polishing treatment such as a sand blast treatment or a scratch blast treatment, or a chemical etching treatment. As a result, the surface area of the imide porous layer is increased and the porosity is also increased, so that good ion permeability of the imide porous layer can be ensured.

活物質分散体やイミド系塗液を塗布するに際しては、ロールツーロールにより連続的に塗布する方法、枚様で塗布する方法が採用でき、いずれの方法でもよい。塗布装置としては、ダイコータ、多層ダイコータ、グラビアコータ、コンマコータ、リバースロールコータ、ドクタブレードコータ等が使用できる。   When applying the active material dispersion or the imide-based coating liquid, a method of continuous application by roll-to-roll or a method of coating by sheet can be adopted, and any method may be used. As the coating device, a die coater, a multilayer die coater, a gravure coater, a comma coater, a reverse roll coater, a doctor blade coater, or the like can be used.

以上述べた如く、本発明の電極を、簡単なプロセスで容易に製造することができる。   As described above, the electrode of the present invention can be easily manufactured by a simple process.

以下に、実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。なお本発明は実施例により限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited to the examples.

下記の実施例及び比較例で使用した、集電体上に形成された電極活物質層(正極用および負極用)を以下のようにして得た。   The electrode active material layers (for positive electrode and negative electrode) formed on the current collector used in the following Examples and Comparative Examples were obtained as follows.

(正極活物質層)
正極活物質であるLiFePO粒子(平均粒径0.5μm)86質量部と、導電助剤のカーボンブラック(アセチレンブラック)8質量部と、バインダ樹脂であるポリフッ化ビニリデン6質量部とを、溶媒としてのN−メチルピロリドン中に均一に分散して、正極用活物質分散体を得た。この分散体を正極集電体である厚み15μmのアルミ箔に塗布し、得られた塗膜を130℃で10分乾燥後、熱プレスして、厚みが50μmの正極活物質層を得た。
(Positive electrode active material layer)
86 parts by mass of LiFePO 4 particles (average particle size 0.5 μm) as a positive electrode active material, 8 parts by mass of carbon black (acetylene black) as a conductive additive, and 6 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder resin Were uniformly dispersed in N-methylpyrrolidone as a positive electrode active material dispersion. This dispersion was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm as a positive electrode current collector, and the obtained coating film was dried at 130 ° C. for 10 minutes and then hot pressed to obtain a positive electrode active material layer having a thickness of 50 μm.

(負極活物質層)
負極活物質であるシリコン粒子(平均粒径0.7μm)と、導電助剤の黒鉛粒子(平均粒径0.7μm)と、バインダ樹脂であるポリアミック酸溶液(ユニチカ社製、商品名「UイミドワニスCR」、固形分濃度18質量%)とを、N−メチルピロリドン(NMP)中に均一に分散して、固形分濃度25質量%の負極活物質分散体を得た。シリコン粒子、黒鉛粒子、ポリアミック酸溶液の質量比率は、70:10:20であった。この分散体を負極集電体である厚み18μmの銅箔に塗布し、得られた塗膜を120℃で10分乾燥して、厚みが40μmの負極活物質層を得た。この活物質層中にはNMPが22質量%残存していた。
(Negative electrode active material layer)
Silicon particles as the negative electrode active material (average particle size 0.7 μm), graphite particles as the conductive additive (average particle size 0.7 μm), and polyamic acid solution as the binder resin (trade name “Uimide varnish, manufactured by Unitika Ltd.”) CR ”and a solid content concentration of 18% by mass were uniformly dispersed in N-methylpyrrolidone (NMP) to obtain a negative electrode active material dispersion having a solid content concentration of 25% by mass. The mass ratio of silicon particles, graphite particles, and polyamic acid solution was 70:10:20. This dispersion was applied to a copper foil having a thickness of 18 μm as a negative electrode current collector, and the obtained coating film was dried at 120 ° C. for 10 minutes to obtain a negative electrode active material layer having a thickness of 40 μm. In this active material layer, 22% by mass of NMP remained.

下記の実施例及び比較例において得られた電極の特性等は、以下の方法で評価した。   The characteristics of the electrodes obtained in the following examples and comparative examples were evaluated by the following methods.

(1)イオン透過性
電極表面にエチレンカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジメチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1:1)であって30℃に設定されたもの5μLを滴下し、これが完全に浸透することを目視で観測してその浸透時間を測定し、この浸透時間によってイオン透過性を評価した。
(1) Ion permeability
5 μL of a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio 1: 1: 1) set at 30 ° C. was dropped on the electrode surface, and it was visually observed that this completely penetrated. The penetration time was measured, and the ion permeability was evaluated based on the penetration time.

(2)接着性
電極活物質層とイミド多孔質層との積層一体化品から、電極活物質層を180度反対方向に手で強制的に剥がした。その際に、剥離後のイミド多孔質層の表面(電極活物質との接着面)の一部に電極活物質層の断片が付着しているかどうかで、接着性の良否を判定した。即ち、断片が付着している場合は、電極活物質層とイミド多孔質層との界面で剥離は起こりにくく、凝集破壊されているので、電極活物質層とイミド多孔質層の接着性は「良好」と判定した。また、断片が付着していない場合は、界面での剥離が起こっているので、接着性は「不良」と判定した。
(2) Adhesiveness The electrode active material layer was forcibly peeled by hand in the opposite direction by 180 degrees from the laminated integrated product of the electrode active material layer and the imide porous layer. At that time, whether or not the adhesiveness was good was determined based on whether or not a fragment of the electrode active material layer was attached to a part of the surface of the imide porous layer after peeling (the adhesive surface with the electrode active material). That is, when the fragments are attached, peeling is unlikely to occur at the interface between the electrode active material layer and the imide porous layer, and the cohesive failure is caused. Therefore, the adhesion between the electrode active material layer and the imide porous layer is “ It was determined as “good”. In addition, when the fragments were not attached, peeling at the interface occurred, so the adhesiveness was determined as “poor”.

<実施例1>
略等モルのトリメリット酸無水物(TMA)と4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(DMI)とを、良溶媒としてのN−メチルピロリドン(NMP)30質量部と貧溶媒としてのテトラエチレングリコールジメチルエーテル70質量部との混合溶媒中で反応させて、固形分濃度が15質量%である均一なポリアミドイミド溶液(P−1)を得た。この溶液を、前述の正極活物質層の外表面に塗布し、130℃で10分乾燥後、表面を研磨処理することにより、厚みが23μmのイミド多孔質層が正極活物質層の外表面に積層一体化された電極(正極)「C−1」を得た。得られた電極の評価結果を表1に示す。
<Example 1>
About equimolar trimellitic anhydride (TMA) and 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (DMI), 30 parts by mass of N-methylpyrrolidone (NMP) as a good solvent and tetraethylene glycol dimethyl ether 70 as a poor solvent It was made to react in the mixed solvent with a mass part, and the uniform polyamideimide solution (P-1) whose solid content concentration is 15 mass% was obtained. This solution is applied to the outer surface of the positive electrode active material layer described above, dried at 130 ° C. for 10 minutes, and then the surface is polished so that an imide porous layer having a thickness of 23 μm is formed on the outer surface of the positive electrode active material layer. A laminated and integrated electrode (positive electrode) “C-1” was obtained. The evaluation results of the obtained electrode are shown in Table 1.

正極「C−1」の断面のSEM像を図1〜2に示す。図1には上下に3層が示されている。その最下層は正極集電体、中間層は正極活物質層、最上層はイミド多孔質層である。図2には、正極活物質層とイミド多孔質層との界面およびその近傍が示されている。これらの図から、イミド多孔質層の平均孔径が3μm程度であることが判る。   The SEM image of the cross section of positive electrode "C-1" is shown to FIGS. FIG. 1 shows three layers on the top and bottom. The lowermost layer is a positive electrode current collector, the intermediate layer is a positive electrode active material layer, and the uppermost layer is an imide porous layer. FIG. 2 shows the interface between the positive electrode active material layer and the imide porous layer and the vicinity thereof. From these figures, it can be seen that the average pore diameter of the imide porous layer is about 3 μm.

正極「C−1」の活物質層を180度反対方向に手で強制的に剥がした際の、活物質層に接していた側のイミド多孔質層表面のSEM像を図3〜5に示す。図3から、剥離後に、活物質層がほぼ剥離している部分と、活物質層の断片が残っている部分とが共存していることがわかる。図4には、図3における数字「1」の部分(活物質層がほぼ剥離されている箇所)の拡大SEM像を示す。このSEM像から、界面のイミド多孔質層表面には気孔が多数存在していることが判る。図5には、図3における数字「2」の部分(活物質層の断片が残っている箇所)の拡大SEM像を示す。このSEM像から、界面の活物質層には気孔が多数存在していることが判る。図4および図5で示した界面に存在している気孔が、この正極「C−1」の良好なイオン透過性に寄与しているものと考えられる。   3 to 5 show SEM images of the surface of the imide porous layer on the side in contact with the active material layer when the active material layer of the positive electrode “C-1” was forcibly peeled off by 180 degrees in the opposite direction by hand. . From FIG. 3, it can be seen that after peeling, the portion where the active material layer is almost peeled off and the portion where the fragments of the active material layer remain coexist. FIG. 4 shows an enlarged SEM image of a portion indicated by the numeral “1” in FIG. 3 (a portion where the active material layer is almost peeled). From this SEM image, it can be seen that many pores exist on the surface of the imide porous layer at the interface. FIG. 5 shows an enlarged SEM image of the portion “2” in FIG. 3 (where the fragments of the active material layer remain). From this SEM image, it can be seen that many pores exist in the active material layer at the interface. It is considered that the pores existing at the interface shown in FIGS. 4 and 5 contribute to the good ion permeability of the positive electrode “C-1”.

<実施例2>
略等モルのトリメリット酸無水物と4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートとを、NMP25質量部とテトラエチレングリコールジメチルエーテル75質量部との混合溶媒中で反応させて、固形分濃度が10質量%である均一なポリアミドイミド溶液(P−2)を得た。この溶液を、前述の正極活物質層の外表面に塗布し、130℃で10分乾燥後、表面を研磨処理することにより、厚みが20μmのイミド多孔質層が正極活物質層の外表面に積層一体化された電極(正極)「C−2」を得た。得られた電極の評価結果を表1に示す。
<Example 2>
An approximately equimolar trimellitic anhydride and 4,4′-diphenylmethane diisocyanate are reacted in a mixed solvent of 25 parts by mass of NMP and 75 parts by mass of tetraethylene glycol dimethyl ether, and the solid content concentration is 10% by mass. A uniform polyamideimide solution (P-2) was obtained. This solution is applied to the outer surface of the positive electrode active material layer described above, dried at 130 ° C. for 10 minutes, and then the surface is polished so that an imide porous layer having a thickness of 20 μm is formed on the outer surface of the positive electrode active material layer. A laminated and integrated electrode (positive electrode) “C-2” was obtained. The evaluation results of the obtained electrode are shown in Table 1.

参考例1
略等モルのトリメリット酸無水物と4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートとを、NMP35質量部とテトラエチレングリコールジメチルエーテル65質量部との混合溶媒中で反応させて、固形分濃度が17質量%である均一なポリアミドイミド溶液(P−3)を得た。この溶液を、前述の正極活物質層の外表面に塗布し、130℃で10分乾燥後、表面を研磨処理することにより、厚みが25μmのイミド多孔質層が正極活物質層の外表面に積層一体化された電極(正極)「C−3」を得た。得られた電極の評価結果を表1に示す。
< Reference Example 1 >
A substantially equimolar trimellitic anhydride and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate are reacted in a mixed solvent of 35 parts by mass of NMP and 65 parts by mass of tetraethylene glycol dimethyl ether, and the solid content concentration is 17% by mass. A uniform polyamideimide solution (P-3) was obtained. This solution is applied to the outer surface of the positive electrode active material layer described above, dried at 130 ° C. for 10 minutes, and then the surface is polished so that an imide porous layer having a thickness of 25 μm is formed on the outer surface of the positive electrode active material layer. A laminated and integrated electrode (positive electrode) “C-3” was obtained. The evaluation results of the obtained electrode are shown in Table 1.

<比較例1>
略等モルのトリメリット酸無水物と4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートとを、NMP65質量部とテトラエチレングリコールジメチルエーテル35質量部との混合溶媒中で反応させて、固形分濃度が17質量%である均一なポリアミドイミド溶液(P−4)を得た。この溶液を、前述の正極活物質層の外表面に塗布し、130℃で10分乾燥後、表面を研磨処理することにより、厚みが25μmのイミド多孔質層が正極活物質層の外表面に積層一体化された電極(正極)「C−4」を得た。得られた電極の評価結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
A substantially equimolar trimellitic anhydride and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate are reacted in a mixed solvent of 65 parts by mass of NMP and 35 parts by mass of tetraethylene glycol dimethyl ether, and the solid content concentration is 17% by mass. A uniform polyamideimide solution (P-4) was obtained. This solution is applied to the outer surface of the positive electrode active material layer described above, dried at 130 ° C. for 10 minutes, and then the surface is polished so that an imide porous layer having a thickness of 25 μm is formed on the outer surface of the positive electrode active material layer. A laminated and integrated electrode (positive electrode) “C-4” was obtained. The evaluation results of the obtained electrode are shown in Table 1.

<比較例2>
略等モルのトリメリット酸無水物と4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートとを、NMP中で反応させて、固形分濃度が19質量%である均一なポリアミドイミド溶液(P−5)を得た。この溶液を、前述の正極活物質層の外表面に塗布し、130℃で10分乾燥後、表面を研磨処理することにより、厚みが25μmのイミド多孔質層が正極活物質層の外表面に積層一体化された電極(正極)「C−5」を得た。得られた電極の評価結果を表1に示す。
<Comparative Example 2>
Approximately equimolar trimellitic anhydride and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate were reacted in NMP to obtain a uniform polyamideimide solution (P-5) having a solid content of 19% by mass. This solution is applied to the outer surface of the positive electrode active material layer described above, dried at 130 ° C. for 10 minutes, and then the surface is polished so that an imide porous layer having a thickness of 25 μm is formed on the outer surface of the positive electrode active material layer. A laminated integrated electrode (positive electrode) “C-5” was obtained. The evaluation results of the obtained electrode are shown in Table 1.

<比較例3>
比較例2で得たポリアミドイミド溶液(P−5)中に平均粒径0.5μmのアルミナ粒子を均一に混合分散し、固形分濃度25質量%のアルミナフィラー分散体(P−6)を得た。ポリアミドイミドとアルミナ粒子との質量比率は5:95(ポリアミドイミド:アルミナ粒子)とした。この分散体を、前述の正極活物質層の外表面に塗布し、130℃で10分乾燥することにより、厚みが25μmのイミド多孔質層が正極活物質層の外表面に積層一体化された電極(正極)「C−6」を得た。得られた電極の評価結果を表1に示す。
<Comparative Example 3>
In the polyamideimide solution (P-5) obtained in Comparative Example 2, alumina particles having an average particle size of 0.5 μm are uniformly mixed and dispersed to obtain an alumina filler dispersion (P-6) having a solid content concentration of 25 mass%. It was. The mass ratio of polyamideimide and alumina particles was 5:95 (polyamideimide: alumina particles). This dispersion was applied to the outer surface of the positive electrode active material layer and dried at 130 ° C. for 10 minutes, whereby an imide porous layer having a thickness of 25 μm was laminated and integrated on the outer surface of the positive electrode active material layer. Electrode (positive electrode) “C-6” was obtained. The evaluation results of the obtained electrode are shown in Table 1.

<実施例4>
略等モルの3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)と4,4′−オキシジアニリン(ODA)とを、良溶媒としてのN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)20質量部と貧溶媒としてのテトラエチレングリコールジメチルエーテル80質量部との混合溶媒中で反応させて、固形分濃度が15質量%である均一なポリアミック酸溶液(P−7)を得た。この溶液を、前述の負極活物質層の外表面に塗布し、130℃で10分乾燥し、300℃で120分熱処理してポリアミック酸をポリイミドに転換後、表面を研磨処理することにより、厚みが23μmのイミド多孔質層が負極活物質層の外表面に積層一体化された電極(負極)「A−1」を得た。得られた電極の評価結果を表1に示す。
<Example 4>
Substantially equimolar 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) and 4,4′-oxydianiline (ODA) were mixed with N, N-dimethylacetamide as a good solvent ( DMAc) Reaction was performed in a mixed solvent of 20 parts by mass of tetraethylene glycol dimethyl ether as a poor solvent to obtain a uniform polyamic acid solution (P-7) having a solid content concentration of 15% by mass. This solution is applied to the outer surface of the negative electrode active material layer, dried at 130 ° C. for 10 minutes, heat treated at 300 ° C. for 120 minutes to convert the polyamic acid to polyimide, and then the surface is polished to obtain a thickness. Obtained an electrode (negative electrode) “A-1” in which an imide porous layer having a thickness of 23 μm was laminated and integrated on the outer surface of the negative electrode active material layer. The evaluation results of the obtained electrode are shown in Table 1.

次に、この負極「A−1」の電池特性を評価した。詳細には、この負極を直径14mmの円形に打ち抜き、そのイミド多孔質面側に、ポリプロピレン製多孔膜からなるセパレータと、リチウム箔とを順に積層し、これをステンレス製のコイン型外装容器中に収納した。この外装容器中に電解液(溶媒:エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で1:1:1の割合で混合させた混合溶媒、電解質:1MLiPF)を注入し、外装容器にポリプロピレン製パッキンを介して厚み0.2mmのステンレス製のキャップをかぶせて固定し、電池缶を封止して、直径20mm、厚み約3.2mmの、放電容量およびサイクル特性の評価用のセルを得た。得られたセルを用いて、30℃で0.05Cの定電流で2Vまで充電し、0.05Cの定電流で0.02Vまで放電する充放電サイクルを行った。その結果、負極「A−1」の初期放電容量は2200[mAh/g−活物質層]、10サイクル後の放電容量は2050[mAh/g−活物質層]となり、高い初期放電容量と良好なサイクル特性が確認された。Next, the battery characteristics of this negative electrode “A-1” were evaluated. Specifically, this negative electrode is punched into a circle having a diameter of 14 mm, and a separator made of a polypropylene porous film and a lithium foil are sequentially laminated on the porous surface of the imide, and this is laminated in a stainless steel coin-type outer container. Stowed. An electrolytic solution (solvent: a mixed solvent in which ethylene carbonate, ethylmethyl carbonate, and dimethyl carbonate are mixed at a volume ratio of 1: 1: 1, electrolyte: 1 M LiPF 6 ) is poured into the outer container, and the outer container is filled with the electrolyte. A 0.2 mm-thick stainless steel cap is placed and fixed through a polypropylene packing, and the battery can is sealed, and a cell for evaluating discharge capacity and cycle characteristics having a diameter of 20 mm and a thickness of about 3.2 mm is obtained. Obtained. Using the obtained cell, a charge / discharge cycle was performed at 30 ° C. with a constant current of 0.05 C to 2 V and a discharge with a constant current of 0.05 C to 0.02 V. As a result, the initial discharge capacity of the negative electrode “A-1” was 2200 [mAh / g-active material layer], and the discharge capacity after 10 cycles was 2050 [mAh / g-active material layer]. Cycle characteristics were confirmed.

<実施例5>
略等モルの3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、4,4′−オキシジアニリンとを、DMAc30質量部とトリエチレングリコールジメチルエーテル70質量部との混合溶媒中で反応させて、固形分濃度が15質量%である均一なポリアミック酸溶液(P−8)を得た。この溶液を、前述の負極活物質層の外表面に塗布し、130℃で10分乾燥し、300℃で120分熱処理してポリアミック酸をポリイミドに転換後、表面を研磨処理することにより、厚みが23μmのイミド多孔質層が負極活物質層の外表面に積層一体化された電極(負極)「A−2」を得た。得られた電極の評価結果を表1に示す。
<Example 5>
About equimolar 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 4,4′-oxydianiline were mixed in a mixed solvent of 30 parts by mass of DMAc and 70 parts by mass of triethylene glycol dimethyl ether. To obtain a uniform polyamic acid solution (P-8) having a solid concentration of 15% by mass. This solution is applied to the outer surface of the negative electrode active material layer, dried at 130 ° C. for 10 minutes, heat treated at 300 ° C. for 120 minutes to convert the polyamic acid to polyimide, and then the surface is polished to obtain a thickness. Obtained an electrode (negative electrode) “A-2” in which an imide porous layer having a thickness of 23 μm was laminated and integrated on the outer surface of the negative electrode active material layer. The evaluation results of the obtained electrode are shown in Table 1.

<実施例6>
ピロメリット酸二無水物と4,4′−オキシジアニリンとを反応させて得られるポリアミック酸を含有した、市販の多孔質膜形成用ポリイミド前駆体ワニス(ユニチカ社製「UイミドワニスBP」:P−9)を、前述の負極活物質層の外表面に塗布し、130℃で10分乾燥し、300℃で120分熱処理してポリアミック酸をポリイミドに転換後、表面を研磨処理することにより、厚みが25μmのイミド多孔質層が負極活物質層の外表面に積層一体化された電極(負極)「A−3」を得た。得られた電極の評価結果を表1に示す。
<Example 6>
A commercially available polyimide precursor varnish for forming a porous film containing polyamic acid obtained by reacting pyromellitic dianhydride and 4,4'-oxydianiline ("Uimide varnish BP" manufactured by Unitika Ltd .: P −9) is applied to the outer surface of the negative electrode active material layer, dried at 130 ° C. for 10 minutes, heat-treated at 300 ° C. for 120 minutes to convert the polyamic acid to polyimide, and then polishing the surface. An electrode (negative electrode) “A-3” in which an imide porous layer having a thickness of 25 μm was laminated and integrated on the outer surface of the negative electrode active material layer was obtained. The evaluation results of the obtained electrode are shown in Table 1.

<比較例4>
略等モルの3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、4,4′−オキシジアニリンとを、DMAc70質量部とテトラエチレングリコールジメチルエーテル30質量部との混合溶媒中で反応させて、固形分濃度が15質量%である均一なポリアミック酸溶液(P−10)を得た。この溶液を、前述の負極活物質層の外表面に塗布し、130℃で10分乾燥し、300℃で120分熱処理してポリアミック酸をポリイミドに転換後、表面を研磨処理することにより、厚みが20μmのイミド多孔質層が負極活物質層の外表面に積層一体化された電極(負極)「A−4」を得た。得られた電極の評価結果を表1に示す。
<Comparative example 4>
About equimolar 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 4,4′-oxydianiline were mixed in a mixed solvent of 70 parts by mass of DMAc and 30 parts by mass of tetraethylene glycol dimethyl ether. To obtain a uniform polyamic acid solution (P-10) having a solid concentration of 15% by mass. This solution is applied to the outer surface of the negative electrode active material layer, dried at 130 ° C. for 10 minutes, heat treated at 300 ° C. for 120 minutes to convert the polyamic acid to polyimide, and then the surface is polished to obtain a thickness. Obtained an electrode (negative electrode) “A-4” in which an imide porous layer having a thickness of 20 μm was laminated and integrated on the outer surface of the negative electrode active material layer. The evaluation results of the obtained electrode are shown in Table 1.

<比較例5>
略等モルの3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、4,4′−オキシジアニリンとを、DMAc中で反応させて、固形分濃度が15質量%である均一なポリアミック酸溶液(P−11)を得た。この溶液を、前述の負極活物質層の外表面に塗布し、130℃で10分乾燥し、300℃で120分熱処理してポリアミック酸をポリイミドに転換後、表面を研磨処理することにより、厚みが18μmのイミド多孔質層が負極活物質層の外表面に積層一体化された電極(負極)「A−5」を得た。得られた電極の評価結果を表1に示す。
<Comparative Example 5>
An approximately equimolar amount of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 4,4′-oxydianiline are reacted in DMAc, and the solid content concentration is 15% by mass. A uniform polyamic acid solution (P-11) was obtained. This solution is applied to the outer surface of the negative electrode active material layer, dried at 130 ° C. for 10 minutes, heat treated at 300 ° C. for 120 minutes to convert the polyamic acid to polyimide, and then the surface is polished to obtain a thickness. Obtained an electrode (negative electrode) “A-5” in which an imide porous layer having a thickness of 18 μm was laminated and integrated on the outer surface of the negative electrode active material layer. The evaluation results of the obtained electrode are shown in Table 1.

<比較例6>
比較例4で得られたポリアミック酸溶液(P−10)中に平均粒径0.5μmのアルミナ粒子を均一に混合分散して、固形分濃度25質量%のアルミナフィラー分散体(P−12)を得た。ポリアミドイミドとアルミナ粒子の質量比率は5:95(ポリアミドイミド:アルミナ粒子)とした。この分散体を、前述の負極活物質層の外表面に塗布し、130℃で10分乾燥し、300℃で120分熱処理してポリアミック酸をポリイミドに転換して、厚みが25μmのイミド多孔質層が負極活物質層の外表面に積層一体化された電極(負極)「A−6」を得た。得られた電極の評価結果を表1に示す。
<Comparative Example 6>
Into the polyamic acid solution (P-10) obtained in Comparative Example 4, alumina particles having an average particle size of 0.5 μm are uniformly mixed and dispersed to obtain an alumina filler dispersion (P-12) having a solid content concentration of 25 mass%. Got. The mass ratio of polyamideimide and alumina particles was 5:95 (polyamideimide: alumina particles). This dispersion is applied to the outer surface of the negative electrode active material layer described above, dried at 130 ° C. for 10 minutes, and heat-treated at 300 ° C. for 120 minutes to convert the polyamic acid to polyimide, and the imide porous having a thickness of 25 μm. Electrode (negative electrode) “A-6” in which the layer was laminated and integrated on the outer surface of the negative electrode active material layer was obtained. The evaluation results of the obtained electrode are shown in Table 1.

<比較例7>
略等モルの3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、4,4′−オキシジアニリンとを、NMP30質量部とγ―ブチロラクトン70質量部との混合溶媒中で反応させて、固形分濃度が15質量%である均一なポリアミック酸溶液(P−13)を得た。この溶液を、前述の負極活物質層の外表面に塗布し、130℃で10分乾燥後、300℃で120分熱処理してポリアミック酸をポリイミドに転換後、表面を研磨処理することにより、厚みが20μmのイミド多孔質層が負極活物質層の外表面に積層一体化された電極(負極)「A−7」を得た。得られた電極の評価結果を表1に示す。
<Comparative Example 7>
About equimolar 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 4,4′-oxydianiline are mixed in a mixed solvent of 30 parts by mass of NMP and 70 parts by mass of γ-butyrolactone. The reaction was performed to obtain a uniform polyamic acid solution (P-13) having a solid content concentration of 15% by mass. This solution is applied to the outer surface of the negative electrode active material layer, dried at 130 ° C. for 10 minutes, heat treated at 300 ° C. for 120 minutes to convert the polyamic acid to polyimide, and then the surface is polished to obtain a thickness. Obtained an electrode (negative electrode) “A-7” in which a 20 μm imide porous layer was laminated and integrated on the outer surface of the negative electrode active material layer. The evaluation results of the obtained electrode are shown in Table 1.

<比較例8>
略等モルの3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、4,4′−オキシジアニリンとを、ジエチレングリコールジメチルエーテル中で反応させて、固形分濃度が15質量%である均一なポリアミック酸溶液(P−14)を得ようとした。しかし、均一な溶液を得ることは出来なかった。
<Comparative Example 8>
An approximately equimolar amount of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 4,4′-oxydianiline were reacted in diethylene glycol dimethyl ether to obtain a solid concentration of 15% by mass. An attempt was made to obtain a uniform polyamic acid solution (P-14). However, a uniform solution could not be obtained.

以上、実施例、比較例で示した様に、本発明のリチウム二次電池用電極は、イミド系高分子に対する良溶媒としてアミド系溶媒、貧溶媒としてアミド系溶媒よりも沸点の高いエーテル系溶媒を使用した乾式相分離法を用いるので、良好なイオン透過性を確保することができる。また、本発明のリチウム二次電池用電極は、イオン透過性多孔質膜の気孔を形成するために、アルミナ、二酸化珪素粒子などの微粒子を大量に配合する必要が無いので、イオン透過性多孔質層と活物質層との良好な接着性を確保することができる。従い、安全性に優れ、かつ高い放電容量と良好なサイクル特性を有するリチウム二次電池用電極として好適に用いることができる。また、本発明の製造方法によれば、環境適合性の高い、簡単なプロセスで容易に電極を製造することができる。




As described above in Examples and Comparative Examples, the electrode for the lithium secondary battery of the present invention is an amide solvent as a good solvent for the imide polymer, and an ether solvent having a higher boiling point than the amide solvent as a poor solvent. Since the dry phase separation method using is used, good ion permeability can be ensured. In addition, since the electrode for a lithium secondary battery of the present invention does not need to contain a large amount of fine particles such as alumina and silicon dioxide particles in order to form pores of the ion permeable porous membrane, the ion permeable porous Good adhesion between the layer and the active material layer can be ensured. Accordingly, it can be suitably used as an electrode for a lithium secondary battery that is excellent in safety and has a high discharge capacity and good cycle characteristics. Moreover, according to the manufacturing method of the present invention, an electrode can be easily manufactured by a simple process with high environmental compatibility.




Claims (3)

リチウム二次電池用電極を製造するための方法であって、集電体である金属箔の表面に、バインダと活物質微粒子と溶媒とを含む分散体を塗布し乾燥して金属箔上に電極活物質層を形成させ、その後に、この電極活物質層の表面にイミド系高分子と、良溶媒であるアミド系溶媒と貧溶媒であるエーテル系溶媒とを混合してなる溶媒とを含む塗液を塗布して塗膜を形成し、しかる後、前記塗膜中の溶媒を除去する際、塗膜中に残存する貧溶媒の作用を利用して塗膜内で相分離を起こさせて電極活物質層とイミド系高分子多孔質層を積層一体化した際に、下記の方法により評価されたイミド系高分子多孔質層のイオン透過性が150秒以下であり、かつ電極活物質層とイミド系高分子多孔質との接着強度が、電極活物質層の強度よりも高いことを特徴とするリチウム二次電池用電極の製造方法。
<イオン透過性の評価方法>
イミド系高分子多孔質層表面にエチレンカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジメチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1:1)であって30℃に設定されたもの5μLを滴下し、これが完全に浸透することを目視で観測してその浸透時間を測定し、この浸透時間をイオン透過性として評価する。
A method for producing an electrode for a lithium secondary battery, wherein a dispersion containing a binder, active material fine particles, and a solvent is applied to a surface of a metal foil as a current collector and dried to form an electrode on the metal foil An active material layer is formed, and then the surface of the electrode active material layer is coated with an imide polymer and a solvent obtained by mixing an amide solvent that is a good solvent and an ether solvent that is a poor solvent. A liquid is applied to form a coating film, and then, when the solvent in the coating film is removed, phase separation is caused in the coating film by utilizing the action of the poor solvent remaining in the coating film , When the electrode active material layer and the imide polymer porous layer are laminated and integrated , the ion permeability of the imide polymer porous layer evaluated by the following method is 150 seconds or less, and the electrode active material layer adhesion strength between the imide polymer porous and is higher than the strength of the electrode active material layer Method for producing a lithium secondary battery electrode, wherein.
<Ion permeability evaluation method>
5 μL of a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio 1: 1: 1) set at 30 ° C. is dropped on the surface of the imide polymer porous layer, and this completely penetrates. This is visually observed and the permeation time is measured, and this permeation time is evaluated as ion permeability.
エーテル系溶媒が、トリエチレングリコールジメチルエーテルおよび/またはテトラエチレングリコールジメチルエーテルであることを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電池用電極の製造方法。   The method for producing an electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the ether solvent is triethylene glycol dimethyl ether and / or tetraethylene glycol dimethyl ether. 貧溶媒の配合量が、全溶媒量に対して40〜90質量%であることを特徴とする請求項1または2記載のリチウム二次電池用電極の製造方法。   3. The method for producing an electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the compounding amount of the poor solvent is 40 to 90% by mass with respect to the total amount of the solvent.
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