JP6428151B2 - Negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using the same - Google Patents

Negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using the same Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用負極及びそれを用いたリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a negative electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery using the same.

ノート型パソコン、携帯電話、PDAのような携帯情報端末の電源として、高いエネルギー密度を有するエネルギーデバイスであるリチウムイオン二次電池が汎用されている。代表的なリチウムイオン二次電池(以下、単に「リチウム電池」とも記す)には、正極、絶縁層、負極および絶縁層をこの順番で重ね合わせ、捲回して得られる捲回型電極群、または正極、絶縁層および負極を積層してなる積層型電極群が用いられている。負極の活物質としては、リチウムイオンの層間への挿入(リチウム層間化合物の形成)及び放出が可能な多層構造を有する炭素材料が、正極の活物質としては、リチウム含有金属複合酸化物が、絶縁層にはポリオレフィン製多孔質膜が主に用いられる。
現在市販されているリチウム二次電池は、一部を除き、負極活物質には黒鉛が用いられているが、既に黒鉛の理論容量である372mAh/gに極めて近い利用率で電池設計がされており、更なる高容量化には、黒鉛に代わる新規な負極材料が必要とされる。
こうした負極材料として、Sn(錫)合金、Si(シリコン)合金、Si酸化物、Li(リチウム)窒化物、Li金属などが検討されており、例えば、Siの超微粒子がSiO中に分散した構造を持つSiOが注目されている(例えば、特許文献1)。
2. Description of the Related Art Lithium ion secondary batteries, which are energy devices having a high energy density, are widely used as power sources for portable information terminals such as notebook computers, mobile phones, and PDAs. A typical lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as “lithium battery”) is a wound electrode group obtained by stacking and winding a positive electrode, an insulating layer, a negative electrode, and an insulating layer in this order, or A stacked electrode group in which a positive electrode, an insulating layer, and a negative electrode are stacked is used. The active material for the negative electrode is a carbon material having a multilayer structure capable of inserting and releasing lithium ions between layers (formation of a lithium intercalation compound) and the active material for the positive electrode is a lithium-containing metal composite oxide. For the layer, a polyolefin porous membrane is mainly used.
Most of the lithium secondary batteries currently on the market use graphite as the negative electrode active material except for a part, but the battery has already been designed with a utilization factor very close to the theoretical capacity of 372 mAh / g. In order to further increase the capacity, a new negative electrode material replacing graphite is required.
As such negative electrode materials, Sn (tin) alloy, Si (silicon) alloy, Si oxide, Li (lithium) nitride, Li metal, and the like have been studied. For example, ultrafine particles of Si are dispersed in SiO 2 . SiO x having a structure has attracted attention (for example, Patent Document 1).

特開2012−14993号公報JP 2012-14993 A

しかしながら、SiOは、黒鉛に比べて電池の充放電に伴う体積変化が非常に大きいため、SiOを負極活物質に用いた電池では、通常、充放電による膨張収縮を繰り返すうちに、負極の強度や電子伝導性が低下して、充放電サイクル特性が、黒鉛を負極活物質とする電池に比べて悪くなる。特許文献1では、合剤中に特定の導電助剤を用いることで、前記充放電サイクル特性を改善できることが記載されている。しかし、特許文献1に記載されている導電助剤は、充放電容量に関与しないことが予想され、導電助剤を含まない場合と比較すると充放電容量が低下することが予想される。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、シリコン系化合物を負極活物質に用いたリチウムイオン二次電池において、放電容量に優れ、充放電による大きい膨張収縮を抑制し、且つ電子伝導性を悪化させにくいリチウムイオン二次電池用負極と、それを用いたリチウムイオン二次電池を提供することにある。
However, SiO x, because the volume change due to charging and discharging of the battery as compared with the graphite is very large, the battery using the SiO x in the anode active material, usually after repeated expansion and contraction due to charging and discharging, the negative electrode Strength and electronic conductivity are lowered, and charge / discharge cycle characteristics are deteriorated as compared with a battery using graphite as a negative electrode active material. Patent Document 1 describes that the charge / discharge cycle characteristics can be improved by using a specific conductive aid in the mixture. However, the conductive auxiliary agent described in Patent Document 1 is expected not to be involved in the charge / discharge capacity, and the charge / discharge capacity is expected to be lower than when the conductive auxiliary agent is not included.
The present invention has been made in view of the above problems, and in a lithium ion secondary battery using a silicon-based compound as a negative electrode active material, has excellent discharge capacity, suppresses large expansion and contraction due to charge and discharge, and conducts electrons. It is providing the negative electrode for lithium ion secondary batteries which is hard to deteriorate property, and a lithium ion secondary battery using the same.

すなわち、本発明は、集電体の少なくとも一方の面に負極活物質層が形成されるリチウムイオン二次電池用負極であって、前記負極活物質層が炭素材料とシリコン系化合物を含み、前記集電体が複数の貫通孔を有する、リチウムイオン二次電池用負極を提供する。
前記1つの貫通孔の開口部の面積が9×10−11〜8×10−7であることが好ましい。
また、前記集電体の貫通孔による開口率は、10〜50%であることが好ましい。
また、前記炭素材料と前記シリコン系化合物の含有割合は、炭素材料:シリコン系化合物=99:1〜50:50(質量比)であることが好ましい。
さらに本発明は、前記リチウムイオン二次電池用負極を備えるリチウムイオン二次電池を提供する。
That is, the present invention is a negative electrode for a lithium ion secondary battery in which a negative electrode active material layer is formed on at least one surface of a current collector, wherein the negative electrode active material layer includes a carbon material and a silicon compound, Provided is a negative electrode for a lithium ion secondary battery, in which the current collector has a plurality of through holes.
It is preferable that the area of the opening of the one through hole is 9 × 10 −11 to 8 × 10 −7 m 2 .
Moreover, it is preferable that the aperture ratio by the through-hole of the said collector is 10 to 50%.
The content ratio of the carbon material and the silicon compound is preferably carbon material: silicon compound = 99: 1 to 50:50 (mass ratio).
Furthermore, this invention provides a lithium ion secondary battery provided with the said negative electrode for lithium ion secondary batteries.

本発明によれば、シリコン系化合物を負極活物質に用いたリチウムイオン二次電池において、放電容量に優れ、充放電による大きい膨張収縮を抑制し、且つ電子伝導性を悪化させにくいリチウムイオン二次電池用負極と、それを用いたリチウムイオン二次電池を提供することができる。   According to the present invention, in a lithium ion secondary battery using a silicon-based compound as a negative electrode active material, the lithium ion secondary battery is excellent in discharge capacity, suppresses large expansion / contraction due to charge / discharge, and hardly deteriorates electronic conductivity. A negative electrode for a battery and a lithium ion secondary battery using the same can be provided.

本発明が適用可能な実施形態の円柱状リチウムイオン二次電池の断面図である。It is sectional drawing of the cylindrical lithium ion secondary battery of embodiment which can apply this invention.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は、実際の寸法関係を反映するものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Note that matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in this field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field. Moreover, in the following drawings, the same code | symbol is attached | subjected to the member and site | part which show | plays the same effect | action, and the overlapping description may be abbreviate | omitted or simplified. The dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) in each figure does not reflect the actual dimensional relationship.

ここに開示される技術は、集電体に電極活物質が保持された形態の電極を備える各種の非水二次電池に広く適用され得る。以下、主として、負極活物質を含む電極合剤(負極合剤)および該負極を備えるリチウムイオン二次電池を例として本発明をより詳しく説明するが、本発明の適用対象をかかる電極または電池に限定する意図ではない。   The technology disclosed herein can be widely applied to various nonaqueous secondary batteries including an electrode in a form in which an electrode active material is held on a current collector. Hereinafter, the present invention will be described in more detail mainly using an electrode mixture (negative electrode mixture) including a negative electrode active material and a lithium ion secondary battery including the negative electrode as an example. It is not intended to be limiting.

本発明のリチウムイオン二次電池は、リチウム含有金属複合酸化物を正極活物質として含有する正極、負極、非水電解液およびセパレータを有する非水電解液二次電池である。本発明のリチウムイオン二次電池用負極は、SiとOとを構成元素に含む材料(シリコン系化合物)および炭素系材料(炭素材料)を負極活物質として含有し、負極合剤層を集電体の片面または両面に有し、前記集電体が複数の貫通孔を有していることを特徴とする非水電解液二次電池により、前記課題を解決する。   The lithium ion secondary battery of the present invention is a nonaqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, a nonaqueous electrolyte, and a separator containing a lithium-containing metal composite oxide as a positive electrode active material. The negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention contains a material (silicon-based compound) containing Si and O as constituent elements and a carbon-based material (carbon material) as a negative electrode active material, and collects a negative electrode mixture layer. The non-aqueous electrolyte secondary battery is provided on one or both sides of the body, and the current collector has a plurality of through holes.

負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な材料であって、炭素材料及びシリコン系化合物を含む。
前記炭素材料としては、放電容量及び充放電サイクル特性の観点から、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛等の黒鉛が好ましい。
前記炭素材料の平均粒径は、電池特性の観点から1〜200μmであることが好ましく、5〜100μmであることがより好ましく、10〜50μmであることが更に好ましい。
前記シリコン系化合物としては、Siの超微粒子がSiO中に分散した構造を持つSiOxが好ましい(ここで、Siに対するOの原子比xは、0.5≦x≦1.5である。)。シリコン系化合物は、Liと反応するSiが超微粒子であるために充放電がスムーズに行われる一方で、前記構造を有するSiOx粒子自体は表面積が小さいため、負極合剤層を形成するための塗料とした際の塗料性や負極合剤層の集電体に対する接着性も良好である。
前記SiOx粒子の平均粒径は、電池特性の観点から、0.1〜40μmであることが好ましく、1〜30μmであることがより好ましく、5〜20μmであることが更に好ましい。
また、前記炭素材料とシリコン系化合物の含有割合は、炭素材料:シリコン系化合物=99:1〜50:50(質量比)が好ましく、97:3〜70:30がより好ましく、95:5〜85:15が更に好ましい。
The negative electrode active material is a material capable of inserting and extracting lithium ions, and includes a carbon material and a silicon-based compound.
As the carbon material, graphite such as natural graphite (eg, flake graphite) and artificial graphite is preferable from the viewpoint of discharge capacity and charge / discharge cycle characteristics.
The average particle diameter of the carbon material is preferably 1 to 200 μm, more preferably 5 to 100 μm, and still more preferably 10 to 50 μm from the viewpoint of battery characteristics.
As the silicon-based compound, SiOx having a structure in which ultrafine particles of Si are dispersed in SiO 2 is preferable (here, the atomic ratio x of O to Si is 0.5 ≦ x ≦ 1.5). . The silicon compound is a paint for forming a negative electrode mixture layer because the Six that reacts with Li is an ultrafine particle, so that charging and discharging are performed smoothly, while the SiOx particles having the above structure itself have a small surface area. The coating properties and the adhesion of the negative electrode mixture layer to the current collector are also good.
The average particle diameter of the SiOx particles is preferably 0.1 to 40 μm, more preferably 1 to 30 μm, and still more preferably 5 to 20 μm from the viewpoint of battery characteristics.
The content ratio of the carbon material and the silicon compound is preferably carbon material: silicon compound = 99: 1 to 50:50 (mass ratio), more preferably 97: 3 to 70:30, and 95: 5. 85:15 is more preferable.

また、本発明は、炭素材料及びシリコン系化合物以外の負極活物質を含んでいてもよい。そのような負極活物質としては、金属リチウム、リチウム合金、有機化合物、金属錯体、有機高分子化合物等が挙げられる。負極活物質は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。また、導電材として、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック、炭素繊維などを含んでいてもよい。サイクル特性をより向上できる観点からは、アセチレンブラックが好ましい。
アセチレンブラックを含む場合、アセチレンブラックの含有量は、負極活物質層の総量中、0.1〜10質量%が好ましく、1〜7質量%がより好ましい。
Moreover, this invention may contain negative electrode active materials other than a carbon material and a silicon-type compound. Examples of such a negative electrode active material include metallic lithium, a lithium alloy, an organic compound, a metal complex, and an organic polymer compound. A negative electrode active material can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The conductive material may include acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, carbon black such as thermal black, carbon fiber, and the like. From the viewpoint of further improving the cycle characteristics, acetylene black is preferable.
When acetylene black is included, the content of acetylene black is preferably 0.1 to 10% by mass and more preferably 1 to 7% by mass in the total amount of the negative electrode active material layer.

なお、負極活物質層は、負極活物質同士又は負極活物質と集電体を結合させる目的で、結着を用いることが好ましい。
負極活物質層に使用する結着としては、例えば、でんぷん、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセルロースなどの多糖類やそれらの変性体;ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドイミド、ポリアミドなどの熱可塑性樹脂やそれらの変性体;ポリイミド;エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム、ポリブタジエン、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、アクリル系ポリマーなどのゴム状弾性を有するポリマーやそれらの変性体;が挙げられ、これらの1種または2種以上を用いることができる。
Incidentally, the negative electrode active material layer, negative electrode active material to each other or anode active material and purpose of bonding a current collector, it is preferable to use a binder.
Examples of the binder used for the negative electrode active material layer include polysaccharides such as starch, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, and diacetyl cellulose, and modified products thereof; polyvinyl Thermoplastic resins such as chloride, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, polyamideimide, polyamide, and their modified products; polyimide; ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, Polymers having rubber-like elasticity such as styrene butadiene rubber (SBR), butadiene rubber, polybutadiene, fluororubber, polyethylene oxide, acrylic polymer, and modified products thereof And the like, may be used alone or two or more thereof.

上記アクリル系ポリマーは、例えば、単量体である(メタ)アクリロニトリル由来の構造単位と、2以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物(以下、「架橋剤」ともいう)由来の構造単位とを含むことが好ましい。
各構造単位を構成する単量体は、それぞれの構造単位において、1種選択されて重合に使用されてもよく、複数種が選択されて重合に使用されてもよい。また、特定の構造単位を構成する単量体には1種類を選択し、他の構造単位を構成する単量体には複数種の単量体を選択してもよい。
また、上記アクリル系ポリマーは、上述した各構造単位を含んでいればよく、各構造単位の結合順序については特に制限はない。特定共重合体は、ブロック共重合体及びランダム共重合体のいずれであってもよく、ランダム共重合体であることが好ましい。
上記アクリル系ポリマーにおける(メタ)アクリロニトリル由来の構造単位の含有率は、エネルギーデバイス電極における集電体と合剤層との密着性に優れるという観点から、アクリル系ポリマーの単量体由来の総構造単位数を基準(100モル%)として、20〜70モル%であることが好ましく、密着性及び電極合剤スラリーの保存安定性に優れるという観点から、30〜60モル%であることがより好ましく、35〜45モル%であることが更に好ましい。
前記2以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物(架橋剤)は、エチレン性不飽和結合を含む2以上の官能基と、前記官能基を互いに連結する2価以上の連結基である有機基とを有する化合物であれば特に制限はない。前記2以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物は、例えば、下記一般式(I)で表される化合物であることが好ましい。
The acrylic polymer includes, for example, a structural unit derived from a monomer (meth) acrylonitrile and a structural unit derived from a compound having two or more ethylenically unsaturated bonds (hereinafter also referred to as “crosslinking agent”). It is preferable to include.
One type of monomer constituting each structural unit may be selected and used for polymerization in each structural unit, or a plurality of types may be selected and used for polymerization. Further, one type of monomer may be selected as a monomer constituting a specific structural unit, and a plurality of types of monomers may be selected as monomers constituting other structural units.
Moreover, the said acrylic polymer should just contain each structural unit mentioned above, and there is no restriction | limiting in particular about the coupling | bonding order of each structural unit. The specific copolymer may be either a block copolymer or a random copolymer, and is preferably a random copolymer.
The content of structural units derived from (meth) acrylonitrile in the acrylic polymer is the total structure derived from monomers of the acrylic polymer from the viewpoint of excellent adhesion between the current collector and the mixture layer in the energy device electrode. From the viewpoint of excellent adhesion and storage stability of the electrode mixture slurry, it is more preferably 30 to 60 mol% based on the number of units (100 mol%). More preferably, it is 35-45 mol%.
The compound having two or more ethylenically unsaturated bonds (crosslinking agent) includes two or more functional groups containing an ethylenically unsaturated bond and an organic group that is a divalent or higher linking group that links the functional groups to each other. If it is a compound which has this, there will be no restriction | limiting in particular. The compound having two or more ethylenically unsaturated bonds is preferably, for example, a compound represented by the following general formula (I).

Figure 0006428151
一般式(I)中、Rはそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示す。Rは、n価の有機基を示す。nは2〜6の数を示し、3〜4であることが好ましい。nは一般式(I)で表される化合物が単一の分子種である場合、整数である。
で示されるn価の有機基としては、炭素数2〜20の脂肪族炭化水素からn個の水素原子を取り除いて構成される炭素数が2〜20であるn価の脂肪族炭化水素基;炭素数2〜4のアルキレングリコールが2以上エーテル結合してなるポリアルキレングリコールの両末端からヒドロキシ基を取り除いて構成されるポリアルキレンオキシアルキレン基;グリセリン、ジグリセリン、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の炭素数3〜20の多価アルコール又はそのヒドロキシアルキル化物からn個のヒドロキシ基を取り除いて構成されるn価の有機基;イソシアヌル酸又はそのヒドロキシアルキル化物からn個のヒドロキシ基を取り除いて構成されるn価の有機基;などを挙げることができる。
これらの2以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物は1種単独で又は2種類以上組み合わせて用いることができる。
上記アクリル系ポリマーにおける2以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物由来の構造単位の含有量は、特定共重合体のゴム状領域における貯蔵弾性率を高めて、エネルギーデバイスの充放電における活物質の膨張収縮に追従しやすくさせるという観点から、アクリル系ポリマーにおける単量体由来の総質量100質量部に対して、0.01〜5.0質量部であることが好ましく、0.05〜3.0質量部であることがより好ましく、0.02〜0.2質量部であることが更に好ましい。
また、アクリル系ポリマーにおける2以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物由来の構造単位の含有率をモル%で規定した場合、アクリル系ポリマーにおける単量体由来の総構造単位数(100モル%)に対して、0.001〜1.0モル%であることが好ましく、0.005〜0.5モル%であることがより好ましく、0.02〜0.2モル%であることが更に好ましい。
更にアクリル系ポリマーにおける(メタ)アクリロニトリル由来の構造単位の含有量に対する2以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物由来の構造単位の含有量のモル比は特に制限されない。エネルギーデバイス電極における集電体と合剤層との密着性に優れる観点から、前記モル比は、0.008〜0.8モル%であることが好ましく、0.03〜0.3モル%であることがより好ましい。
Figure 0006428151
In general formula (I), R < 1 > shows a hydrogen atom or a methyl group each independently. R 2 represents an n-valent organic group. n shows the number of 2-6, and it is preferable that it is 3-4. n is an integer when the compound represented by formula (I) is a single molecular species.
The n-valent organic group represented by R 2 is an n-valent aliphatic hydrocarbon having 2 to 20 carbon atoms formed by removing n hydrogen atoms from an aliphatic hydrocarbon having 2 to 20 carbon atoms. Group: a polyalkyleneoxyalkylene group formed by removing hydroxyl groups from both ends of a polyalkylene glycol formed by ether-linking two or more alkylene glycols having 2 to 4 carbon atoms; glycerin, diglycerin, neopentyl glycol, pentaerythritol N-valent organic group formed by removing n hydroxy groups from a polyhydric alcohol having 3 to 20 carbon atoms such as dipentaerythritol, trimethylolpropane or the like, or a hydroxyalkylated product thereof; from isocyanuric acid or a hydroxyalkylated product thereof n-valent organic group constituted by removing n hydroxy groups; Can be mentioned.
These compounds having two or more ethylenically unsaturated bonds can be used singly or in combination of two or more.
The content of the structural unit derived from the compound having two or more ethylenically unsaturated bonds in the acrylic polymer increases the storage elastic modulus in the rubber-like region of the specific copolymer, and the active material in charge / discharge of the energy device. From the viewpoint of easily following expansion and contraction, it is preferably 0.01 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer-derived total mass in the acrylic polymer, and 0.05 to 3. More preferably, it is 0 mass part, and it is still more preferable that it is 0.02-0.2 mass part.
Moreover, when the content rate of the structural unit derived from the compound having two or more ethylenically unsaturated bonds in the acrylic polymer is specified in mol%, the total number of structural units derived from the monomer in the acrylic polymer (100 mol%) Is preferably 0.001 to 1.0 mol%, more preferably 0.005 to 0.5 mol%, and still more preferably 0.02 to 0.2 mol%. .
Furthermore, the molar ratio of the content of the structural unit derived from the compound having two or more ethylenically unsaturated bonds to the content of the structural unit derived from (meth) acrylonitrile in the acrylic polymer is not particularly limited. From the viewpoint of excellent adhesion between the current collector and the mixture layer in the energy device electrode, the molar ratio is preferably 0.008 to 0.8 mol%, and 0.03 to 0.3 mol%. More preferably.

上記アクリル系ポリマーは、必要に応じて、(メタ)アクリロニトリル由来の構造単位及び2以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物由来の構造単位以外の、その他の単量体由来の構造単位を含んでいてもよい。その他の単量体としては、下記一般式(II)で表される単量体、酸性官能基含有単量体等を挙げることができる。   The acrylic polymer contains structural units derived from other monomers other than structural units derived from (meth) acrylonitrile and structural units derived from compounds having two or more ethylenically unsaturated bonds, as necessary. May be. Examples of the other monomer include a monomer represented by the following general formula (II) and an acidic functional group-containing monomer.

Figure 0006428151
Figure 0006428151

一般式(II)中、R21は水素原子又はメチル基を示す。R22は、2−シアノエチル基、炭素数3〜20のアルキル基又は炭素数5〜20のヒドロキシアルキル基を示す。
22における炭素数3〜20のアルキル基としては、分岐鎖のアルキル基であっても、直鎖のアルキル基であってもよく、直鎖のアルキル基であることが好ましい。R22で示されるアルキル基の炭素数は、3〜12であることが好ましく、3〜8であることがより好ましい。
一般式(II)で表される単量体由来の構造単位の総含有率は、エネルギーデバイス電極における集電体と合剤層との密着性に優れるという観点から、特定共重合体における単量体由来の総構造単位量を基準(100モル%)として、30〜80モル%であることが好ましく、密着性及び電極合剤スラリーの保存安定性に優れるという観点から、40〜70モル%であることがより好ましく、55〜65モル%であることが更に好ましい。
In the general formula (II), R 21 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 22 represents a 2-cyanoethyl group, an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 5 to 20 carbon atoms.
The alkyl group having 3 to 20 carbon atoms in R 22 may be a branched alkyl group or a linear alkyl group, and is preferably a linear alkyl group. The number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 22 is preferably 3 to 12, and more preferably 3 to 8.
The total content of the structural unit derived from the monomer represented by the general formula (II) is a single amount in the specific copolymer from the viewpoint of excellent adhesion between the current collector and the mixture layer in the energy device electrode. From the viewpoint of excellent adhesion and storage stability of the electrode mixture slurry, it is preferably 40 to 70 mol%, based on the total structural unit amount derived from the body (100 mol%). More preferably, it is more preferably 55 to 65 mol%.

前記アクリル系ポリマーは、水分散のアクリル系ポリマー粒子として用いることが好ましい。
アクリル系ポリマー粒子は、密着性及び電池特性の観点から粒径が500nm以下であることが好ましく、400nm以下がより好ましい。下限値は特に制限はないが、実用的な観点から100nm以上であることが好ましく、200nm以上であることがより好ましい。
ここで粒径は、平均粒径であり、市販の動的光散乱法による測定装置を用いて測定することができる。
結着材の含有量は、負極活物質層の総量中、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましく、1〜5質量%が更に好ましい。
The acrylic polymer is preferably used as water-dispersed acrylic polymer particles.
The acrylic polymer particles preferably have a particle size of 500 nm or less, and more preferably 400 nm or less from the viewpoint of adhesion and battery characteristics. Although there is no restriction | limiting in particular in a lower limit, it is preferable that it is 100 nm or more from a practical viewpoint, and it is more preferable that it is 200 nm or more.
Here, the particle diameter is an average particle diameter, and can be measured using a commercially available measuring device by a dynamic light scattering method.
0.1-20 mass% is preferable in the total amount of a negative electrode active material layer, as for content of a binder, 0.5-10 mass% is more preferable, 1-5 mass% is still more preferable.

負極活物質層の厚みは、1〜150μmが好ましく、5〜130μmがより好ましく、10〜120μmが更に好ましい。   The thickness of the negative electrode active material layer is preferably 1 to 150 μm, more preferably 5 to 130 μm, and still more preferably 10 to 120 μm.

負極集電体は、複数の貫通孔を有していれば特に制限はないが、金属材料を用いることが好ましい。前記金属材料としては、例えば、アルミニウム箔、銅箔、電解銅箔等の金属箔、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられる。前記金属箔の厚さは、1〜500μmであることが好ましく、2〜50μmであることがより好ましく、5〜30μmであることが更に好ましい。負極活物質層は、負極集電体の厚み方向における一方または両方の面に形成される。
また、前記貫通孔の形状は、特に制限はなく、円形、楕円形、四角形、三角形、多角形等が挙げられる。
前記1つの貫通孔の開口部の面積は、充放電サイクル特性の観点から、9×10−11〜8×10−7であることが好ましく、1×10−10〜3×10−8であることがより好ましく、4×10−10〜1×10−8であることが更に好ましい。
また、集電体の貫通孔による開口率は、充放電サイクル特性及び負極集電体の強度の観点から、5〜50%であることが好ましく、10〜50%であることがより好ましく、15〜40%であることが更に好ましい。
また、負極活物質層を形成する集電体形成面の十点平均粗さ(Rz)は、1.5μm以上であることが好ましく、1.6μm以上がより好ましく、1.7μm以上が更に好ましい。また、集電体形成面の十点平均粗さ(Rz)の上限値に特に制限はないが、実用的な観点からは5μm以下である。
前記十点平均粗さ(Rz)は、例えば、ハンディサーフE−35B(株式会社東京精密製)を用いて、JIS規格(JISB0633:2001、「製品の幾何特性仕様(GPS)−表面性状:輪郭曲線方式−表面性状評価の方式及び手順」)に従って測定を行うことができる。
The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has a plurality of through holes, but a metal material is preferably used. Examples of the metal material include metal foils such as aluminum foil, copper foil, and electrolytic copper foil, expanded metal, punch metal, and foam metal. The thickness of the metal foil is preferably 1 to 500 μm, more preferably 2 to 50 μm, and still more preferably 5 to 30 μm. The negative electrode active material layer is formed on one or both surfaces in the thickness direction of the negative electrode current collector.
The shape of the through hole is not particularly limited, and examples thereof include a circle, an ellipse, a quadrangle, a triangle, and a polygon.
The area of the opening of the one through hole is preferably 9 × 10 −11 to 8 × 10 −7 m 2 from the viewpoint of charge / discharge cycle characteristics, and 1 × 10 −10 to 3 × 10 −8. m 2 is more preferable, and 4 × 10 −10 to 1 × 10 −8 m 2 is even more preferable.
Further, the aperture ratio due to the through holes of the current collector is preferably 5 to 50%, more preferably 10 to 50%, from the viewpoint of charge / discharge cycle characteristics and the strength of the negative electrode current collector, 15 More preferably, it is -40%.
Further, the ten-point average roughness (Rz) of the current collector forming surface forming the negative electrode active material layer is preferably 1.5 μm or more, more preferably 1.6 μm or more, and even more preferably 1.7 μm or more. . The upper limit of the ten-point average roughness (Rz) of the current collector forming surface is not particularly limited, but is 5 μm or less from a practical viewpoint.
The ten-point average roughness (Rz) is, for example, using Handy Surf E-35B (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.), JIS standard (JISB 0633: 2001), “Product geometric characteristic specification (GPS) —Surface property: Contour”. The measurement can be carried out according to the curve method—surface texture evaluation method and procedure ”).

本発明のリチウムイオン二次電池は、負極以外は従来のリチウムイオン二次電池と同様の構成を採ることができる。たとえば、本発明のリチウムイオン二次電池は、(a)正極、(b)負極、(c)絶縁層および(d)非水電解質を含む。
前記正極は、正極集電体及び正極活物質層から構成される。
前記正極活物質層は、前記正極集電体の厚み方向における一方または両方の面に形成され、正極活物質を含有し、さらに必要に応じて、導電材、結着材などを含有してもよい。正極活物質としてはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リチウム含有複合金属酸化物、オリビン型リチウム塩、カルコゲン化合物、二酸化マンガンなどが挙げられる。リチウム含有複合金属酸化物は、リチウムと遷移金属とを含む金属酸化物または該金属酸化物中の遷移金属の一部が異種元素によって置換された金属酸化物である。ここで、異種元素としては、たとえば、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V、Bなどが挙げられ、Mn、Al、Co、Ni、Mgなどが好ましい。異種元素は1種でもよくまたは2種以上でもよい。
これらの中でも、リチウム含有複合金属酸化物を好ましく使用できる。リチウム含有複合金属酸化物の具体例としては、例えば、LixCoO2、LixNiO2、LixMnO2、LixCoyNi−yO2、LixCoyM1-yOz、LixNi1-yMyOz、LixMn24、LixMn2-yMyO4、LiMPO4、Li2MPO4F(前記各式中、MはNa、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、VおよびBよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を示す。x=0〜1.2、y=0〜0.9、z=2.0〜2.3である。)、が挙げられる。ここで、リチウムのモル比を示すx値は、充放電により増減する。また、オリビン型リチウム塩としては、例えば、LiFePO4が挙げられる。カルコゲン化合物としては、例えば、二硫化チタン、二硫化モリブデンが挙げられる。正極活物質は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。
The lithium ion secondary battery of this invention can take the structure similar to the conventional lithium ion secondary battery except a negative electrode. For example, the lithium ion secondary battery of the present invention includes (a) a positive electrode, (b) a negative electrode, (c) an insulating layer, and (d) a nonaqueous electrolyte.
The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer.
The positive electrode active material layer is formed on one or both surfaces in the thickness direction of the positive electrode current collector, contains a positive electrode active material, and further contains a conductive material, a binder, and the like as necessary. Good. As the positive electrode active material, those commonly used in this field can be used, and examples thereof include lithium-containing composite metal oxides, olivine-type lithium salts, chalcogen compounds, and manganese dioxide. The lithium-containing composite metal oxide is a metal oxide containing lithium and a transition metal or a metal oxide in which a part of the transition metal in the metal oxide is substituted with a different element. Here, examples of the different elements include Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and B. Mn, Al, Co, Ni, Mg and the like are preferable. One kind or two or more kinds of different elements may be used.
Among these, lithium-containing composite metal oxides can be preferably used. Specific examples of the lithium-containing composite metal oxide, for example, LixCoO 2, LixNiO 2, LixMnO 2, LixCoyNi 1 -yO 2, LixCoyM 1 -yOz, LixNi 1 -yMyOz, LixMn 2 O 4, LixMn 2 -yMyO 4, LiMPO 4 , Li 2 MPO 4 F (in the above formulas, M is a group consisting of Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and B) At least one element selected from: x = 0 to 1.2, y = 0 to 0.9, and z = 2.0 to 2.3). Here, x value which shows the molar ratio of lithium increases / decreases by charging / discharging. Further, as the olivine type lithium salts such as LiFePO 4. Examples of the chalcogen compound include titanium disulfide and molybdenum disulfide. A positive electrode active material can be used individually by 1 type, or can use 2 or more types together.

前記導電材としては、例えば、カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維、金属繊維を使用できる。カーボンブラックとしては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックが挙げられる。黒鉛としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛が挙げられる。導電材は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。   As the conductive material, for example, carbon black, graphite, carbon fiber, or metal fiber can be used. Examples of carbon black include acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black. Examples of graphite include natural graphite and artificial graphite. A conductive material can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

結着材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、フッ素樹脂、ゴム粒子を使用できる。フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などが挙げられる。ゴム粒子としては、スチレン−ブタジエンゴム粒子、アクリロニトリルゴム粒子などが挙げられる。これらの中でも、正極活物質層の耐酸化性を向上させることなどを考慮すると、フッ素を含む結着材が好ましい。結着材は1種を単独で使用できまたは必要に応じて2種以上を組み合わせて使用できる。   As the binder, for example, polyethylene, polypropylene, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, nitrocellulose, fluororesin, and rubber particles can be used. Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer. Examples of the rubber particles include styrene-butadiene rubber particles and acrylonitrile rubber particles. Among these, in consideration of improving the oxidation resistance of the positive electrode active material layer, a binder containing fluorine is preferable. A binder can be used individually by 1 type, or can be used in combination of 2 or more type as needed.

正極活物質層は、例えば、正極合剤ペーストを正極集電体である導電層表面に塗布し、乾燥し、さらに必要に応じて圧延することにより形成できる。正極合剤ペーストは、例えば、正極活物質を、必要に応じて、結着材、導電材などとともに分散媒に添加して混合することにより調製できる。分散媒には、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミドを使用できる。
前記正極集電体としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタンを含有するシート、箔などが挙げられる。これらの中でも、アルミニウムが好ましい。シートおよび箔の厚さは、特に限定されないが、例えば、1〜500μmであることが好ましく、2〜50μmであることがより好ましく、5〜30μmであることが更に好ましい。
The positive electrode active material layer can be formed, for example, by applying a positive electrode mixture paste on the surface of the conductive layer that is a positive electrode current collector, drying, and rolling as necessary. The positive electrode mixture paste can be prepared, for example, by adding a positive electrode active material to a dispersion medium together with a binder, a conductive material, and the like, if necessary. For example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), tetrahydrofuran, or dimethylformamide can be used as the dispersion medium.
Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, a sheet containing titanium, and foil. Among these, aluminum is preferable. Although the thickness of a sheet | seat and foil is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 1-500 micrometers, it is more preferable that it is 2-50 micrometers, and it is still more preferable that it is 5-30 micrometers.

絶縁層は、正極と負極との間に介在するように設けられ、正極と負極とを絶縁する。絶縁層には、セパレータ、無機多孔質膜などのイオン透過性を有するものを使用できる。セパレータとしては、非水電解質二次電池の分野で常用されるものを使用でき、例えば、樹脂製多孔質シートが挙げられる。樹脂製多孔質シートを構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミド、ポリアミドイミドが挙げられる。樹脂製多孔質シートには、不織布、織布なども含まれる。これらの中でも、内部に形成される空孔の径が0.05〜0.15μm程度である多孔質シートが好ましい。このような多孔質シートは、イオン透過性、機械的強度および絶縁性を高い水準で兼ね備えている。また、多孔質シートの厚さは、特に制限されない。   The insulating layer is provided so as to be interposed between the positive electrode and the negative electrode, and insulates the positive electrode from the negative electrode. As the insulating layer, an ion permeable material such as a separator or an inorganic porous film can be used. As the separator, those commonly used in the field of non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used, and examples thereof include a resin porous sheet. Examples of the resin constituting the resin porous sheet include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyamides, and polyamideimides. Non-woven fabrics, woven fabrics and the like are included in the resin porous sheet. Among these, a porous sheet in which the diameter of pores formed inside is about 0.05 to 0.15 μm is preferable. Such a porous sheet has high levels of ion permeability, mechanical strength, and insulation. Further, the thickness of the porous sheet is not particularly limited.

非水電解質としては、例えば、液状非水電解質、ゲル状非水電解質、固体状電解質(たとえば高分子固体電解質)が挙げられる。液状非水電解質は、溶質(支持塩)と非水溶媒とを含み、さらに必要に応じて各種添加剤を含む。溶質は通常非水溶媒中に溶解する。液状非水電解質は、例えば、絶縁層に含浸される。   Examples of the non-aqueous electrolyte include a liquid non-aqueous electrolyte, a gel-like non-aqueous electrolyte, and a solid electrolyte (for example, a polymer solid electrolyte). The liquid non-aqueous electrolyte contains a solute (supporting salt) and a non-aqueous solvent, and further contains various additives as necessary. Solutes usually dissolve in non-aqueous solvents. For example, the insulating layer is impregnated with the liquid non-aqueous electrolyte.

溶質としては、この分野で常用されるものを使用でき、例えば、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiB10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiCl、LiBr、LiI、クロロボランリチウム、ホウ酸塩類、イミド塩類が挙げられる。ホウ酸塩類としては、ビス(1,2−ベンゼンジオレート(2−)−O,O´)ホウ酸リチウム、ビス(2,3−ナフタレンジオレート(2−)−O,O´)ホウ酸リチウム、ビス(2,2´−ビフェニルジオレート(2−)−O,O´)ホウ酸リチウム、ビス(5−フルオロ−2−オレート−1−ベンゼンスルホン酸−O,O´)ホウ酸リチウムなどが挙げられる。イミド塩類としては、ビストリフルオロメタンスルホン酸イミドリチウム((CF3SO22NLi)、トリフルオロメタンスルホン酸ノナフルオロブタンスルホン酸イミドリチウム((CF3SO2)(C49SO2)NLi)、ビスペンタフルオロエタンスルホン酸イミドリチウム((C25SO22NLi)などが挙げられる。溶質は1種を単独で用いてもよくまたは必要に応じて2種以上を組み合わせて用いてもよい。溶質の非水溶媒に対する溶解量は、0.5〜2モル/Lの範囲内とすることが望ましい。 As the solute, those commonly used in this field can be used. For example, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiB 10 Cl 10 , lower aliphatic lithium carboxylates, LiCl, LiBr, LiI, chloroborane lithium, borates and imide salts. Examples of borates include lithium bis (1,2-benzenediolate (2-)-O, O ') and bis (2,3-naphthalenedioleate (2-)-O, O') boric acid. Lithium, bis (2,2'-biphenyldiolate (2-)-O, O ') lithium borate, bis (5-fluoro-2-olate-1-benzenesulfonic acid-O, O') lithium borate Etc. Examples of the imide salts include lithium bistrifluoromethanesulfonate imide ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi), lithium trifluoromethanesulfonate nonafluorobutanesulfonate ((CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) NLi) ), Lithium bispentafluoroethanesulfonate imide ((C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi), and the like. A solute may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type as needed. The amount of the solute dissolved in the non-aqueous solvent is preferably in the range of 0.5 to 2 mol / L.

非水溶媒としては、この分野で常用されるものを使用でき、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状カルボン酸エステルが挙げられる。環状炭酸エステルとしては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)が挙げられる。鎖状炭酸エステルとしては、例えば、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DMC)が挙げられる。環状カルボン酸エステルとしては、例えば、γ−ブチロラクトン(GBL)、γ−バレロラクトン(GVL)が挙げられる。非水溶媒は1種を単独で用いてもよくまたは必要に応じて2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the non-aqueous solvent, those commonly used in this field can be used, and examples thereof include cyclic carbonate esters, chain carbonate esters, and cyclic carboxylic acid esters. Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC). Examples of the chain carbonate include diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC). Examples of the cyclic carboxylic acid ester include γ-butyrolactone (GBL) and γ-valerolactone (GVL). A non-aqueous solvent may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type as needed.

(リチウムイオン二次電池)
本発明をラミネート電池に適用した実施の形態について説明する。
ラミネート型のリチウムイオン二次電池は、例えば、次のようにして作製できる。まず、正極と負極を角形に切断し、それぞれの電極にタブを溶接し正負極端子を作製する。正極、絶縁層、負極をこの順番に積層した積層体を作製し、その状態でアルミニウム製のラミネートパック内に収容し、正負極端子をアルミラミネートパックの外に出し密封する。次いで、非水電解質をアルミラミネートパック内に注液し、アルミラミネートパックの開口部を密封する。これにより、リチウムイオン二次電池が得られる。
(Lithium ion secondary battery)
An embodiment in which the present invention is applied to a laminated battery will be described.
A laminate-type lithium ion secondary battery can be manufactured, for example, as follows. First, the positive electrode and the negative electrode are cut into squares, and tabs are welded to the respective electrodes to produce positive and negative electrode terminals. A laminated body in which the positive electrode, the insulating layer, and the negative electrode are laminated in this order is prepared, and in that state, accommodated in an aluminum laminate pack, and the positive and negative electrode terminals are taken out of the aluminum laminate pack and sealed. Next, the nonaqueous electrolyte is poured into the aluminum laminate pack, and the opening of the aluminum laminate pack is sealed. Thereby, a lithium ion secondary battery is obtained.

次に、図面を参照して、本発明を18650タイプの円柱状リチウムイオン二次電池に適用した実施の形態について説明する。
図1に示すように、本実施形態のリチウムイオン二次電池1は、ニッケルメッキが施されたスチール製で有底円筒状の電池容器6を有している。電池容器6には、帯状の正極板2および負極板3がセパレータ4を介して断面渦巻状に捲回された電極群5が収容されている。電極群5は、正極板2および負極板3がポリエチレン製多孔質シートのセパレータ4を介して断面渦巻状に捲回されている。セパレータ4は、例えば、幅が58mm、厚さが30μmに設定される。電極群5の上端面には、一端部を正極板2に固定されたアルミニウム製でリボン状の正極タブ端子が導出されている。正極タブ端子の他端部は、電極群5の上側に配置され正極外部端子となる円盤状の電池蓋の下面に超音波溶接で接合されている。一方、電極群5の下端面には、一端部を負極板3に固定された銅製でリボン状の負極タブ端子が導出されている。負極タブ端子の他端部は、電池容器6の内底部に抵抗溶接で接合されている。従って、正極タブ端子および負極タブ端子は、それぞれ電極群5の両端面の互いに反対側に導出されている。なお、電極群5の外周面全周には、図示を省略した絶縁被覆が施されている。電池蓋は、絶縁性の樹脂製ガスケットを介して電池容器6の上部にカシメ固定されている。このため、リチウムイオン二次電池1の内部は密封されている。また、電池容器6内には、図示しない非水電解液が注液されている。
Next, an embodiment in which the present invention is applied to a 18650 type cylindrical lithium ion secondary battery will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery 1 of this embodiment has a bottomed cylindrical battery case 6 made of steel plated with nickel. The battery container 6 accommodates an electrode group 5 in which a strip-like positive electrode plate 2 and a negative electrode plate 3 are wound in a spiral shape with a separator 4 interposed therebetween. In the electrode group 5, the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3 are wound in a spiral shape in cross section via a separator 4 made of a polyethylene porous sheet. For example, the separator 4 has a width of 58 mm and a thickness of 30 μm. A ribbon-like positive electrode tab terminal made of aluminum and having one end fixed to the positive electrode plate 2 is led out on the upper end surface of the electrode group 5. The other end of the positive electrode tab terminal is joined by ultrasonic welding to the lower surface of a disk-shaped battery lid that is disposed on the upper side of the electrode group 5 and serves as a positive electrode external terminal. On the other hand, a ribbon-like negative electrode tab terminal made of copper with one end fixed to the negative electrode plate 3 is led out on the lower end surface of the electrode group 5. The other end of the negative electrode tab terminal is joined to the inner bottom of the battery container 6 by resistance welding. Therefore, the positive electrode tab terminal and the negative electrode tab terminal are respectively led out to the opposite sides of the both end surfaces of the electrode group 5. In addition, the insulation coating which abbreviate | omitted illustration is given to the outer peripheral surface whole periphery of the electrode group 5. FIG. The battery lid is caulked and fixed to the upper part of the battery container 6 via an insulating resin gasket. For this reason, the inside of the lithium ion secondary battery 1 is sealed. In addition, a non-aqueous electrolyte (not shown) is injected into the battery container 6.

以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明する。(実施例1〜3、比較例1及び参考例1〜2)
(1)正極の作製
正極板の作製を以下のように行った。層状型リチウム・ニッケル・マンガン・コバルト複合酸化物(NMC)(正極活物質、三菱化学株式会社製)87質量部に、導電材としてアセチレンブラック(導電、商品名:HS−100、平均粒径48nm(電気化学工業株式会社カタログ値)、電気化学工業株式会社製)7質量部、ポリフッ化ビニリデン(結着、商品名:クレハKFポリマー#1120、株式会社クレハ製)6質量部およびN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を充分に混合して正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストを正極集電体(アルミニウム箔)の導電層表面に塗布し、80℃で乾燥後圧延して、合計で厚さ約200μmの正極合剤層を形成し、正極を作製した。
その後、乾燥処理を施し、所定密度までプレスにより圧密化した。正極合材密度は2.55g/cm とし、正極合材塗布量342g/mとした。アルミニウム箔は、短辺(幅)が350mmの矩形状であり、片側の長辺に沿って50mmの幅の未塗布部を残した。その後、乾燥処理を施し、所定密度までプレスにより圧密化した。次いで、裁断により、幅350mmの正極板を得た。この際、上記未塗布部に切り欠きを入れ、切り欠き残部をリード片とした。リード片の幅は10mm、隣り合うリード片の間隔は20mmとした。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. (Examples 1-3, Comparative Example 1 and Reference Examples 1-2)
(1) Production of positive electrode A positive electrode plate was produced as follows. Layered lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxide (NMC) to (positive electrode active material, Mitsubishi Chemical Corporation) 87 parts by mass of acetylene black (conductive material as the conductive material, trade name: HS-100, average particle size 48 nm (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. catalog value) produced by Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha) 7 parts by mass of polyvinylidene fluoride (binder, trade name: Kureha KF polymer # 1120, manufactured by Kureha Corporation) 6 parts by mass of N- Methyl-2-pyrrolidone (NMP) was thoroughly mixed to prepare a positive electrode mixture paste. This positive electrode mixture paste was applied to the surface of the conductive layer of the positive electrode current collector (aluminum foil), dried at 80 ° C. and rolled to form a positive electrode mixture layer having a total thickness of about 200 μm, thereby producing a positive electrode. .
Then, the drying process was performed and it consolidated by the press to the predetermined density. The density of the positive electrode mixture was 2.55 g / cm 3 and the coating amount of the positive electrode mixture was 342 g / m 2 . The aluminum foil had a rectangular shape with a short side (width) of 350 mm, and an uncoated portion with a width of 50 mm was left along the long side on one side. Then, the drying process was performed and it consolidated by the press to the predetermined density. Next, a positive electrode plate having a width of 350 mm was obtained by cutting. At this time, a notch was made in the uncoated part, and the remaining part of the notch was used as a lead piece. The width of the lead piece was 10 mm, and the interval between adjacent lead pieces was 20 mm.

(2)負極の作製
負極板の作製を以下のように行った。炭素材料として人造黒鉛(平均粒径20μm)88質量部及びシリコン系化合物として炭素被覆SiO(平均粒径10μm)9質量部に、カルボキシメチルセルロース(増粘剤、商品名:CMC#2200、株式会社ダイセル製)1質量部、結着として下記合成例で得られたアクリル系ポリマー2質量部(固形分換算)を順次添加し、混合することにより負極材料の混合物を得た。さらに上記混合物に対し、分散溶媒である水を添加し、混練することによりスラリーを形成した。このスラリーを負極用の集電体である銅箔の片面に実質的に均等かつ均質に塗布した。銅箔は、貫通孔を有する電解銅箔(厚さ10μm、貫通孔径90.9μm、貫通孔面積6.4×10−9、開口率34.7%、スラリー塗布面の十点表面粗さ(Rz)=1.75μm、日立化成株式会社製、商品名:TH−2090)を用いた。その後、80℃で乾燥後圧密化し、負極合材密度を1.8g/cm とし、負極合材の集電体へ片面塗布量100g/mとした。銅箔は、短辺(幅)が350mmの矩形状であり、片側の長辺に沿って50mmの幅の未塗布部を残した。その後、乾燥処理を施し、所定密度までプレスにより圧密化した。次いで、裁断により、幅350mmの負極板を得た。この際、上記未塗布部に切り欠きを入れ、切り欠き残部をリード片とした。リード片の幅は10mm、隣り合うリード片の間隔は20mmとした。
(2) Production of negative electrode A negative electrode plate was produced as follows. Artificial graphite (average particle size 20 μm) 88 parts by mass as a carbon material and carbon-coated SiO (average particle size 10 μm) 9 parts by mass as a silicon compound, carboxymethyl cellulose (thickener, trade name: CMC # 2200, Daicel Corporation) Ltd.) 1 part by mass, the acrylic polymer 2 parts by weight obtained in the following synthesis example as a binder (solid content) were added sequentially to give a mixture of the negative electrode material by mixing. Further, water as a dispersion solvent was added to the mixture and kneaded to form a slurry. This slurry was applied substantially uniformly and uniformly on one side of a copper foil as a negative electrode current collector. The copper foil is an electrolytic copper foil having a through-hole (thickness 10 μm, through-hole diameter 90.9 μm, through-hole area 6.4 × 10 −9 m 2 , aperture ratio 34.7%, ten-point surface roughness of the slurry application surface. (Rz) = 1.75 μm, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: TH-2090) was used. Then, after drying at 80 ° C., consolidation was performed, the negative electrode mixture density was 1.8 g / cm 3, and the single-side coating amount was 100 g / m 2 on the current collector of the negative electrode mixture. The copper foil had a rectangular shape with a short side (width) of 350 mm, and an uncoated portion with a width of 50 mm was left along the long side on one side. Then, the drying process was performed and it consolidated by the press to the predetermined density. Next, a negative electrode plate having a width of 350 mm was obtained by cutting. At this time, a notch was made in the uncoated part, and the remaining part of the notch was used as a lead piece. The width of the lead piece was 10 mm, and the interval between adjacent lead pieces was 20 mm.

合成例<アクリル系ポリマー>
攪拌機、温度計、冷却管、送液ポンプを装着した0.5リットルの3つ口フラスコ内に、水335g、乳化剤としてカルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム株式会社製、商品名:CMC#2200)の2質量%水溶液21.46gを加え、アスピレーターで2.6kPa(20mmHg)に減圧後、窒素で常圧に戻す操作を3回繰り返し、溶存酸素を除去した。フラスコ内を窒素雰囲気に保ち、攪拌しながらオイルバスで60℃に加熱後、過硫酸カリウム0.26gを水8gに溶解して3つ口フラスコに加えた。
過硫酸カリウムを加えた後、アクリロニトリル(和光純薬工業株式会社製)16.98g(総単量体量(100モル%)中に40モル%の割合)、一般式(II)で表される単量体(R21がメチル基、R22が炭素数4のブチル基)であるブチルメタクリレート(和光純薬工業株式会社製)68.26g(総単量体量(100モル%)中に60モル%の割合)、一般式(I)で表される化合物(Rが水素原子、nが4、Rがエトキシ化ペンタエリスリトール基)であるエトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート(新中村化学工業株式会社製、商品名:ATM−4E)0.34g(総単量体量(100モル%)に対して0.04モル%の割合)の混合物である単量体組成物を送液ポンプで2時間掛けて滴下して乳化重合を行った。単量体組成物の滴下終了後の単量体の反応転化率は51%であった。1時間攪拌を継続した後、80℃に昇温し、更に2時間攪拌を継続して、アクリル系ポリマー粒子の水分散液を得た。得られた水分散液をアルミパンに約1ml量り取り、160℃に加熱したホットプレート上で15分間乾燥させ、残渣重量から不揮発分を算出したところ15.3質量%(共重合体の収率98%)であった。
Synthesis example <acrylic polymer>
In a 0.5 liter three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, condenser, and liquid feed pump, 335 g of water and 2 masses of carboxymethyl cellulose (trade name: CMC # 2200, manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd.) as an emulsifier 21.46 g of a% aqueous solution was added, and the operation of reducing the pressure to 2.6 kPa (20 mmHg) with an aspirator and then returning to normal pressure with nitrogen was repeated three times to remove dissolved oxygen. The flask was maintained in a nitrogen atmosphere, heated to 60 ° C. with an oil bath while stirring, and 0.26 g of potassium persulfate was dissolved in 8 g of water and added to the three-necked flask.
After adding potassium persulfate, 16.98 g of acrylonitrile (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (a proportion of 40 mol% in the total monomer amount (100 mol%)), represented by the general formula (II) 68.26 g of butyl methacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) which is a monomer (R 21 is a methyl group and R 22 is a butyl group having 4 carbon atoms) (60% in total monomer amount (100 mol%)) Mol%), an ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate (Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.), which is a compound represented by the general formula (I) (R 1 is a hydrogen atom, n is 4, and R 2 is an ethoxylated pentaerythritol group) Product name: ATM-4E (product name: ATM-4E) 0.34 g (0.04 mol% relative to the total monomer amount (100 mol%)) Drop emulsion over time to conduct emulsion polymerization . The reaction conversion rate of the monomer after completion of dropping of the monomer composition was 51%. After stirring for 1 hour, the temperature was raised to 80 ° C., and stirring was further continued for 2 hours to obtain an aqueous dispersion of acrylic polymer particles. About 1 ml of the obtained aqueous dispersion was weighed in an aluminum pan, dried on a hot plate heated to 160 ° C. for 15 minutes, and the non-volatile content was calculated from the weight of the residue to find 15.3% by mass (copolymer yield). 98%).

(3)ラミネート型電池の作製
作製した負極を13.9cmの角形に切断し、評価用電極を得た。次に、上記で作製した正極を13.5cmの角形に切断し、ポリエチレン微多孔膜からなるセパレータ(商品名:ハイポア、旭化成株式会社製、「ハイポア」は登録商標)、13.9cmの角形に切断した負極を重ね合わせた積層体を作製した。この積層体をアルミラミネート容器(商品名:アルミラミネートフィルム、大日本印刷株式会社製)に入れ、電解液(1MのLiPFを含むエチレンカーボネート/メチルエチルカーボネート=3/7混合溶液(体積比)に混合溶液全量に対してビニレンカーボネートを1モル%添加したもの、キシダ化学株式会社製)を1mL添加し、アルミラミネート容器を熱溶着させ、電極評価用電池を作製した。
上記で作製した負極を、13.9cmの角形に切断し、評価用電極を得た。実施例1で用いた正極(13.5cmの角形)と同様の正極を作製し、この正極と、ポリエチレン製多孔質シートのセパレータ(商品名:ハイポア、旭化成株式会社製、厚さが30μm)と、13.9cmの角形に切断した負極とをこの順に重ね合わせた積層体を作製した。この積層体をアルミニウムのラミネート容器(商品名:アルミラミネートフィルム、大日本印刷株式会社)に入れ、非水電解質(1MのLiPFを含むエチレンカーボネート/メチルエチルカーボネート/ジメチルカーボネート=2/2/3混合溶液(体積比)に、混合溶液全量に対してビニレンカーボネートを0.8質量%添加したもの、商品名:ソルライト、三菱化学株式会社、「ソルライト」は登録商標)を1mL添加し、アルミニウムのラミネート容器を熱溶着させ、サイクル特性評価用電池を作製した。
(3) Production of Laminate Battery The produced negative electrode was cut into a 13.9 cm 2 square to obtain an evaluation electrode. Next, the positive electrode produced above was cut into a 13.5 cm 2 square, and a separator made of a polyethylene microporous film (trade name: Hypore, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., “Hypore” is a registered trademark), 13.9 cm 2 A laminated body in which negative electrodes cut into squares were superposed was produced. This laminate is put into an aluminum laminate container (trade name: aluminum laminate film, manufactured by Dai Nippon Printing Co., Ltd.), and an electrolytic solution (ethylene carbonate / methyl ethyl carbonate containing 1M LiPF 6 = 3/7 mixed solution (volume ratio)). 1 mL of vinylene carbonate added to the total amount of the mixed solution was added, and 1 mL of Kishida Chemical Co., Ltd.) was added, and an aluminum laminate container was thermally welded to produce a battery for electrode evaluation.
The negative electrode produced above was cut into a 13.9 cm 2 square to obtain an evaluation electrode. A positive electrode similar to the positive electrode (13.5 cm 2 square) used in Example 1 was produced, and this positive electrode and a polyethylene porous sheet separator (trade name: Hypore, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., thickness: 30 μm) And the laminated body which piled up the negative electrode cut | disconnected in the square of 13.9cm < 2 > in this order was produced. This laminate is placed in an aluminum laminate container (trade name: Aluminum Laminate Film, Dai Nippon Printing Co., Ltd.), and a non-aqueous electrolyte (ethylene carbonate / methyl ethyl carbonate / dimethyl carbonate = 2/1/3 containing 1M LiPF 6 ). 1 mL of a mixed solution (volume ratio) with 0.8% by mass of vinylene carbonate added to the total amount of the mixed solution, trade name: Sollite, Mitsubishi Chemical Corporation, “Sollite” is a registered trademark), and aluminum A laminate container was thermally welded to prepare a battery for evaluating cycle characteristics.

(実施例2)
集電箔を、貫通孔を有する電解銅箔(厚さ15μm、貫通孔径31.8μm、貫通孔面積7.9×10−10、開口率18.7%、スラリー塗布面の十点表面粗さ(Rz)=2.05μm、日立化成株式会社社製)の銅箔に変更する以外は、実施例1と同様にして、本発明のラミネート型電池を作製した。
(Example 2)
Electrolytic copper foil having through-holes (thickness 15 μm, through-hole diameter 31.8 μm, through-hole area 7.9 × 10 −10 m 2 , aperture ratio 18.7%, ten-point surface of slurry application surface A laminated battery of the present invention was produced in the same manner as in Example 1, except that the copper foil having a roughness (Rz) of 2.05 μm (made by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was used.

(実施例3)
表1に示したように人造黒鉛92質量部、SiO 5質量部、アクリル系ポリマー2質量部、CMC 1質量部を混合し負極材料の混合物を得た。さらに、この混合物に対し、分散溶媒である水を添加し、混練することによりスラリーを形成した。このスラリーを負極用の集電体である実施例1と同様の電解銅箔(貫通孔径90.9μm)の片面に実質的に均等かつ均質に塗布した。そして、実施例1と同様に処理し、負極を作製し、ラミネート型電池を作製した。
Example 3
As shown in Table 1, 92 parts by mass of artificial graphite, 5 parts by mass of SiO, 2 parts by mass of an acrylic polymer, and 1 part by mass of CMC were mixed to obtain a mixture of negative electrode materials. Further, water as a dispersion solvent was added to this mixture and kneaded to form a slurry. This slurry was applied substantially evenly and uniformly to one surface of an electrolytic copper foil (through-hole diameter 90.9 μm) similar to that of Example 1 serving as a negative electrode current collector. And it processed like Example 1, the negative electrode was produced, and the laminate type battery was produced.

(実施例4)
(1)正極の作製
正極板の作製を以下のように行った。層状型リチウム・コバルト酸化物(LCO)(正極活物質、日亜化学工業株式会社製)95質量部に、導電材としてアセチレンブラック(導電、商品名:HS−100、平均粒径48nm(電気化学工業株式会社カタログ値)、電気化学工業株式会社製)2.5質量部、ポリフッ化ビニリデン(結着、商品名:クレハKFポリマー#1120、株式会社クレハ製)2.5質量部およびN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を充分に混合して正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストを正極集電体(アルミニウム箔)の導電層表面に塗布し、80℃で乾燥後圧延して、合計で厚さ約200μmの正極合剤層を形成し、正極を作製した。
その後、乾燥処理を施し、所定密度までプレスにより圧密化した。正極合材密度は3.7g/cm とし、正極合材塗布量295g/mとした。これ以降は、(実施例1)の正極の作製と同様に行った。
(2)負極の作製
負極板の作製を以下のように行った。炭素材料として人造黒鉛(平均粒径20μm)87質量部及びシリコン系化合物として炭素被覆SiO(平均粒径10μm)5質量部に、導電材としてアセチレンブラック(導電、商品名:HS−100、平均粒径48nm(電気化学工業株式会社カタログ値)、電気化学工業株式会社製)5質量部、カルボキシメチルセルロース(増粘剤、商品名:CMC#2200、ダイセル化学(株)製)1質量部、結着として上記合成例で得られたアクリル系ポリマー2質量部(固形分換算)を順次添加し、混合することにより負極材料の混合物を得た。このスラリーを負極用の集電体である銅箔の片面に実質的に均等かつ均質に塗布した。銅箔は、貫通孔を有する電解銅箔(厚さ10μm、貫通孔径90.9μm、貫通孔面積6.4×10−9、開口率34.7%、スラリー塗布面の十点表面粗さ(Rz)=1.75μm、日立化成株式会社製、商品名:TH−2090)を用いた。その後、80℃で乾燥後圧密化し、負極合材密度を1.8g/cm とし、負極合材の集電体へ片面塗布量120g/mとした。これ以降は、(実施例1)の負極の作製と同様に行った。
(3)ラミネート型電池の作製
ラミネート型電池の作製は、上記正極及び負極を用いた以外は、実施例1と同様に行った。
(Example 4)
(1) Production of positive electrode A positive electrode plate was produced as follows. Layered lithium-cobalt oxide (LCO) to (positive electrode active material, Nichia Corporation) 95 parts by mass of acetylene black as a conductive material (conductive material, trade name: HS-100, average particle size 48 nm (electric chemical industry Co., Ltd. catalog value), manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) 2.5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (binder, trade name: Kureha KF polymer # 1120, manufactured by Kureha Corporation) 2.5 parts by mass of N -Methyl-2-pyrrolidone (NMP) was thoroughly mixed to prepare a positive electrode mixture paste. This positive electrode mixture paste was applied to the surface of the conductive layer of the positive electrode current collector (aluminum foil), dried at 80 ° C. and rolled to form a positive electrode mixture layer having a total thickness of about 200 μm, thereby producing a positive electrode. .
Then, the drying process was performed and it consolidated by the press to the predetermined density. The density of the positive electrode mixture was 3.7 g / cm 3 and the coating amount of the positive electrode mixture was 295 g / m 2 . Thereafter, the same procedure as in the preparation of the positive electrode in Example 1 was performed.
(2) Production of negative electrode A negative electrode plate was produced as follows. The carbon-coated SiO (average particle size 10 [mu] m) 5 parts by weight of artificial graphite (average particle size 20 [mu] m) 87 parts by weight and the silicon compound as the carbon material, acetylene black (conductive material as the conductive material, trade name: HS-100, average Particle size 48nm (Electrochemical Industry Co., Ltd. catalog value), Electrochemical Industry Co., Ltd. 5 parts by mass, Carboxymethylcellulose (Thickener, Trade name: CMC # 2200, Daicel Chemical Co., Ltd.) 1 part, acrylic polymer 2 parts by mass obtained in synthesis example (solid content) were added sequentially as adherend to obtain a mixture of the negative electrode material by mixing. This slurry was applied substantially uniformly and uniformly on one side of a copper foil as a negative electrode current collector. The copper foil is an electrolytic copper foil having a through-hole (thickness 10 μm, through-hole diameter 90.9 μm, through-hole area 6.4 × 10 −9 m 2 , aperture ratio 34.7%, ten-point surface roughness of the slurry application surface. (Rz) = 1.75 μm, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: TH-2090) was used. Then, after drying at 80 ° C., consolidation was performed, the negative electrode mixture density was 1.8 g / cm 3, and the single-side coating amount was 120 g / m 2 to the negative electrode current collector. Thereafter, the same procedure as in the preparation of the negative electrode of (Example 1) was performed.
(3) Production of Laminate Type Battery A laminate type battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode and the negative electrode were used.

(比較例1)
貫通孔を有さない厚さ11μmの電解銅箔(スラリー塗布面の十点表面粗さ(Rz)=1.20μm、日本電解株式会社製)に塗工したこと以外は、実施例1と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
(Comparative Example 1)
The same as Example 1 except that it was applied to an electrolytic copper foil having a thickness of 11 μm having no through-holes (ten-point surface roughness (Rz) of slurry applied surface = 1.20 μm, manufactured by Nihon Electrolytic Co., Ltd.) Thus, a laminate type battery was produced.

(参考例1)
表1に示したようにSiOを用いずに、人造黒鉛97質量部、アクリル系ポリマー2質量部、CMC 1質量部を混合し負極材料の混合物を得た。さらに、この混合物に対し、分散溶媒である水を添加し、混練することによりスラリーを形成した。このスラリーを負極用の集電体である実施例1と同様の電解銅箔(貫通孔径90.9μm)の片面に実質的に均等かつ均質に塗布した。そして、実施例1と同様に処理し、負極を作製し、ラミネート型電池を作製した。
(Reference Example 1)
As shown in Table 1, 97 parts by mass of artificial graphite, 2 parts by mass of acrylic polymer, and 1 part by mass of CMC were mixed without using SiO to obtain a mixture of negative electrode materials. Further, water as a dispersion solvent was added to this mixture and kneaded to form a slurry. This slurry was applied substantially evenly and uniformly to one surface of an electrolytic copper foil (through-hole diameter 90.9 μm) similar to that of Example 1 serving as a negative electrode current collector. And it processed like Example 1, the negative electrode was produced, and the laminate type battery was produced.

(参考例2)
参考例1と同様のスラリーを用い、比較例1と同様に貫通孔を有さない厚さ11μmの電解銅箔を用いて負極を作製し、実施例1と同様にしてラミネート型電池を作製した。
(Reference Example 2)
Using the same slurry as in Reference Example 1, a negative electrode was prepared using an electrolytic copper foil having a thickness of 11 μm and having no through holes as in Comparative Example 1, and a laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1. .

(初回放電容量の評価)
実施例1〜4、比較例1と参考例1〜2で得られたリチウムイオン二次電池について、25℃での初回放電容量を充放電装置(東洋システム株式会社、商品名:TOSCAT−3200、「TOSCAT」は登録商標)を用いて測定した。まず、25℃の環境下において、2.7〜4.2Vの電圧範囲で、0.1C(11.56mA)の電流値により充放電サイクルを2回繰り返した。さらに、0.1Cの電流値で、4.2V、0.01C(1.156mA)となる電流値まで定電流定電圧充電(CCCV)を行った。続いて、0.1C(11.56mA)の電流値で終止電圧2.7Vの定電流放電(CC)による放電を行った。この時の放電容量を初回放電容量とした。測定結果を表1に示した。
(Evaluation of initial discharge capacity)
For the lithium ion secondary batteries obtained in Examples 1 to 4, Comparative Example 1 and Reference Examples 1 to 2, the initial discharge capacity at 25 ° C. was charged / discharged (Toyo System Co., Ltd., trade name: TOSCAT-3200, “TOSCAT” was measured using a registered trademark. First, in an environment of 25 ° C., a charge / discharge cycle was repeated twice with a current value of 0.1 C (11.56 mA) in a voltage range of 2.7 to 4.2 V. Further, constant current and constant voltage charging (CCCV) was performed to a current value of 4.2 V and 0.01 C (1.156 mA) at a current value of 0.1 C. Subsequently, discharge was performed by constant current discharge (CC) with a current value of 0.1 C (11.56 mA) and a final voltage of 2.7 V. The discharge capacity at this time was defined as the initial discharge capacity. The measurement results are shown in Table 1.

(1Cでの放電容量評価)
前記初回放電容量を評価した電池を用いて、0.1Cの電流値で、4.2V、0.01C(1.156mA)となる電流値まで定電流定電圧充電(CCCV)を行った。続いて、1C(115.6mA)の電流値で終止電圧2.7Vの定電流放電による放電を行った。この時の放電容量を1Cでの放電容量とした。測定結果を表1に示した。
(Evaluation of discharge capacity at 1C)
Using the battery whose initial discharge capacity was evaluated, constant current and constant voltage charging (CCCV) was performed at a current value of 0.1 C to a current value of 4.2 V and 0.01 C (1.156 mA). Subsequently, discharging was performed by constant current discharge with a current value of 1C (115.6 mA) and a final voltage of 2.7 V. The discharge capacity at this time was defined as the discharge capacity at 1C. The measurement results are shown in Table 1.

(1C充放電での100回目の放電容量)
さらに、1Cでの放電容量を評価した後、充放電の電流値を1Cとし、初回放電容量の評価と同様の条件で充放電試験を100回行い、この時の放電容量を1C充放電での100回目の放電容量とした。測定結果を表1に示した。
(100th discharge capacity with 1C charge / discharge)
Furthermore, after evaluating the discharge capacity at 1C, the charge / discharge current value was set to 1C, and the charge / discharge test was performed 100 times under the same conditions as the evaluation of the initial discharge capacity. The discharge capacity for the 100th time was taken. The measurement results are shown in Table 1.

Figure 0006428151
Figure 0006428151

実施例1〜4の電池は、1Cサイクル100回目の容量において、貫通孔を持たない比較例1、参考例2以上の高い放電容量であった。また、貫通孔を有する参考例2に比較しても高い放電容量であった。このことから、本発明の銅箔が、SiOxの膨張収縮の際の応力を緩和し、それにより多サイクル後の放電容量に優れ、充放電による大きい膨張収縮を抑制し、且つ電子伝導性を悪化させにくいリチウムイオン二次電池用負極と、それを用いたリチウムイオン二次電池を提供することができる。   The batteries of Examples 1 to 4 had higher discharge capacities than those of Comparative Example 1 and Reference Example 2 having no through holes in the capacity at the 100th cycle of 1C cycle. Moreover, it was high discharge capacity also compared with the reference example 2 which has a through-hole. From this, the copper foil of the present invention relieves stress during expansion and contraction of SiOx, thereby excellent discharge capacity after multiple cycles, suppresses large expansion and contraction due to charge and discharge, and deteriorates electronic conductivity. It is possible to provide a negative electrode for a lithium ion secondary battery that is difficult to cause, and a lithium ion secondary battery using the negative electrode.

本発明の非水電解質二次電池は、貫通孔を有しない銅箔と比較してサイクル特性に優れ、従来の非水電解質二次電池と同様の用途に好適に使用できる。特に、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯用情報端末、電子辞書、ゲーム機器などの各種携帯用電子機器類の電源として好適に使用できる。このような用途に利用する場合、SiOxの膨張収縮による応力が緩和される。また、本発明の非水電解質二次電池は、たとえば、電気自動車、ハイブリット自動車などの輸送機器用などの用途にも応用可能である。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is excellent in cycle characteristics as compared with a copper foil having no through-hole, and can be suitably used for the same applications as conventional non-aqueous electrolyte secondary batteries. In particular, it can be suitably used as a power source for various portable electronic devices such as a mobile phone, a notebook personal computer, a portable information terminal, an electronic dictionary, and a game device. When used in such applications, stress due to expansion and contraction of SiOx is relieved. The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention can also be applied to uses such as for transportation equipment such as electric vehicles and hybrid vehicles.

1…リチウムイオン二次電池 2…正極板 3…負極板 4…セパレータ 5…電極群
6…電池容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lithium ion secondary battery 2 ... Positive electrode plate 3 ... Negative electrode plate 4 ... Separator 5 ... Electrode group 6 ... Battery container

Claims (10)

集電体の少なくとも一方の面に負極活物質層が形成されるリチウムイオン二次電池用負極であって、前記負極活物質層が炭素材料とシリコン系化合物を含み、前記集電体が複数の貫通孔を有し、前記炭素材料と前記シリコン系化合物の含有割合が、炭素材料:シリコン系化合物=95:5〜85:15(質量比)であるリチウムイオン二次電池用負極。 A negative electrode for a lithium ion secondary battery in which a negative electrode active material layer is formed on at least one surface of a current collector, wherein the negative electrode active material layer includes a carbon material and a silicon-based compound, and the current collector includes a plurality of current collectors have a through-hole, the content of the carbon material and the silicon-based compound, a carbon material: silicon compound = 95: 5-85: 15 negative electrode for a lithium ion secondary battery as (mass ratio). 1つの前記貫通孔の開口部の面積が9×10−11〜8×10−7である請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用負極。 2. The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein an area of an opening of one of the through holes is 9 × 10 −11 to 8 × 10 −7 m 2 . 前記集電体の前記貫通孔による開口率が10〜50%である請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用負極。   The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein an aperture ratio of the current collector through the through hole is 10 to 50%. 前記炭素材料の平均粒径が、1〜200μmである請求項1〜のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極。 The average particle diameter of the carbon material, a negative electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, which is 1 to 200 [mu] m. 前記シリコン系化合物は、SiO中にSiが分散した構造である請求項1〜のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極。 The silicon-based compound, a negative electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims. 1 to 4 Si in SiO 2 are dispersed structure. 前記シリコン系化合物は、SiOx(0.5≦x≦1.5)である請求項1〜のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極。 The silicon-based compound, SiOx (0.5 ≦ x ≦ 1.5 ) and a claim from 1 to 5 or the negative electrode for a lithium ion secondary battery according to one of. 前記SiOxの平均粒径が、0.1〜40μmである請求項に記載のリチウムイオン二次電池用負極。 The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 6 , wherein the average particle diameter of the SiOx is 0.1 to 40 μm. 前記負極活物質層を形成する側の前記集電体の表面の十点平均粗さ(Rz)が、1.5μm以上である請求項1〜のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極。 The lithium ion secondary according to any one of claims 1 to 7 , wherein a ten-point average roughness (Rz) of a surface of the current collector on a side on which the negative electrode active material layer is formed is 1.5 µm or more. Battery negative electrode. 前記集電体における前記負極活物質層を形成する面の十点平均粗さ(Rz)が、5μm以下である請求項1〜のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極。 The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 8 , wherein a ten-point average roughness (Rz) of a surface of the current collector on which the negative electrode active material layer is formed is 5 µm or less. 請求項1〜のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極を備えるリチウムイオン二次電池。 Lithium-ion secondary battery comprising a negative electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1-9.
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