JP6878702B2 - Electrodes for lithium-ion secondary batteries, their manufacturing methods, and lithium-ion secondary batteries - Google Patents
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Description
本発明は、絶縁層を備えるリチウムイオン二次電池用電極、その製造方法、及びリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to an electrode for a lithium ion secondary battery provided with an insulating layer, a method for manufacturing the electrode, and a lithium ion secondary battery.
リチウムイオン二次電池は、電力貯蔵用の大型定置用電源、電気自動車用等の電源として利用されており、近年では電池の小型化及び薄型化の研究が進展している。リチウムイオン二次電池は、金属箔などの集電体の表面に電極活物質層を形成した両電極と、両電極の間に配置されるセパレータを備えるものが一般的である。セパレータは、両電極間の短絡防止や電解液を保持する役割を果たす。セパレータは、従来、電極との接触面において酸化劣化することが知られており、特に、正極側において劣化が顕著になる傾向にある。 Lithium-ion secondary batteries are used as large-scale stationary power sources for power storage, power sources for electric vehicles, etc., and in recent years, research on miniaturization and thinning of batteries has been progressing. A lithium ion secondary battery generally includes both electrodes having an electrode active material layer formed on the surface of a current collector such as a metal foil, and a separator arranged between the electrodes. The separator plays a role of preventing a short circuit between both electrodes and holding an electrolytic solution. Conventionally, it is known that the separator is oxidatively deteriorated on the contact surface with the electrode, and the deterioration tends to be remarkable especially on the positive electrode side.
また、従来、リチウムイオン二次電池には、電極活物質層の表面に多孔質の絶縁層が設けられることがある(例えば、特許文献1参照)。絶縁層は、一般的には、セパレータの代わりに電極間の絶縁性を確保するために、あるいは、セパレータと併用されてセパレータが収縮したときなどでも、良好な短絡抑制機能を持たせるために設けられる。
絶縁層は、例えば絶縁性微粒子とバインダーとが配合された絶縁層用スラリーを電極活物質層の上に塗布することで形成される。Further, conventionally, in a lithium ion secondary battery, a porous insulating layer may be provided on the surface of the electrode active material layer (see, for example, Patent Document 1). The insulating layer is generally provided in order to secure the insulating property between the electrodes instead of the separator, or to have a good short-circuit suppressing function even when the separator shrinks in combination with the separator. Be done.
The insulating layer is formed by, for example, applying a slurry for an insulating layer containing insulating fine particles and a binder onto the electrode active material layer.
ところで、電極活物質層が表面に形成された集電体は、電極活物質層により被覆されない端部(「未被覆端部」ともいう)を有し、未被覆端部が纏められて電極タブに取り付けられている。そのような未被覆端部においては、隣接する電極に短絡することを防止するために、電極活物質層の上に形成された絶縁層が、電極活物質層の端部からはみ出し、未被覆端部の一部を被覆するように形成されることが検討されている。 By the way, the current collector in which the electrode active material layer is formed on the surface has an end portion (also referred to as “uncoated end portion”) that is not covered by the electrode active material layer, and the uncoated end portion is grouped together to form an electrode tab. It is attached to. In such an uncoated end portion, an insulating layer formed on the electrode active material layer protrudes from the end portion of the electrode active material layer in order to prevent a short circuit to an adjacent electrode, and the uncoated end portion is formed. It is being studied to be formed so as to cover a part of the portion.
一方、絶縁層は、間欠塗工により形成されることが多く、上記した集電体の端部において、塗工の開始部分である塗工始端や、塗工の終了部分である塗工終端となることがある。しかし、絶縁層を形成するための塗工液は、塗工の終了部分である塗工終端では、塗工終了とともに直ちに液切れせずに、塗工液が部分的に細長に延ばされる、いわゆる液引きが生じることがある。液引きが生じると、絶縁層の端部は、複数の細長の凸部が並列した波型形状の輪郭を有することになる。 On the other hand, the insulating layer is often formed by intermittent coating, and at the end of the current collector described above, the coating start end, which is the start portion of the coating, and the coating end, which is the end portion of the coating. May become. However, the coating liquid for forming the insulating layer does not run out immediately at the end of the coating, which is the end of the coating, and the coating liquid is partially elongated in a slender shape. Liquidation may occur. When liquidation occurs, the end of the insulating layer will have a wavy contour in which a plurality of elongated protrusions are arranged side by side.
上記のように、絶縁層の端部が波型形状となる場合に、集電体の未被覆端部を短くすると、絶縁材料で構成される凸部の上に電極タブが重ねられることになり、電極タブの強度が低下する。一方で、集電体の未被覆端部を長くすると、電極タブが絶縁材料に重なることが防止されるが、各集電体あたりの電極活物質層の面積が低下して、エネルギー密度が低下するという問題が生じる。 As described above, when the end of the insulating layer has a wavy shape, if the uncovered end of the current collector is shortened, the electrode tab will be overlapped on the convex portion made of the insulating material. , The strength of the electrode tab is reduced. On the other hand, if the uncoated end of the current collector is lengthened, the electrode tabs are prevented from overlapping with the insulating material, but the area of the electrode active material layer per current collector is reduced, and the energy density is reduced. The problem arises.
そこで、本発明は、エネルギー密度を低下させることなく、電極タブの強度も向上させることが可能なリチウムイオン二次電池用電極を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electrode for a lithium ion secondary battery capable of improving the strength of an electrode tab without lowering the energy density.
本発明者らは、鋭意検討の結果、絶縁層スラリーの塗工条件を適宜調整して、液引き(すなわち、波型形状の凸部)の長さを所定値以下とすることで、上記課題を解決できることを見出し、以下の本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下の[1]〜[16]を提供する。
[1]集電体と、前記集電体の一方の表面上に設けられる第1の電極活物質層と、前記第1の電極活物質層の上に設けられる第1の絶縁層とを備え、
前記集電体が、前記第1の電極活物質層により被覆されない端部を有し、
前記集電体の前記端部において、前記第1の絶縁層の端部が、前記第1の電極活物質層からはみ出して、前記集電体の前記端部の一部を被覆しており、かつ複数の細長の凸部が並列した波型形状を有しており、
前記凸部の長さDが5mm以下である、リチウムイオン二次電池用電極。
[2]前記集電体の前記端部の前記第1の電極活物質層、及び前記凸部を含む前記第1の絶縁層のいずれにも被覆されない部分の長さAが、3〜10mmである上記[1]に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[3]前記第1の電極活物質層からはみ出る、前記第1の絶縁層の端部の長さBが、1〜5mmである上記[1]又は[2]に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[4]前記集電体の他方の表面上に設けられる第2の電極活物質層と、前記第2の電極活物質層の上に設けられる第2の絶縁層とをさらに備え、
前記集電体の前記端部において、前記第2の絶縁層の端部が、前記第2の電極活物質層からはみ出し、前記他方の表面において前記集電体の前記端部の一部を被覆し、かつその縁部が略直線状に形成される上記[1]〜[3]のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[5]前記集電体の前記端部が、電極タブに取り付けられる上記[1]〜[4]のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[6]前記電極タブと、第1の電極活物質層の距離Cが、3〜8mmである上記[5]に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[7]前記凸部の長さをD、前記第1の電極活物質層からはみ出る、前記第1の絶縁層の端部の長さをB、前記電極タブと前記第1の電極活物質層の距離をCとすると、D/(C−B)が1.5以下である上記[5]又は[6]に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[8]前記第1の電極活物質層が、正極活物質層である上記[1]〜[7]のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[9]前記第1の絶縁層が、絶縁性微粒子と、絶縁層用バインダーとを含む上記[1]〜[8]のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[10]上記[1]〜[9]のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極を備えるリチウムイオン二次電池。
[11]正極と、負極とがそれぞれが複数層設けられるように交互に配置されるリチウムイオン二次電池であって、
前記正極、又は前記負極の少なくともいずれか一方の電極が、前記リチウムイオン二次電池用電極により構成され、各層を構成する前記いずれか一方の電極の前記集電体の前記端部が纏められて電極タブに接続される上記[10]に記載のリチウムイオン二次電池。
[12]一方の表面上に第1の電極活物質層が設けられた、集電体シートの前記第1の電極活物質層上に、第1の絶縁層用塗工液を塗工して、第1の絶縁層を形成するリチウムイオン二次電池用電極の製造方法であって、
前記集電体シートが前記第1の電極活物質層により被覆されない未被覆部分を有しており、
前記第1の絶縁層用塗工液の塗工は、前記集電体シートの前記未被覆部分において塗工終端となるように行われ、
前記塗工終端よりなる前記第1の絶縁層の端部が、前記一方の表面において、前記第1の電極活物質層からはみ出して前記集電体シートの前記未被覆部分の一部を被覆するように形成され、
前記塗工終端における液引き長さが5mm以下である、リチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
[13]前記絶縁層用塗工液の塗工時の粘度が2000〜4000mPa・sである上記[12]に記載のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
[14]前記集電体シートの他方の表面上に第2の電極活物質層が設けられた、前記集電体シートの第2の電極活物質層上に、第2の絶縁層用塗工液を塗工して、第2の絶縁層を形成し、
前記未被覆部分が、前記集電体シートの両面において前記第1及び第2の電極活物質層により被覆されない部分であり、
前記第2の絶縁層用塗工液の塗工は、前記集電体シートの前記未被覆部分の前記塗工終端となる位置において、塗工始端となるように行われ、
前記塗工始端よりなる前記第2の絶縁層の端部が、前記他方の表面において、前記第2の電極活物質層からはみ出して前記集電体シートの前記未被覆部分の一部を被覆するように形成される、上記[12]又は[13]に記載のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
[15]前記集電体シートを送りながら、前記第1及び第2の絶縁層用塗工液の一方を前記一方又は他方の表面上に塗工して、前記第1及び第2の絶縁層の一方を形成し、ロール状に巻き取り、
そのロール状に巻き取った前記集電体シートを繰り出しながら、前記第1及び第2の絶縁層用塗工液の他方を前記一方又は他方の表面上に塗工して、前記第1及び第2の絶縁層の他方を形成する上記[14]に記載のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
[16]前記第1の絶縁層用塗工液を塗工するときの集電体への接液部のせん断速度が、0.5×104〜40×104(1/s)である上記[12]〜[15]のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。As a result of diligent studies, the present inventors have adjusted the coating conditions of the insulating layer slurry appropriately so that the length of the liquid drainage (that is, the convex portion of the corrugated shape) is set to a predetermined value or less. We found that we could solve the problem, and completed the following invention. That is, the present invention provides the following [1] to [16].
[1] A current collector, a first electrode active material layer provided on one surface of the current collector, and a first insulating layer provided on the first electrode active material layer are provided. ,
The current collector has an end that is not covered by the first electrode active material layer.
At the end of the current collector, the end of the first insulating layer protrudes from the first electrode active material layer and covers a part of the end of the current collector. Moreover, it has a wavy shape in which a plurality of elongated convex parts are arranged side by side.
An electrode for a lithium ion secondary battery in which the length D of the convex portion is 5 mm or less.
[2] The length A of the portion of the current collector that is not covered by any of the first electrode active material layer and the first insulating layer including the convex portion is 3 to 10 mm. The electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [1].
[3] The lithium ion secondary battery according to the above [1] or [2], wherein the length B of the end portion of the first insulating layer protruding from the first electrode active material layer is 1 to 5 mm. Electrode for.
[4] A second electrode active material layer provided on the other surface of the current collector and a second insulating layer provided on the second electrode active material layer are further provided.
At the end of the current collector, the end of the second insulating layer protrudes from the second electrode active material layer and covers a part of the end of the current collector on the other surface. The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [3], wherein the edge thereof is formed substantially linearly.
[5] The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [4], wherein the end portion of the current collector is attached to an electrode tab.
[6] The electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [5], wherein the distance C between the electrode tab and the first electrode active material layer is 3 to 8 mm.
[7] The length of the convex portion is D, the length of the end portion of the first insulating layer protruding from the first electrode active material layer is B, the electrode tab and the first electrode active material layer. The electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [5] or [6], wherein D / (CB) is 1.5 or less, where C is defined as.
[8] The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [7], wherein the first electrode active material layer is a positive electrode active material layer.
[9] The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [8], wherein the first insulating layer contains insulating fine particles and a binder for an insulating layer.
[10] A lithium ion secondary battery comprising the electrode for the lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [9].
[11] A lithium ion secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode are alternately arranged so that a plurality of layers are provided.
At least one electrode of the positive electrode or the negative electrode is composed of the electrode for a lithium ion secondary battery, and the end portion of the current collector of the one electrode constituting each layer is put together. The lithium ion secondary battery according to the above [10], which is connected to the electrode tab.
[12] A coating liquid for a first insulating layer is applied onto the first electrode active material layer of the current collector sheet provided with the first electrode active material layer on one surface. , A method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery that forms a first insulating layer.
The current collector sheet has an uncoated portion that is not covered by the first electrode active material layer.
The coating of the coating liquid for the first insulating layer is performed so as to be the coating end at the uncoated portion of the current collector sheet.
The end portion of the first insulating layer made of the coating end protrudes from the first electrode active material layer on the one surface and covers a part of the uncoated portion of the current collector sheet. Formed like
A method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery, wherein the liquid drawing length at the end of coating is 5 mm or less.
[13] The method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [12], wherein the viscosity of the coating liquid for the insulating layer at the time of coating is 2000 to 4000 mPa · s.
[14] Coating for a second insulating layer on the second electrode active material layer of the current collector sheet provided with the second electrode active material layer on the other surface of the current collector sheet. Apply the liquid to form a second insulating layer,
The uncoated portion is a portion that is not covered by the first and second electrode active material layers on both sides of the current collector sheet.
The coating of the coating liquid for the second insulating layer is performed so as to be the coating starting end at the position of the coating end of the uncoated portion of the current collector sheet.
The end portion of the second insulating layer made of the coating start end protrudes from the second electrode active material layer on the other surface and covers a part of the uncoated portion of the current collector sheet. The method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [12] or [13], which is formed as described above.
[15] While feeding the current collector sheet, one of the first and second insulating layer coating liquids is applied onto the surface of the one or the other, and the first and second insulating layers are coated. Form one, wind it up in a roll,
While feeding out the current collector sheet wound up in a roll shape, the other of the first and second insulating layer coating liquids is applied onto the one or the other surface, and the first and second coating liquids are applied. The method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [14], which forms the other side of the insulating layer of 2.
[16] The shear rate of the wetted portion with the current collector when the first coating liquid for the insulating layer is applied is 0.5 × 10 4 to 40 × 10 4 (1 / s). The method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of the above [12] to [15].
本発明によれば、エネルギー密度を低下させることなく、電極タブの強度を向上させることが可能なリチウムイオン二次電池用電極を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an electrode for a lithium ion secondary battery capable of improving the strength of an electrode tab without lowering the energy density.
[リチウムイオン二次電池用電極]
<第1の実施形態>
以下、本発明のリチウムイオン二次電池用電極について詳細に説明する。
図1〜3は、本発明の第1の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極10を示す。
図1、2に示すように、第1の実施形態のリチウムイオン二次電池用電極(以下、単に「電極」ということがある)10は、集電体11と、集電体11の一方の表面11Xに設けられる第1の電極活物質層12と、第1の電極活物質層12の上に設けられる第1の絶縁層13を備える。また、リチウムイオン二次電池用電極10は、さらに、図1、3に示すように、集電体11の他方の表面11Y上に設けられる第2の電極活物質層22と、第2の電極活物質層22の上に設けられる第2の絶縁層23とをさらに備える。
以下、第1の実施形態に係るリチウムイオン二次電池電極10について詳細に説明する。[Electrodes for lithium-ion secondary batteries]
<First Embodiment>
Hereinafter, the electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention will be described in detail.
FIGS. 1 to 3 show an
As shown in FIGS. 1 and 2, the electrode for a lithium ion secondary battery (hereinafter, may be simply referred to as “electrode”) 10 of the first embodiment is one of a
Hereinafter, the lithium ion
(第1の電極活物質層及び第1の絶縁層)
第1の電極活物質層12は、一方の表面11Xにおいて、集電体11の一端部11Zには被覆しないように形成される。そのため、集電体11の一端部11Zの一方の表面11Xは、第1の電極活物質層12が被覆されない端部(以下、「未被覆端部11A」ともいう)となる。
第1の絶縁層13は、第1の電極活物質層12の上に設けられるとともに、未被覆端部11Aにおいて、その端部が第1の電極活物質層12の縁部12Bよりはみ出すように形成されている。はみ出すように形成された端部(以下、「はみ出し端部13A」ともいう)は、集電体11の未被覆端部11Aの表面を被覆する。(First electrode active material layer and first insulating layer)
The first electrode
The first insulating
はみ出し端部13Aは、未被覆端部11Aの一部を被覆し、未被覆端部11Aの先端側(すなわち、集電体11の縁部11B側)の領域を被覆しない。なお、以下の説明では、未被覆端部11Aの先端側のはみ出し端部13A(第1の絶縁層13)に被覆されない領域は、未被覆先端部11Cとして説明することがある。
The
集電体11の一端部11Zには、図2、3に示すように、電極タブ15に取り付けられる。電極タブ15は、集電体11の未被覆先端部11Cに重ねられるように配置される。なお、リチウムイオン二次電池において、電極10は好ましくは複数層重なられて構成され、その場合には、集電体11の一端部11Zも複数重ねられた上で電極タブ15に取り付けられる。なお、一端部11Zが複数重ねられる場合、未被覆先端部11Cが、他の電極の未被覆先端部11Cに重ねられて融着などにより接合されたうえで、電極タブ15が取り付けられるとよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the one end portion 11Z of the
未被覆端部11Aにおいて、第1の絶縁層13のはみ出し端部13Aは、図2に示すように、平面視すると、複数の細長の凸部13Xが並列して、波型形状を有している。具体的に説明すると、はみ出し端部13Aは、第1の絶縁層13の縁部を構成するベースライン13Bを有し、各凸部13Xは、そのベースライン13Bから突出するように、集電体11の縁部11Bに向かって延在する。ここで、各凸部13Xは、細長形状であり、その長さdが各凸部13Xの幅に対して、十分に大きく(例えば3倍以上)、そのような細長形状の凸部13Xがベースライン13Bに沿って複数並ぶことで波型形状となる。
ベースライン13Bは、線状に形成された集電体11の端面11Bに対して略平行である。なお、略平行とは、後述するようにベースライン13Bに沿う直線を引いたときに、その直線が、縁部11Bに対して殆ど傾かない(例えば、傾斜角度8°未満、好ましくは4°未満)ことを意味する。In the
The
リチウムイオン二次電池電極の絶縁層は、通常、スラリーが塗工されて形成されるが、スラリーは一定の粘度を有する。そのため、塗工液の塗り終わり部分である塗工終端では、液切れせずに、部分的に塗工液が延ばされる、いわゆる液引きが生じることがある。第1の絶縁層13のはみ出し端部13Aは、後述するように、塗工終端であり、それゆえ、不可避的に液引きが生じて、上記のように凸部13Xが複数形成され波型形状となる。
The insulating layer of the lithium ion secondary battery electrode is usually formed by coating a slurry, but the slurry has a constant viscosity. Therefore, at the end of coating, which is the end of coating of the coating liquid, the coating liquid may be partially extended without running out, that is, so-called dripping may occur. As will be described later, the
(凸部の長さ)
本発明では、凸部13Xの長さDが5mm以下となるものである。長さDが5mm以下となることで、一方の表面11Xにおいて未被覆端部11Aの長さを短くしても、凸部13Xの先端側に、絶縁層13が被覆されない一定の大きさの領域が確保される。そのため、未被覆先端部11Cに電極タブ15が取り付けられても、電極タブ15はほとんど凸部13Xの上に重ねられることがなくなり、電極タブ15の強度が向上する。電極タブ15の強度が向上すると、電極の耐久性などが高くなると共に、集電も良好となり容量が高くなる。
一方で、長さDが5mmより大きくなると、電極タブ15が多くの凸部13Xの上に重ねられ、電極タブ15の強度が低下する。また、電極タブ15が重ねられる凸部13Xの面積を少なくしようとすると、一方の表面11Xにおいて未被覆端部11Aの長さが大きくなり、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度が低下する。なお、未被覆端部11Aの長さは、上記した長さDと後述する長さAと長さBの合計長さであり、長さ(A+B+D)ということがある。(Length of convex part)
In the present invention, the length D of the
On the other hand, when the length D is larger than 5 mm, the
凸部13Xの長さDは、3mm以下が好ましい。3mm以下とすると、一方の表面11Xにおける未被覆端部11Aの長さ(A+B+D)をより一層短くでき、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度を向上させやすい。また、凸部13Xの上に電極タブ15が重ねられにくくなり、電極15のタブの強度がより一層向上しやすくなる。長さDは、短ければ短いほうがよいが、上記したように塗工時に不可避的に形成されるものであり、例えば0.5mm以上程度の長さになる。
なお、凸部13Xの長さDとは、後述するように、集電体11の一端部11Zに設けられる複数の凸部13X全ての長さdの平均値を長さDとする。なお、長さdは凸部13Xの先端とベースライン13Bとの最短距離であり、凸部13Xの高さに相当する。また、長さ/幅が3以上のものをそれぞれ凸部とする。The length D of the
As the length D of the
(長さA,B,距離C)
第1の絶縁層13のはみ出し端部13Aの長さBは、1〜5mmであることが好ましい。長さBが1mm以上であることで、安全性が確保しやすくなる。一方で、5mm以下とすることで、はみ出し端部13Aが必要以上に長くなることを防止し、一方の表面11Xにおいて未被覆先端部11Cの長さAを一定量以上確保しやすくなる。また、5mm以下とすると、集電体11上の第1の電極活物質層12の面積が小さくなることを防止し、エネルギー密度の低下を防ぐ。
以上の観点から、長さBは、2〜4mmがより好ましい。なお、測定方法の詳細は実施例に記載するとおりである。(Lengths A, B, distance C)
The length B of the
From the above viewpoint, the length B is more preferably 2 to 4 mm. The details of the measurement method are as described in Examples.
本発明では、未被覆端部11Aにおいて、第1の電極活物質層12、及び凸部13Xを含む第1の絶縁層11のいずれにも被覆されない長さAが、3〜10mmであることが好ましい。ここで、長さAは、集電体11の未被覆端部11Aの長さから、上記長さBと長さDの合計長さを引いた長さである。長さAを3mm以上とすることで、電極タブ15は凸部13Xの上に重ねられにくくなり、電極タブの強度が向上する。
一方で、長さAを10mm以下とすることで、エネルギー密度を大きく低下させることなく、第1の絶縁層13のはみ出し端部13Aの長さを一定量確保でき、安全性が向上する。また、10mm以下とすることで、集電体11上の第1の電極活物質層12の面積が小さくなることを防止し、エネルギー密度の低下を防ぐ。以上の観点から、長さAは5〜8mmであることがより好ましい。In the present invention, the length A of the
On the other hand, by setting the length A to 10 mm or less, the length of the
未被覆端部11Aの長さは、上記したとおり、長さA,B,Dの合計長さ(A+B+D)である。未被覆端部11Aの長さ(A+B+D)は、4〜14mmが好ましく、8〜13mmがより好ましく、9〜12mmがさらに好ましい。長さをこれら上限値以下とすることで、集電体11上の第1の電極活物質層12の面積が小さくなることを防止し、エネルギー密度の低下を防ぐ。また、これら下限値以上とすることで、電極タブ15が凸部13Xの上に重ねられにくくなり、電極タブ15の強度が向上する。
As described above, the length of the
集電体11の端部11Aに取り付けられる電極タブ15と、第1の電極活物質層12の距離Cは、3〜8mmであることが好ましい。距離Cを3mm以上とすると、電極タブ15は凸部13Xの上に重ねられにくくなり、電極タブの強度が向上する。一方で、距離Cを8mm以下とすると、集電体11の上に形成された第1の電極活物質層12の面積が大きくなり、エネルギー密度が高くなりやすい。以上の観点から、距離Cは4〜7mmがより好ましい。
なお、以上述べた長さA、B,D及び距離Cの測定方法の詳細は実施例に記載するとおりである。The distance C between the
The details of the methods for measuring the lengths A, B, D and the distance C described above are as described in the examples.
本発明では、D/(C−B)で表される、第1の絶縁層13の縁部(すなわち、べースライン13B)と電極タブ15の距離に対する、凸部13Xの長さDの比が、1.5以下であることが好ましい。D/(C−B)を1.5以下とすると、電極タブ15が凸部13Xの上に重ねられにくくなり、電極タブ15の強度が向上する。
電極タブ15の強度を向上させる観点から、D/(C−B)は、1.4以下がより好ましいが、1未満がさらに好ましく、0.8以下がよりさらに好ましい。1未満とすると、電極タブ15が凸部13Xにより一層重ならなりにくくなる。
D/(C−B)は、低ければ低いほうがよいが、例えば、0.1以上であり、実用的には0.3以上である。In the present invention, the ratio of the length D of the
From the viewpoint of improving the strength of the
The lower the D / (CB), the lower the better, but for example, it is 0.1 or more, and practically 0.3 or more.
また、本発明では、A/(A+B)で表される長さ比が、0.2〜0.9であることが好ましい。この長さ比を0.2以上とすることで、未被覆先端部11Cに凸部13Xが設けられない領域を十分に確保でき、電極タブ15の強度を十分に確保できる。また、0.9以下とすることで、第1の絶縁層13のはみ出し端部13Aの長さを十分に確保でき、安全性が向上する。これら観点から、A/(A+B)は、0.5〜0.8がより好ましい。
さらに、B/(A+B+D)で表される長さ比は、0.1〜0.4が好ましく、より好ましくは0.2〜0.4である。これら範囲内とすることで、第1の絶縁層13のはみ出し端部13Aの長さを十分に確保しつつ、電極活物質層12の面積を大きくすることができる。Further, in the present invention, the length ratio represented by A / (A + B) is preferably 0.2 to 0.9. By setting this length ratio to 0.2 or more, it is possible to sufficiently secure a region where the
Further, the length ratio represented by B / (A + B + D) is preferably 0.1 to 0.4, more preferably 0.2 to 0.4. Within these ranges, the area of the electrode
(第2の電極活物質層、第2の絶縁層)
上記したとおり、第1の実施形態では、集電体11の他方の表面11Y上には第2の電極活物質層22が設けられ、第2の電極活物質層22の上にはさらに第2の絶縁層23が設けられる。第2の電極活物質層22は、集電体11の一端部11Zには被覆しないように形成され、集電体11の一端部11Zにおける他方の表面11Yは、一方の表面11Xと同様に電極活物質層に被覆されない端部となる。すなわち、集電体11は、一端部11Zの両表面11X,11Yが、未被覆端部11Aになる。なお、両表面11X,11Yにおいて、未被覆端部11Aの領域は完全に一致する必要はなく、したがって、第1の電極活物質層12の縁部12Bと、第2の電極活物質層22の縁部22Bの位置は適宜ずれていてもよい。(Second electrode active material layer, second insulating layer)
As described above, in the first embodiment, the second electrode
未被覆端部11Aにおいて、第2の絶縁層23の端部は、第2の電極活物質層22よりはみ出すように形成されており、その端部(以下、「はみ出し端部23A」ともいう)が、集電体11の未被覆端部11Aの一部を被覆する。そして、はみ出し端部23Aよりも先端側(すなわち、集電体11の縁部11B側)の領域は、第2の絶縁層23にも被覆されない領域となる。すなわち、集電体11は、両表面11X,11Yにおいて、はみ出し端部13A,23Aの先端側に、電極活物質層及び絶縁層が被覆されない未被覆先端部11Cを有することになる。なお、両表面11X,11Yにおいて、未被覆先端部11Cの領域は完全に一致する必要はなく、したがって、ベースライン13B(すなわち、第1の絶縁層13の縁部)と、縁部23Bの位置は適宜ずれていてもよい。
In the
未被覆端部21Aにおいて、第2の絶縁層23のはみ出し端部23Aの縁部23Bは、図3に示すように、平面視すると、略直線状に形成される。ここで、略直線状とは、縁部23Bに沿って直線を引くと、その直線からずれる凹凸が全くないか、凹凸があるとしても微細な凹凸がある程度であり、一方の表面11Xに設けられたはみ出し端部13Aのように細長の凸部が複数設けられることはない。また、縁部23Bは、集電体11の縁部11Bに略平行である。略平行であるとは、縁部23Bに沿う直線を引いたときに、その直線が、集電体11の縁部11Bに対して殆ど傾かない(例えば、傾斜角度8°未満、好ましくは4°未満)ことを意味する。
In the uncoated end portion 21A, the
リチウムイオン二次電池電極の絶縁層は、通常、一定の粘度を有するスラリーが塗工されて形成されるが、塗工始端では、塗工終端とは異なり液引きが生じない。第2の絶縁層23のはみ出し端部23Aは、後述するように、塗工始端となり、それゆえ、液引きが生じず、上記のように縁部23Bは略直線状となる。
すなわち、本実施形態では、集電体11の一端部11Zは、一方の表面11X側が第1の絶縁層13の塗工終端となり、他方の表面側が第2の絶縁層23の塗工始端となる。このような態様によれば、後述するように、巻き返しすることなく、両表面に絶縁層用塗工液を塗工すればよいので、簡単な方法で集電体11の両面に絶縁層を形成できるようになる。The insulating layer of the lithium ion secondary battery electrode is usually formed by coating a slurry having a constant viscosity, but unlike the coating end, liquidation does not occur at the coating end. As will be described later, the
That is, in the present embodiment, one end portion 11Z of the
集電体11は、一般的に金属箔からなり、その厚さは、特に限定されないが、1〜50μmが好ましい。第1及び第2の電極活物質層12、22の厚さはそれぞれ、特に限定されないが、10〜100μmが好ましく、20〜80μmがより好ましい。また、第1及び第1及び第2の絶縁層13、23の厚さはそれぞれ、好ましくは1〜20μm、より好ましくは2〜10μmである。
The
本実施形態において、上記したリチウムイオン二次電池用電極10は、正極を構成することが好ましい。したがって、集電体11は正極集電体となり、第1及び第2の電極活物質層12、22は、正極活物質層となる。
正極は、一般的に負極よりも面積が小さくなるので、正極の端部(すなわち、一端部11Z)は、負極と重ねり合い、短絡が発生しやすい。したがって、そのような端部において第1及び第2の絶縁層13、23それぞれを、図2,3に示すように、第1及び第2の電極活物質層12、22からはみ出すように形成することで、短絡を有効に防止できる。
ただし、リチウムイオン二次電池用電極10は、負極を構成してよい。この場合、集電体11は負極集電体となり、第1及び第2の電極活物質層12、22は、負極活物質層となる。In the present embodiment, the lithium ion
Since the positive electrode generally has a smaller area than the negative electrode, the end portion of the positive electrode (that is, one end portion 11Z) overlaps with the negative electrode, and a short circuit is likely to occur. Therefore, at such an end, the first and second insulating
However, the
次に、各部材を構成する材料について詳細に説明する。
(集電体)
電極が正極である場合、集電体11は正極集電体となる。正極集電体を構成する材料としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性を有する金属が挙げられ、これらの中ではアルミニウム又は銅が好ましく、アルミニウムがより好ましい。
一方で、電極が負極であれば、集電体11は負極集電体となる。負極集電体となる材料は、上記正極集電体に使用される化合物と同様であるが、好ましくはアルミニウム又は銅、より好ましくは銅が使用される。Next, the materials constituting each member will be described in detail.
(Current collector)
When the electrode is a positive electrode, the
On the other hand, if the electrode is a negative electrode, the
第1及び第2の電極活物質層12、22は、それぞれ、電極活物質と、電極用バインダーとを含む。電極10が正極である場合、電極活物質が正極活物質となり、第1及び第2の電極活物質層12、22は、いずれも正極活物質層となる。正極活物質層は、さらに導電助剤を含有することが好ましい。
また、電極10が負極である場合、電極活物質が負極活物質となり、第1及び第2の電極活物質層12、22は、いずれも負極活物質層となる。負極活物質層は導電助剤を含有してよいし、含有してなくてもよい。The first and second electrode active material layers 12 and 22 contain an electrode active material and an electrode binder, respectively. When the
When the
(電極活物質)
正極活物質層に使用される正極活物質としては、金属酸リチウム化合物が挙げられる。金属酸リチウム化合物としては、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)等が例示できる。また、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO4)などであってもよい。さらに、リチウム以外の金属を複数使用したものでもよく、三元系と呼ばれるNCM(ニッケルコバルトマンガン)系酸化物、NCA(ニッケルコバルトアルミニウム系)系酸化物などを使用してもよい。これら中では、NCA系酸化物が好ましい。正極活物質は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。(Electrode active material)
Examples of the positive electrode active material used for the positive electrode active material layer include a lithium metallic acid compound. Examples of the lithium metal acid compound include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), and the like. Further, it may be olivine type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) or the like. Further, a plurality of metals other than lithium may be used, and an NCM (nickel cobalt manganese) oxide, an NCA (nickel cobalt aluminum) oxide, or the like, which is called a ternary system, may be used. Among these, NCA-based oxides are preferable. The positive electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
負極活物質層に使用される負極活物質としては、グラファイト、ハードカーボンなどの炭素材料、スズ化合物とシリコンと炭素の複合体、リチウムなどが挙げられるが、これら中では炭素材料が好ましく、グラファイトがより好ましい。負極活物質は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the negative electrode active material used for the negative electrode active material layer include carbon materials such as graphite and hard carbon, composites of tin compounds, silicon and carbon, and lithium. Among these, carbon materials are preferable, and graphite is preferable. More preferred. The negative electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
第1及び第2の電極活物質層12、22それぞれにおける電極活物質の含有量は、電極活物質層全量基準で、50〜99質量%が好ましく、70〜98質量%がより好ましい。 The content of the electrode active material in each of the first and second electrode active material layers 12 and 22 is preferably 50 to 99% by mass, more preferably 70 to 98% by mass, based on the total amount of the electrode active material layer.
電極活物質は、粒子状であることが好ましい。電極活物質は、特に限定されないが、その平均粒子径が0.5〜50μmであることが好ましく、1〜30μmであることがより好ましい。なお、電極活物質及び後述する絶縁性微粒子の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた絶縁性微粒子の粒度分布において、体積積算が50%での粒径(D50)を意味する。 The electrode active material is preferably in the form of particles. The electrode active material is not particularly limited, but its average particle size is preferably 0.5 to 50 μm, and more preferably 1 to 30 μm. The average particle size of the electrode active material and the insulating fine particles described later means the particle size (D50) at a volume integration of 50% in the particle size distribution of the insulating fine particles obtained by the laser diffraction / scattering method.
(導電助剤)
第1及び第2の電極活物質層12、22それぞれにおいて使用する導電助剤は、例えば、上記電極活物質よりも導電性が高い材料が使用され、具体的には、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、グラフェン、フラーレン等の炭素質材料などが挙げられる。導電助剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
電極活物質層における導電助剤の含有量は、電極活物質層全量基準で、1〜15質量%が好ましく、2〜10質量%がより好ましい。導電助剤の含有量をこれら範囲内とすることで、電極活物質層の導電性を適切に向上できる。(Conductive aid)
As the conductive auxiliary agent used in each of the first and second electrode active material layers 12 and 22, for example, a material having a higher conductivity than the above-mentioned electrode active material is used, and specifically, Ketjen black and acetylene black. Examples thereof include carbon black, carbon nanotubes, carbon nanohorns, graphene, and carbonaceous materials such as fullerenes. The conductive auxiliary agent may be used alone or in combination of two or more.
The content of the conductive auxiliary agent in the electrode active material layer is preferably 1 to 15% by mass, more preferably 2 to 10% by mass, based on the total amount of the electrode active material layer. By setting the content of the conductive auxiliary agent within these ranges, the conductivity of the electrode active material layer can be appropriately improved.
(電極用バインダー)
第1及び第2の電極活物質層12、22それぞれは、電極活物質及び導電助剤が電極用バインダーによって結着されて構成される。電極用バインダーの具体例としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVDF−HFP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素含有樹脂、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリアクリロニトリル(PAN)、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリ(メタ)アクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、及びポリビニルアルコール等が挙げられる。これらバインダーは、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が併用されてもよい。また、カルボキシメチルセルロースなどは、ナトリウム塩などの塩の態様にて使用されていてもよい。(Binder for electrodes)
Each of the first and second electrode active material layers 12 and 22 is configured by binding the electrode active material and the conductive auxiliary agent with an electrode binder. Specific examples of the binder for the electrode include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-HFP), fluorine-containing resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), and polymethyl acrylate (PMA). ), Acrylic resin such as polyvinylidene methacrylate (PMMA), polyvinyl acetate, polyimide (PI), polyamide (PA), polyvinylidene chloride (PVC), polyether nitrile (PEN), polyethylene (PE), polypropylene (PP) , Polyacrylonitrile (PAN), acrylonitrile-butadiene rubber, styrene butadiene rubber, poly (meth) acrylic acid, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyvinyl alcohol and the like. These binders may be used alone or in combination of two or more. Further, carboxymethyl cellulose and the like may be used in the form of a salt such as a sodium salt.
第1及び第2の電極活物質層12、22それぞれにおける電極用バインダーの含有量は、電極活物質層全量基準で、1〜40質量%であることが好ましく、2〜20質量%がより好ましい。電極用バインダーの含有量をこれら下限値以上とすることで、電極活物質及び導電助剤が、バインダーによって適切に保持される。また、上限値以下とすることで、電極活物質、又は電極活物質及び導電助剤を一定量以上電極活物質層に含有させることが可能になる。 The content of the electrode binder in each of the first and second electrode active material layers 12 and 22 is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 2 to 20% by mass, based on the total amount of the electrode active material layers. .. By setting the content of the electrode binder to these lower limit values or more, the electrode active material and the conductive auxiliary agent are appropriately retained by the binder. Further, by setting the value to the upper limit or less, the electrode active material, or the electrode active material and the conductive auxiliary agent can be contained in the electrode active material layer in a certain amount or more.
第1及び第2の電極活物質層12、22はそれぞれ、本発明の効果を損なわない範囲内において、電極活物質、導電助剤、及び電極用バインダー以外の他の任意成分を含んでもよい。ただし、電極活物質層の総質量のうち、電極活物質、導電助剤、及び電極用バインダーの総含有量は、90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることがさらに好ましい。 Each of the first and second electrode active material layers 12 and 22 may contain an optional component other than the electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder for the electrode, as long as the effects of the present invention are not impaired. However, the total content of the electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the electrode binder in the total mass of the electrode active material layer is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more. , 100% by mass is more preferable.
第1及び第2の絶縁層13、23それぞれは、典型的には、絶縁性微粒子と、絶縁層用バインダーとを含む。第1及び第2の絶縁層13、23それぞれは、絶縁性微粒子が絶縁層用バインダーによって結着されて構成される層であり、多孔質構造を有する。
Each of the first and second insulating
(絶縁性微粒子)
第1及び第2の絶縁層13、23それぞれに含有される絶縁性微粒子は、絶縁性であれば特に限定されず、有機粒子、無機粒子の何れであってもよい。具体的な有機粒子としては、例えば、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋スチレン−アクリル酸共重合体、架橋アクリロニトリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸リチウム)、ポリアセタール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等の有機化合物から構成される粒子が挙げられる。無機粒子としては二酸化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、ベーマイト、チタニア、ジルコニア、窒化ホウ素、酸化亜鉛、二酸化スズ、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化タンタル(Ta2O5)、フッ化カリウム、フッ化リチウム、クレイ、ゼオライト、炭酸カルシウム等の無機化合物から構成される粒子が挙げられる。また、無機粒子は、ニオブ−タンタル複合酸化物、マグネシウム−タンタル複合酸化物等の公知の複合酸化物から構成される粒子であってもよい。
絶縁性微粒子は、上記した各材料が1種単独で使用される粒子であってもよいし、2種以上が併用される粒子であってもよい。また、絶縁性微粒子は、無機化合物と有機化合物の両方を含む微粒子であってもよい。例えば、有機化合物からなる粒子の表面に無機酸化物をコーティングした無機有機複合粒子であってもよい。
これらの中では、無機粒子が好ましく、中でもアルミナ粒子、ベーマイト粒子が好ましく、アルミナ粒子がより好ましい。(Insulating fine particles)
The insulating fine particles contained in each of the first and second insulating
The insulating fine particles may be particles in which each of the above materials is used alone, or particles in which two or more of the above materials are used in combination. Further, the insulating fine particles may be fine particles containing both an inorganic compound and an organic compound. For example, it may be an inorganic-organic composite particle in which the surface of a particle made of an organic compound is coated with an inorganic oxide.
Among these, inorganic particles are preferable, alumina particles and boehmite particles are preferable, and alumina particles are more preferable.
絶縁性微粒子の平均粒子径は、絶縁層の厚さよりも小さければ特に限定されず、例えば0.001〜1μm、好ましくは0.05〜0.8μm、より好ましくは0.1〜0.6μmである。フィラーの平均粒子径をこれら範囲内にすることで、空隙率を適度な範囲にしてセパレータの酸化劣化を防止しやすくなる。
また、絶縁性微粒子は、平均粒子径が上記範囲内の1種が単独で使用されてもよいし、平均粒子径の異なる2種の絶縁性微粒子が混合されて使用されてもよい。The average particle size of the insulating fine particles is not particularly limited as long as it is smaller than the thickness of the insulating layer, and is, for example, 0.001 to 1 μm, preferably 0.05 to 0.8 μm, and more preferably 0.1 to 0.6 μm. is there. By setting the average particle size of the filler within these ranges, the porosity can be set within an appropriate range to easily prevent oxidative deterioration of the separator.
Further, as the insulating fine particles, one type having an average particle size within the above range may be used alone, or two types of insulating fine particles having different average particle sizes may be used in combination.
第1及び第2の絶縁層13、23それぞれに含有される絶縁性微粒子の含有量は、絶縁層成分全量基準で、30〜96質量%が好ましく、より好ましくは45〜94質量%、さらに好ましくは65〜93質量%である。絶縁性微粒子の含有量が上記範囲内であると、第1及び第2の絶縁層13、23それぞれは、均一な多孔質構造を形成でき、短絡を防止しやすくなる。
The content of the insulating fine particles contained in each of the first and second insulating
(絶縁層用バインダー)
絶縁層用バインダーの具体例は、電極用バインダーで使用可能な化合物として例示された化合物が挙げられる。絶縁層に使用されるバインダーは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。(Binder for insulating layer)
Specific examples of the binder for the insulating layer include compounds exemplified as compounds that can be used in the binder for electrodes. The binder used for the insulating layer may be used alone or in combination of two or more.
第1及び第2の絶縁層13、23それぞれに含有される絶縁層用バインダーの含有量は、絶縁層成分全量基準で、4〜60質量%が好ましく、より好ましくは5〜50質量%、さらに好ましくは6〜35質量%である。上記範囲内であると、絶縁層には、均一な多孔質構造を形成でき、かつ短絡を防止しやすくなる。
第1及び第2の絶縁層13、23それぞれは、本発明の効果を損なわない範囲内において、絶縁性微粒子及び絶縁層用バインダー以外の他の任意成分を含んでもよい。ただし、第1及び第2の絶縁層13、23それぞれの総質量のうち、絶縁性微粒子及び絶縁層用バインダーの総含有量は、85質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。The content of the binder for the insulating layer contained in each of the first and second insulating
Each of the first and second insulating
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極について、第1の実施形態との相違点を説明する。
第1の実施形態においては、集電体11の両表面11X、11Yそれぞれに、第1の電極活物質層12及び第1の絶縁層13、並びに第2の電極活物質層22及び第2の絶縁層23が設けられていたが、図4に示すように、第2の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極30においては、他方の面11Yに設けられていた第2の電極活物質層22及び第2の絶縁層23が省略される。
本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、未被覆端部11Aに形成された第1の絶縁層13の凸部13Xの長さD(図2、3参照)を所定値以下とすることで、エネルギー密度が低下させることなく、電極タブの強度も向上させることができる。<Second embodiment>
Next, the difference between the lithium ion secondary battery electrode according to the second embodiment of the present invention and the first embodiment will be described.
In the first embodiment, on both
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the length D (see FIGS. 2 and 3) of the
なお、本発明のリチウムイオン二次電池用電極は、上記第1及び第2の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極10、30に限定されず、本発明の効果を損なわない範囲で種々の変更が可能である。例えば、第1の実施形態では、第2の絶縁層23の縁部23Bは、略直線状であったが、直線状に限定されず、第1の絶縁層13の縁部と同様に波型形状としてもよい。この場合、他方の表面10Y上に形成される第2の絶縁層23の構成は、上記した第1の絶縁層13で説明したとおりであり、その詳細は省略する。
このような構成により、後述するように、第1及び第2の絶縁層13、23のはみ出し端部13A、23Aは、いずれも塗工終端となる。また、各表面11X,11Yにおいて、未被覆端部11Aに形成された第1及び第2の絶縁層13、23の凸部13Xの長さDを所定値以下とすることで、エネルギー密度が低下させることなく、電極タブの強度も向上させることができる。The electrodes for lithium ion secondary batteries of the present invention are not limited to the
With such a configuration, as will be described later, the protruding ends 13A and 23A of the first and second insulating
[リチウムイオン二次電池用電極の製造方法]
次に、本発明の第1の実施形態のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法について図5、6を参考にして説明する。本発明の第1の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極の製造方法は、図5に示すように、集電体シート51の一方の表面51X上に、第1の電極活物質層52を形成し、その第1の電極活物質層52上に第1の絶縁層用塗工液を塗工して、第1の絶縁層53を形成する。[Manufacturing method of electrodes for lithium-ion secondary batteries]
Next, a method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In the method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the first electrode
(第1の電極活物質層の形成)
第1の電極活物質層52の形成においては、まず、電極活物質と、電極用バインダーと、溶媒とを含む第1の電極活物質層用塗工液を用意する。電極活物質層用塗工液は、必要に応じて配合される導電助剤などのその他成分を含んでもよい。電極活物質、電極用バインダー、導電助剤などは上記で説明したとおりである。第1の電極活物質層用塗工液は、スラリーとなる。
第1の電極活物質層用塗工液における溶媒は、水または有機溶剤を使用する。有機溶剤の具体例としては、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、及びジメチルホルムアミドから選択される1種又は2種以上が挙げられる。これらの中では、N−メチルピロリドンが特に好ましい。
第1の電極活物質層用塗工液の固形分濃度は、好ましくは5〜75質量%、より好ましくは20〜65質量%である。(Formation of the first electrode active material layer)
In the formation of the first electrode
Water or an organic solvent is used as the solvent in the coating liquid for the first electrode active material layer. Specific examples of the organic solvent include one or more selected from N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, dimethylacetamide, and dimethylformamide. Of these, N-methylpyrrolidone is particularly preferred.
The solid content concentration of the coating liquid for the first electrode active material layer is preferably 5 to 75% by mass, more preferably 20 to 65% by mass.
第1の電極活物質層52は、第1の電極活物質層用塗工液を使用して公知の方法で形成すればよく、例えば、第1の電極活物質層用塗工液を集電体シート51の一方の表面51X上に塗布し、乾燥することによって形成することができる。
また、第1の電極活物質層52は、第1の電極活物質層用塗工液を、集電体シート51以外の基材上に塗布し、乾燥することにより形成してもよい。集電体シート以外の基材としては、公知の剥離シートが挙げられる。基材の上に形成した第1の電極活物質層は、基材から剥がして集電体シートの一方の表面51X上に転写すればよい。
集電体シート51の上に形成した第1の電極活物質層52は、好ましくは加圧プレスする。加圧プレスすることで、電極密度を高めることが可能になる。加圧プレスは、ロールプレスなどにより行えばよい。The first electrode
Further, the first electrode
The first electrode
第1の電極活物質層52は、好ましくは間欠塗工により、集電体シート51上に塗布される。間欠塗工により塗布されることで、図5に示すように、集電他シート51は、MD方向に沿って、第1の電極活物質層52に被覆される被覆部分51Aと、第1の電極活物質層52に被覆さない未被覆部分51Bを交互に有することになる。なお、図5において、第1の電極活物質層52が形成される領域は、破線の斜線で示す。
The first electrode
(第1の絶縁層の形成)
上記したように、第1の電極活物質層52を形成した後に、第1の電極活物質層52の表面上に、第1の絶縁層用塗工液を塗布して第1の絶縁層53を形成する。
第1の絶縁層53の形成に使用する第1の絶縁層用塗工液は、絶縁性微粒子と、絶縁層用バインダーと、溶媒とを含む。溶媒としては、水又は有機溶剤を使用すればよく、有機溶剤の詳細は、電極活物質層用塗工液で説明したとおりである。第1の絶縁層用塗工液はスラリー(絶縁層用スラリー)となる。
第1の絶縁層用塗工液の固形分濃度は、好ましくは5〜50質量%、より好ましくは10〜40質量%である。固形分濃度をこれら範囲内に調整することで、粘度を後述する所望の範囲に調整しやすくなる。(Formation of first insulating layer)
As described above, after the first electrode
The coating liquid for the first insulating layer used for forming the first insulating
The solid content concentration of the coating liquid for the first insulating layer is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 40% by mass. By adjusting the solid content concentration within these ranges, it becomes easy to adjust the viscosity to a desired range described later.
第1の絶縁層53は、第1の絶縁層用塗工液を、第1の電極活物質層52の表面に塗工した後、乾燥することによって形成できる。第1の絶縁層用塗工液を第1の電極活物質層52の表面に塗工する方法は特に限定されず、公知の塗工装置で行えばよく、例えば、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、バーコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。これらの中では、絶縁層を均一に塗布する観点などから、グラビアコート法が好ましい。
また、乾燥温度は、上記溶媒を除去できれば特に限定されないが、例えば50〜130℃、好ましくは60〜100℃である。また、乾燥時間は、特に限定されないが、例えば、30秒〜30分間、好ましくは2〜20分間である。The first insulating
The drying temperature is not particularly limited as long as the solvent can be removed, but is, for example, 50 to 130 ° C, preferably 60 to 100 ° C. The drying time is not particularly limited, but is, for example, 30 seconds to 30 minutes, preferably 2 to 20 minutes.
ここで、第1の絶縁層用塗工液の塗工は、集電体シート51を送りながら行うとよい。集電体シート51は、例えば、図5における左から右に送ることで、第1の絶縁層用塗工液の塗工は右から左に行われることになる。第1の絶縁層用塗工液の塗工は、第1の絶縁層13が第1の電極活物質層52(被覆部分51A)の両側からはみ出すように行われ、そのはみ出した第1の絶縁層53の端部(はみ出し部分53A)が、未被覆部分51Bの一部を被覆するように形成される。すなわち、各第1の絶縁層53を形成するための塗工の開始部分である塗工始端55、及び、塗工の終了部分である塗工終端54は、未被覆部分51B上に配置されることになる。なお、第1の絶縁層53が形成される領域は、図5において実線の斜線で示す。
Here, the coating of the first insulating layer coating liquid may be performed while feeding the
塗工終端54では、直ちに液切れせずに、塗工液が部分的に細長に延ばされる、いわゆる液引きが不可避的に生じる。液引きが生じると、塗工終端54(第1の絶縁層52の端部)は、図2に示すように、複数の細長の凸部13Xが並列した波型形状の輪郭を有することになる。
本製造方法では、不可避的に生じる液引き長さ(すなわち、凸部13Xの長さ)を短くすることで、上記したように、エネルギー密度を低下させることなく、電極タブ15の強度が低くなることを防止する。具体的な液引き長さは、上記したとおりに、5mm以下であり、好ましくは3mm以下である。また、液引き長さは例えば0.5mm以上程度の長さになる。At the end of the
In the present manufacturing method, by shortening the unavoidably generated liquid draining length (that is, the length of the
本製造方法において、液引き長さを短く方法としては、第1の絶縁層用塗工液の粘度、及び第1の絶縁層用塗工液の塗布時のせん断速度を調整する方法がある。
第1の絶縁層用塗工液の粘度は、好ましくは2000〜4000mPa・s、より好ましくは2500〜3500mPa・sである。粘度をこれら上限値以下とすることで、液引きが長くなることを抑制し、電極タブの強度低下やエネルギー密度の低下を抑制する。また、粘度をこれら下限値以上とすることで、絶縁層の厚みムラの増大を抑制し、安全性低下を抑制する。なお、粘度とは、B型粘度計で60rpm、塗工時の温度条件で測定した粘度である。In the present manufacturing method, as a method of shortening the liquid drawing length, there is a method of adjusting the viscosity of the coating liquid for the first insulating layer and the shear rate at the time of applying the coating liquid for the first insulating layer.
The viscosity of the coating liquid for the first insulating layer is preferably 2000 to 4000 mPa · s, more preferably 2500 to 3500 mPa · s. By setting the viscosity to these upper limit values or less, it is possible to suppress the long liquidation, and to suppress the decrease in the strength of the electrode tab and the decrease in the energy density. Further, by setting the viscosity to be equal to or higher than these lower limit values, it is possible to suppress an increase in thickness unevenness of the insulating layer and suppress a decrease in safety. The viscosity is a viscosity measured with a B-type viscometer at 60 rpm under the temperature conditions at the time of coating.
また、第1の絶縁層用組成物の塗工時の集電体シートへの接液部のせん断速度は、好ましくは0.5×104〜40×104(1/s)であり、より好ましくは0.7×104〜20×104(1/s)であり、さらに好ましくは1.0×104〜10×104(1/s)である。なお、せん断速度は、集電体シート51の搬送速度、接液部の集電体シート51との液面距離により調整することができる。また、塗布時のせん断速度は、例えば下記式により算定可能である。せん断速度を上記上限値以下とすることで、液引きが長くなることを抑制し、タブの強度低下やエネルギー密度の低下を抑制する。また、せん断速度をこれら下限値以上とすることで、生産性が高くなる。
なお、接液部とは、塗工装置の集電体シートに塗工された塗工液に接触する部位であり、グラビアコートでは、図6に示すグラビアロール60の集電体シート51に最も近接している先端部60Aを意味し、液面距離とは、その接液部(先端部60A)において塗工される塗工液の液厚みであり、ロール60の表面に溝が設けられる場合、その溝深さである。
(せん断速度(1/s))=(搬送速度m/sec)÷(液面距離m)Further, the shear rate of the wetted portion with the current collector sheet at the time of coating the first insulating layer composition is preferably 0.5 × 10 4 to 40 × 10 4 (1 / s). It is more preferably 0.7 × 10 4 to 20 × 10 4 (1 / s), and even more preferably 1.0 × 10 4 to 10 × 10 4 (1 / s). The shear rate can be adjusted by the transport speed of the
The wetted portion is a portion that comes into contact with the coating liquid applied to the current collector sheet of the coating device, and in the gravure coat, the
(Shear velocity (1 / s)) = (Transport rate m / sec) ÷ (Liquid level distance m)
(第2の電極活物質層、及び第2の絶縁層の形成)
本製造方法では、上記のように集電体シート51の一方の表面51Xに、第1の絶縁層53を形成した後に、図6に示すように他方の表面51Yに第2の絶縁層63を形成する。
本製造方法では、第2の絶縁層63を形成する前に、集電体シート51の他方の表面51Yに第2の電極活物質層62を形成すればよい。ここで、第2の電極活物質層62の形成は、第1の絶縁層53を形成する前に行ってもよいし、第1の絶縁層53を形成した後に行ってもよい。
本製造方法では、両表面51X,51Yに第1及び第2の絶縁層53、63が形成された集電シート51は、図5に示す1点鎖線に沿って切断されることで分割され、電極10となる。(Formation of a second electrode active material layer and a second insulating layer)
In the present manufacturing method, after forming the first insulating
In the present manufacturing method, the second electrode
In the present manufacturing method, the
第2の電極活物質層62及び第2の絶縁層63は、それぞれ、第2の電極活物質層用塗工液、及び第2の絶縁層用塗工液により形成されればよいが、形成方法は、以下で言及する点を除いて、第1の電極活物質層52及び第1の絶縁層53を形成する方法と同様である。
また、第2の電極活物質層用塗工液及び第2の絶縁層用塗工液の詳細は、それぞれ上記した第1の電極活物質層用塗工液及び第1の絶縁層用塗工液で説明したとおりであり、その説明は省略する。したがって、第2の絶縁層用塗工液の粘度、及び塗工時のせん断速度も上記で説明したとおりである。
ただし、各電極を作製する際に使用される、第2の電極活物質層用塗工液及び第2の絶縁層用塗工液は、それぞれ第1の電極活物質層用塗工液及び第1の絶縁層用塗工液の組成と同一であってもよいし、異なっていてもよい。The second electrode
The details of the coating liquid for the second electrode active material layer and the coating liquid for the second insulating layer are as described above for the coating liquid for the first electrode active material layer and the coating liquid for the first insulating layer, respectively. The description is as described for the liquid, and the description thereof will be omitted. Therefore, the viscosity of the coating liquid for the second insulating layer and the shear rate at the time of coating are also as described above.
However, the coating liquid for the second electrode active material layer and the coating liquid for the second insulating layer used when manufacturing each electrode are the coating liquid for the first electrode active material layer and the first coating liquid, respectively. It may be the same as or different from the composition of the coating liquid for the insulating layer of 1.
第2の電極活物質層62は、好ましくは間欠塗工により、第1の電極活物質層52と同様に、図6に示すように、集電体シート51の他方の表面51Yは、MD方向に沿って、第2の電極活物質層62が形成される部分と、形成されない部分が設けられることになる。
ここで、他方の表面51Yにおいて、第2の電極活物質層62が形成される位置は、一方の表面51Xにおいて第1の電極活物質層52が形成される位置に一致する。したがって、上記した被覆部分51Aは、両表面51X,51Yに電極活物質層が被覆される部分となる。また、未被覆部分51Bは、両表面51X,51Yに電極活物質層が被覆されない部分となる。ただし、両表面51X,51Yに電極活物質層が被覆される部分は、完全に一致する必要はなく、本発明の効果を損なわない範囲内において適宜ずれていてもよい。The second electrode
Here, the position where the second electrode
また、集電体シート51の一方の表面51Xに第1の絶縁層用塗工液を塗工して第1の絶縁層53を形成した後、集電体シートはロール状に巻き取るとよい。そして、ロール状に巻き取った集電体シート51は、そのまま繰り出されて、塗工装置に送られ、図6に示すように、他方の表面51Yに第2の絶縁層用塗工液を塗工し、その後適宜乾燥などすることで第2の絶縁層63を形成するとよい。なお、図6では、塗工装置がグラビアコータであり、グラビアロール60により塗工液が給液される態様が示されるが、他の塗工装置により塗工されてもよい。
Further, after the first insulating
塗工始端55を構成する第2の絶縁層63の端部は、他方の表面51Yにおいて、第2の電極活物質層62からはみ出して集電体シートの未被覆部分51Bを部分的に被覆するように形成される。同様に、塗工終端54を構成する第2の絶縁層63の端部は、他方の表面51Yにおいて、第2の電極活物質層62からはみ出して集電体シート51の未被覆部分51Bを部分的に被覆するように形成される。
The end portion of the second insulating
また、本実施形態では、上記のように、ロール状に巻き取られた集電体シート51をそのまま繰り出して他方の面51Yに第2の絶縁層用塗工液が塗工されるので、一方の表面51Xの未被覆部分51において塗工終端54となっていた位置が、他方の面51Yでは塗工始端55となる。また、一方の表面51Xの未被覆部分51において塗工始端55となっていた位置が、他方の面51Yでは塗工終端54となる。
これにより、本製造方法では、集電体シート51を切断して各電極10とすると、集電体11の一端部11Zは、一方の表面11X側が第1の絶縁層53の塗工終端となり、他方の表面側が第2の絶縁層23の塗工始端となる(図1参照)。Further, in the present embodiment, as described above, the
As a result, in the present manufacturing method, when the
また、ロール状に巻き取られた集電体シート51は、巻き返しをすることなく、そのまま繰り出すのみでよいので、その工程を簡略化することができる。また、巻き返しを行わずに、集電体11の一端部11Zの両面に塗工終端と塗工始端が設けられても、上記したとおりに塗工終端における液引き長さが短い。そのため、その液引きを考慮して、電極タブ15を取り付けたとしても、液引きが形成されない集電体11の他方の面11Y側において、必要以上に電極タブ15と第2の電極活物質層23を離間させる必要がなくなる。
Further, since the
なお、以上の説明では、集電体シート51の一方の表面51Xに形成される電極活物質層、絶縁層を、第1の電極活物質層52、第1の絶縁層53とし、集電体シート51の他方の表面51Yに形成される電極活物質層、絶縁層を、第2の電極活物質層62、第2の絶縁層63として便宜上説明した。ただし、上記したように切断して電極10を作製すると、第1の電極活物質層52、第1の絶縁層53が、電極10においては、第2の電極活物質層22、第2の絶縁層23となることもあるし、第2の電極活物質層62、第2の絶縁層63が、電極10においては、第1の電極活物質層12、第1の絶縁層13となることもある。
言い換えると、電極10において第2の絶縁層23となる絶縁層が、第1の絶縁層53として、塗工された後に、電極10において第1の絶縁層13となる絶縁層が第2の絶縁層63として塗工されることもある。In the above description, the electrode active material layer and the insulating layer formed on one
In other words, after the insulating layer to be the second insulating
また、以上の説明は、電極の両表面に、第1及び第2の電極活物質層、及び第1及び第2の絶縁層が設けられる第1の実施形態の電極10の製造方法を示すが、第2の電極活物質層の形成、及び第2の絶縁層の形成を省略することで、図4に示す第2の実施形態の電極30を製造できる。
Further, the above description shows a method for manufacturing the
また、以上の製造方法では、巻き返しを行わずに、他方の表面51Y上に第2の絶縁層62を形成したが、巻き返しを行って第2の絶縁層を形成してもよい。すなわち、第1の絶縁層53を一方の表面51X上に形成し、かつロール状に巻き取った集電体シート51を繰り出した後再度ロール状に巻き取り、次いで、そのロールから繰り出して塗工装置に送って他方の表面51Y上に第2の絶縁層用塗工液を塗工するとよい。
巻き返しを行うと、一方の表面51Xの未被覆部分51において塗工終端となっていた位置が、他方の面51Yでも塗工終端となる。また、一方の表面51Xの未被覆部分51において塗工始端となっていた位置が、他方の面51Yでも塗工始端となる。したがって、電極11の一端部11Zでは、両表面11X、11Yの第1及び第2の絶縁層13、23がいずれも、塗工終端(図2に示す波型形状の縁部)、又は塗工始端(図3に示す直線状の縁部)を構成することになる。したがって、上記したように、第1の絶縁層13に加えて、第2の絶縁層23が波型形状を有する電極が得られる。Further, in the above manufacturing method, the second insulating
When rewinding is performed, the position where the coating end is on the
<リチウムイオン二次電池>
本発明のリチウムイオン二次電池は、上記した本発明のリチウムイオン二次電池用電極を有するものである。具体的には、本発明のリチウムイオン二次電池は、互いに対向するように配置された正極、及び負極を備え、負極及び正極の少なくとも一方の電極が、上記した本発明のリチウムイオン二次電池用電極となる。また、正極が、上記した本発明のリチウムイオン二次電池用電極であることが好ましいが、正極及び負極の両方が、本発明のリチウムイオン二次電池用電極であってもよい。<Lithium-ion secondary battery>
The lithium ion secondary battery of the present invention has the above-described electrode for the lithium ion secondary battery of the present invention. Specifically, the lithium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode and a negative electrode arranged so as to face each other, and at least one electrode of the negative electrode and the positive electrode is the above-mentioned lithium ion secondary battery of the present invention. It becomes an electrode for use. Further, the positive electrode is preferably the electrode for the lithium ion secondary battery of the present invention described above, but both the positive electrode and the negative electrode may be the electrode for the lithium ion secondary battery of the present invention.
本発明のリチウムイオン二次電池は、好ましくは正極及び負極の間に配置されるセパレータをさらに備える。セパレータが設けられることで、正極及び負極の間の短絡がより一層効果的に防止される。また、セパレータは、後述する電解質を保持してもよい。正極又は負極に設けられる第1の絶縁層、又は第1及び第2の絶縁層は、セパレータに接触していてもよいし、接触していなくてもよいが、接触することが好ましい。
セパレータとしては、多孔性の高分子膜、不織布、ガラスファイバー等が挙げられ、これらの中では多孔性の高分子膜が好ましい。多孔性の高分子膜としては、オレフィン系多孔質フィルムが例示される。セパレータは、リチウムイオン二次電池駆動時の発熱により加熱されて熱収縮などすることがあるが、そのような熱収縮時でも、上記した絶縁層が設けられることで短絡が抑制しやすくなる。
また、本発明のリチウムイオン二次電池では、セパレータが省略されてもよい。セパレータが省略されても、負極又は正極の少なくともいずれか一方に設けられた絶縁層により、負極と正極の間の絶縁性が確保されるとよい。The lithium ion secondary battery of the present invention preferably further includes a separator arranged between the positive electrode and the negative electrode. By providing the separator, a short circuit between the positive electrode and the negative electrode is more effectively prevented. In addition, the separator may retain an electrolyte, which will be described later. The first insulating layer or the first and second insulating layers provided on the positive electrode or the negative electrode may or may not be in contact with the separator, but are preferably in contact with each other.
Examples of the separator include a porous polymer film, a non-woven fabric, and a glass fiber, and among these, a porous polymer film is preferable. Examples of the porous polymer film include an olefin-based porous film. The separator may be heated by heat generated when the lithium ion secondary battery is driven and may undergo heat shrinkage. Even during such heat shrinkage, the above-mentioned insulating layer makes it easier to suppress a short circuit.
Further, in the lithium ion secondary battery of the present invention, the separator may be omitted. Even if the separator is omitted, it is preferable that the insulating layer provided on at least one of the negative electrode and the positive electrode ensures the insulating property between the negative electrode and the positive electrode.
リチウムイオン二次電池は、負極、正極がそれぞれ複数積層された多層構造であることが好ましい。この場合、負極及び正極は、積層方向に沿って交互に設けられればよい。また、セパレータが使用される場合、セパレータは各負極と各正極の間に配置されればよい。
多層構造とする場合も、各正極が、上記した本発明のリチウムイオン二次電池用電極であることが好ましく、その際、リチウムイオン二次電池用電極は、第1の実施形態で示したように、両表面のいずれにも絶縁層(すなわち、第1及び第2絶縁層)が設けられる電極10とするとよい(図1参照)。そして、上述したように、各電極10の一端部11Zの未被覆先端部11Cが纏められたうえで、電極タブ15が取り付けられるとよい。The lithium ion secondary battery preferably has a multilayer structure in which a plurality of negative electrodes and a plurality of positive electrodes are laminated. In this case, the negative electrode and the positive electrode may be provided alternately along the stacking direction. When a separator is used, the separator may be arranged between each negative electrode and each positive electrode.
Even in the case of a multi-layer structure, it is preferable that each positive electrode is the electrode for the lithium ion secondary battery of the present invention described above, and in this case, the electrode for the lithium ion secondary battery is as shown in the first embodiment. In addition, it is preferable that the
また、多層構造とする場合、各負極が、上記した本発明のリチウムイオン二次電池用電極であってもよい。その際、リチウムイオン二次電池用電極は、第1の実施形態で示したように、両表面のいずれにも絶縁層(すなわち、第1及び第2絶縁層)が設けられる電極10とするとよく、また、各電極10の一端部11Zの未被覆先端部11Cは、纏められて負極用の電極タブ15に取り付けられるとよい(図1参照)。勿論、正極及び負極の両方が上記した本発明のリチウムイオン二次電池用電極で構成されてもよい。
Further, in the case of a multilayer structure, each negative electrode may be the above-mentioned electrode for the lithium ion secondary battery of the present invention. At that time, as shown in the first embodiment, the electrode for the lithium ion secondary battery is preferably an
なお、リチウムイオン二次電池において、上記した負極及び正極、又は負極、正極、及びセパレータは、上記したように電極タブを取り付けてケーシング内に収納するとよい。バッテリーセルは、角型、円筒型、ラミネート型などのいずれでもよい。したがって、ケーシングとしては、特に限定されないが、外装缶などであてもよいし、外装フィルムであってもよい。外装フィルムは、2枚の外装フィルムの間、或いは、1枚の外装フィルムが例えば2つ折りで折り畳まれ、その外装フィルムの間に負極、及び正極、又は負極、正極及びセパレータを配置するとよい。 In the lithium ion secondary battery, the above-mentioned negative electrode and positive electrode, or the negative electrode, positive electrode, and separator may be housed in the casing with electrode tabs attached as described above. The battery cell may be a square type, a cylindrical type, a laminated type, or the like. Therefore, the casing is not particularly limited, but may be an outer can or the like, or may be an outer film. As the exterior film, it is preferable that the negative electrode and the positive electrode, or the negative electrode, the positive electrode and the separator are arranged between the two exterior films or one exterior film is folded in half and the negative electrode and the positive electrode are arranged between the exterior films.
上記したリチウムイオン二次電池は、電解質を備える。電解質は特に限定されず、リチウムイオン二次電池で使用される公知の電解質を使用すればよい。電解質としては例えば電解液を使用する。
電解液としては、有機溶媒と、電解質塩を含む電解液が例示できる。有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトロヒドラフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチルアセテートなどの極性溶媒、又はこれら溶媒の2種類以上の混合物が挙げられる。電解質塩としては、LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3CO2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2CF2CF3)2、LiN(COCF3)2及びLiN(COCF2CF3)2、リチウムビスオキサレートボラート(LiB(C2O4)2等のリチウムを含む塩が挙げられる。また、有機酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、LiBH4等の錯体水素化物等の錯体が挙げられる。これらの塩又は錯体は、1種単独で使用してもよいが、2種以上の混合物であってもよい。
また、電解質は、上記電解液に更に高分子化合物を含むゲル状電解質であってもよい。高分子化合物としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系ポリマー、ポリ(メタ)アクリル酸メチル等のポリアクリル系ポリマーが挙げられる。なお、ゲル状電解質は、セパレータとして使用されてもよい。
電解質は、負極及び正極間に配置されればよく、例えば、電解質は、上記した負極及び正極、又は負極、正極、及びセパレータが内部に収納されたケーシング内に充填される。また、電解質は、例えば、負極又は正極上に塗布されて負極及び正極間に配置されてもよい。The above-mentioned lithium ion secondary battery includes an electrolyte. The electrolyte is not particularly limited, and a known electrolyte used in a lithium ion secondary battery may be used. As the electrolyte, for example, an electrolytic solution is used.
Examples of the electrolytic solution include an organic solvent and an electrolytic solution containing an electrolyte salt. Examples of the organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, and tetrohydra. Examples include polar solvents such as furan, 2-methyltetraethane, dioxolane, and methylacetamide, or mixtures of two or more of these solvents. Electrolyte salts include LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 CO 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 , LiN (COCF 3 ). Examples include lithium-containing salts such as 2 and LiN (COCF 2 CF 3 ) 2 , lithium bisoxalate boronate (LiB (C 2 O 4 ) 2 ), and lithium organic acid salt-boron trifluoride complex, LiBH. Complexes such as 4 and the like Complexes such as hydrides can be mentioned. These salts or complexes may be used alone or in admixture of two or more.
Further, the electrolyte may be a gel-like electrolyte in which the above-mentioned electrolytic solution further contains a polymer compound. Examples of the polymer compound include a fluorine-based polymer such as polyvinylidene fluoride and a polyacrylic polymer such as methyl poly (meth) acrylate. The gel electrolyte may be used as a separator.
The electrolyte may be arranged between the negative electrode and the positive electrode. For example, the electrolyte is filled in the above-mentioned negative electrode and positive electrode, or in a casing in which the negative electrode, the positive electrode, and the separator are housed. Further, the electrolyte may be applied on the negative electrode or the positive electrode and arranged between the negative electrode and the positive electrode, for example.
本発明のリチウムイオン二次電池は、上記の製造方法により得られたリチウムイオン二次電池用電極を用いて製造するとよい。リチウムイオン二次電池は、例えば、リチウムイオン二次電池用電極を作製し、そのリチウムイオン二次電池用電極の集電体の端部に電極タブを取り付け、かつケーシング内に収納し製造するとよい。
この際、ケーシング内には、負極及び正極、又は負極、正極及びセパレータを収納するとよく、負極及び正極の少なくとも一方が、上記した製造方法により得られたリチウムイオン二次電池用電極であればよい。
また、正極及び負極がそれぞれ複数層設けられる場合には、正極及び負極の間に必要に応じてセパレータを配置させたうえで、複数層重ねられた正極及び負極を、ケーシング内に配置させるとよい。この場合、複数の正極の集電体は端部(例えば、未被覆先端部11C)が融着などにより接合された上で電極タブが取り付けられるとよい。同様に、複数の負極の集電体は端部が融着などにより接合された上で電極タブが取り付けられるとよい。The lithium ion secondary battery of the present invention may be manufactured using the electrodes for the lithium ion secondary battery obtained by the above manufacturing method. The lithium ion secondary battery may be manufactured, for example, by manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery, attaching an electrode tab to the end of a current collector of the electrode for the lithium ion secondary battery, and storing the electrode in a casing. ..
At this time, the negative electrode and the positive electrode, or the negative electrode, the positive electrode, and the separator may be housed in the casing, and at least one of the negative electrode and the positive electrode may be an electrode for a lithium ion secondary battery obtained by the above-mentioned manufacturing method. ..
When a plurality of layers of the positive electrode and the negative electrode are provided, it is preferable to arrange a separator between the positive electrode and the negative electrode as necessary, and then arrange the positive electrode and the negative electrode in which the plurality of layers are stacked in the casing. .. In this case, it is preferable that the electrode tabs are attached to the current collectors of the plurality of positive electrodes after the end portions (for example, the
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
各長さ及び距離の測定方法は、以下のとおりである。
[長さB]
各実施例、比較例で得られた電極を1枚用意し、図2に示すように、複数の凸部13Xにより構成された波型形状を有する、絶縁層のはみ出し端部13Aが設けられた側の表面を、表側を向くように配置した。次に、電極活物質層12の縁部12Bとなる部分に直線を引いた。直線は、縁部12Bにできる限り近似する直線とし、以下、直線を引く場合は同様であった。また、第1の絶縁層13のベースライン13Bに沿って直線を引いて、その直線間の長さを3箇所測定して、平均値をはみ出し端部13Aの長さBとした。
[長さD]
次に、ベースライン13Bに沿って引かれた直線から、各凸部13Xの先端部までの長さdを計測し、未被覆先端部11Cに形成された全ての凸部13Xの長さdの平均値を、凸部の長さD(液引き長さ)とした。
[長さA]
電極活物質層12の縁部12Bに沿って引いた直線と、集電体11の縁部11Bまでの長さを求めた。その長さは3箇所測定して、平均値を縁部12Bから縁部11Bまでの長さとした。その長さから上記長さD及び上記長さBを引くことにより、長さAを求めた。
[距離C]
電極タブ15が取り付けられた電極において、平面視した際に、電極活物質層12の縁部12Bに沿って引いた直線から、電極タブの端部までの距離を3箇所測定して、その平均値を距離Cとした。The measurement method of each length and distance is as follows.
[Length B]
One electrode obtained in each Example and Comparative Example was prepared, and as shown in FIG. 2, a
[Length D]
Next, the length d from the straight line drawn along the
[Length A]
The straight line drawn along the
[Distance C]
In the electrode to which the
本実施例における評価方法は、以下のとおりである。
[タブ強度]
各実施例、比較例で得られた正極を25枚積層して、ネッツ社製のアルミタブ(型番「A1050−H24」、サイズ30mm×50mm×0.5mm)を以下の条件で溶接した。
(溶接条件)
日本エマソン社製の「BRANSON」(2000Xea 2500W)を用いて、超音波溶接法により20mm×4mmの面積の中に180点の溶接点を設けるように溶接を行った。条件は下記とした。
溶接時間:0.4秒、圧力:0.1MPa、振幅:70%
溶接後、下記試験にて強度を測定した。
株式会社島津製作所製オートグラフ「EZ−LXシリーズ」を用いて、剥離速度10mm/minで180°剥離試験を行い、最大強度をタブ強度とした。
また、第1及び第2の絶縁層を形成しない以外は、各実施例、比較例と同様の条件にて正極を作製して、同様に最大強度を測定してブランク強度とした。
タブ強度をブランク強度で除してタブ強度維持率を求めて、以下の評価基準で評価した。
(評価基準)
A:95%以上
B:90%以上95%未満
C:80%以上90%未満
D:80%未満The evaluation method in this example is as follows.
[Tab strength]
Twenty-five positive electrodes obtained in each Example and Comparative Example were laminated, and an aluminum tab (model number "A1050-H24",
(Welding conditions)
Welding was performed using "BRANSON" (2000Xea 2500W) manufactured by Emerson Japan, Ltd. so as to provide 180 welding points in an area of 20 mm × 4 mm by an ultrasonic welding method. The conditions were as follows.
Welding time: 0.4 seconds, pressure: 0.1 MPa, amplitude: 70%
After welding, the strength was measured by the following test.
A 180 ° peeling test was performed at a peeling speed of 10 mm / min using an autograph "EZ-LX series" manufactured by Shimadzu Corporation, and the maximum strength was defined as the tab strength.
Further, a positive electrode was prepared under the same conditions as in each Example and Comparative Example except that the first and second insulating layers were not formed, and the maximum strength was measured in the same manner to obtain a blank strength.
The tab strength was divided by the blank strength to obtain the tab strength retention rate, which was evaluated according to the following evaluation criteria.
(Evaluation criteria)
A: 95% or more B: 90% or more and less than 95% C: 80% or more and less than 90% D: less than 80%
[安全性評価]
各実施例、比較例で作製したリチウムイオン二次電池に対して、40Aの定電流充電を行い、次いで4.2V到達次第電流を減少させ2Aとなった時点で充電完了する定電圧充電を行った。その後、電池を加熱し130℃にした。130℃到達後1時間保持し、その1時間における電池の最高温度を測定し、以下の評価基準で評価した。
(評価基準)
A:最高温度135℃未満
B:最高温度135℃以上145℃未満
C:最高温度145℃以上200℃未満
D:最高温度200℃以上[Safety evaluation]
The lithium-ion secondary batteries produced in each of the Examples and Comparative Examples are charged with a constant current of 40 A, and then the current is reduced as soon as 4.2 V is reached, and the constant voltage charge is completed when the current reaches 2 A. It was. Then, the battery was heated to 130 ° C. After reaching 130 ° C., the battery was held for 1 hour, and the maximum temperature of the battery in that 1 hour was measured and evaluated according to the following evaluation criteria.
(Evaluation criteria)
A: Maximum temperature less than 135 ° C B: Maximum temperature 135 ° C or more and less than 145 ° C C: Maximum temperature 145 ° C or more and less than 200 ° C D: Maximum temperature 200 ° C or more
[エネルギー密度]
波型形状を有する絶縁層が設けられる電極の表面において、集電体の面積に対する、電極活物質層の面積割合(%)を算出した。電極は、電極活物質層の面積比が高いほど、エネルギー密度が高くなることから、上記面積割合により以下の評価基準で、エネルギー密度を評価した。
(評価基準)
A:面積割合が96%以上
C:面積割合が96%未満[Energy density]
The area ratio (%) of the electrode active material layer to the area of the current collector was calculated on the surface of the electrode provided with the insulating layer having a wavy shape. Since the energy density of the electrode increases as the area ratio of the electrode active material layer increases, the energy density was evaluated by the following evaluation criteria based on the above area ratio.
(Evaluation criteria)
A: Area ratio is 96% or more C: Area ratio is less than 96%
実施例1
(正極の作製)
正極活物質として平均粒子径10μmのLi(Ni−Co−Al)O2(NCA系酸化物)を100質量部と、導電助剤としてアセチレンブラックを4質量部と、電極用バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF)4質量部と、溶媒としてのN−メチルピロリドン(NMP)とを混合し、固形分濃度60質量%に調整した正極活物質層用塗工液を得た。この正極活物質層用塗工液を、集電体シートとしての厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に間欠塗工して、予備乾燥後、120℃で真空乾燥した。その後、両表面に正極活物質層用塗工液を塗布した集電体シートを、400kN/mで加圧プレスし、両表面それぞれに第1及び第2の正極活物質層を有する集電体シートを作製した。集電体シートの各表面における各第1及び第2の正極活物質層の厚さは、50μmであった。Example 1
(Preparation of positive electrode)
100 parts by mass of Li (Ni-Co-Al) O 2 (NCA-based oxide) having an average particle diameter of 10 μm as a positive electrode active material, 4 parts by mass of acetylene black as a conductive auxiliary agent, and vinylidene polyvinylfluoride as an electrode binder. 4 parts by mass of (PVdF) and N-methylpyrrolidone (NMP) as a solvent were mixed to obtain a coating liquid for a positive electrode active material layer adjusted to a solid content concentration of 60% by mass. This coating liquid for the positive electrode active material layer was intermittently applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm as a current collector sheet, pre-dried, and then vacuum dried at 120 ° C. Then, a current collector sheet coated with a coating liquid for a positive electrode active material layer on both surfaces is pressure-pressed at 400 kN / m, and a current collector having first and second positive electrode active material layers on both surfaces. A sheet was prepared. The thickness of each of the first and second positive electrode active material layers on each surface of the current collector sheet was 50 μm.
また、絶縁層用塗工液として、アルミナ100質量部と、樹脂バインダー7質量部とを含み、溶剤としてのN−メチル−2−ピロリドンで希釈した、濃度42質量%のスラリー液を用意した。絶縁層用塗工液の25℃における(すなわち、塗工時の)粘度は、3000mPa・sであった。グラビアコート式塗工装置を用いて、絶縁層用塗工液を、集電体シートの一方の表面上の第1の正極活物質層上に間欠塗工により塗工した。この際、絶縁層用塗工液は、図5、6に示すように,両側それぞれから3mmはみ出るように塗工して、90℃、1分間の条件で乾燥して、一方の表面上に第1の絶縁層を形成し、ロール状に巻き取った。なお、塗工装置において、転写ロールの外径は60cm、軸方向における長さ70cm、溝の容積は25cc/m2であった。また、塗工部温度25℃、塗工速度は20m/秒とし、塗工時のせん断速度は、表1に示すとおりであった。
ロール状に巻き取った集電体シートを繰り出して、そのまま再度グラビアコート式塗工装置に送り、第1の絶縁層を形成した条件と同様の条件で、第2の絶縁層を形成し、その後、集電体シートを切断することで正極を得た。正極において、集電体のサイズは110mm×290mmであり、正極活物質層が形成された部分のサイズは110mm×279mmであった。また、正極活物質の未塗布部(未被覆部分)の長さ(A+B+D)は、11mmであった。さらに、第1及び第2の絶縁層の厚さは4μmであった。その他の長さ、距離は表1に示すとおりである。Further, as the coating liquid for the insulating layer, a slurry liquid containing 100 parts by mass of alumina and 7 parts by mass of the resin binder and diluted with N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to have a concentration of 42% by mass was prepared. The viscosity of the coating liquid for the insulating layer at 25 ° C. (that is, at the time of coating) was 3000 mPa · s. Using a gravure coat type coating device, the coating liquid for the insulating layer was applied intermittently on the first positive electrode active material layer on one surface of the current collector sheet. At this time, as shown in FIGS. 5 and 6, the coating liquid for the insulating layer is applied so as to protrude 3 mm from each of both sides, dried at 90 ° C. for 1 minute, and then on one surface. The insulating layer of No. 1 was formed and wound into a roll. In the coating apparatus, the outer diameter of the transfer roll was 60 cm, the length in the axial direction was 70 cm, and the volume of the groove was 25 cc / m 2 . The coating part temperature was 25 ° C., the coating speed was 20 m / sec, and the shear rate at the time of coating was as shown in Table 1.
The current collector sheet wound in a roll shape is unwound and sent to the gravure coat type coating device as it is, and a second insulating layer is formed under the same conditions as the condition for forming the first insulating layer, and then the second insulating layer is formed. , A positive electrode was obtained by cutting the current collector sheet. In the positive electrode, the size of the current collector was 110 mm × 290 mm, and the size of the portion where the positive electrode active material layer was formed was 110 mm × 279 mm. The length (A + B + D) of the uncoated portion (uncoated portion) of the positive electrode active material was 11 mm. Further, the thickness of the first and second insulating layers was 4 μm. Other lengths and distances are as shown in Table 1.
(負極の作製)
負極活物質としてグラファイト(平均粒子径10μm)100質量部と、バインダーとしてスチレンブタジエンゴム1.5質量部と、カルボキシメチルセルロース(CMC)のナトリウム塩を1.5質量部と、溶媒として水とを混合し、固形分50質量%に調整した負極活物質層用組成物を得た。この負極活物質層用組成物を、負極集電体としての厚さ12μmの銅箔の両面に塗布して100℃で真空乾燥した。
その後、両面に負極活物質層用組成物を塗布した負極集電体を、線圧500kN/mで加圧プレスし、その後、切断することで負極とした。負極活物質層の密度は1.55g/ccであった。なお、負極の寸法は120mm×300mmであり、該寸法のうち、負極活物質層が塗布された面積は120mm×290mmであった。(Preparation of negative electrode)
A mixture of 100 parts by mass of graphite (
Then, the negative electrode current collector coated with the composition for the negative electrode active material layer on both sides was pressure-pressed at a linear pressure of 500 kN / m, and then cut to obtain a negative electrode. The density of the negative electrode active material layer was 1.55 g / cc. The size of the negative electrode was 120 mm × 300 mm, and the area on which the negative electrode active material layer was applied was 120 mm × 290 mm.
(電解液の調製)
エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)を3:7の体積比(EC:DEC)で混合した溶媒に、電解質塩としてLiPF6を1モル/リットルとなるように溶解して、電解液を調製した。(Preparation of electrolyte)
LiPF 6 as an electrolyte salt was dissolved in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 3: 7 (EC: DEC) so as to be 1 mol / liter, and the electrolytic solution was prepared. Prepared.
(リチウムイオン二次電池の製造)
上記で得た正極25枚と、ポリエチレン製の多孔膜セパレータ50枚、正極24枚を交互に積層し仮積層体を得た。ここで、負極と正極は交互に配置した。平板型ホットプレス機を用いて1分間プレスし積層体を得た。
各正極の集電体の未被覆先端部を纏めて超音波融着で接合するとともに、外部に突出する正極タブを接合した。同様に、各負極の負極集電体の露出部の端部を纏めて超音波融着で接合するとともに、外部に突出する負極タブを接合した。
次いで、アルミラミネートフィルムで上記積層体を挟み、正極タブを外部に突出させ、三辺をラミネート加工によって封止した。封止せずに残した一辺から、上記で得た電解液を注入し、真空封止することによってラミネート型のセルを製造した。(Manufacturing of lithium-ion secondary batteries)
The 25 positive electrodes obtained above, 50 polyethylene porous membrane separators, and 24 positive electrodes were alternately laminated to obtain a temporary laminate. Here, the negative electrode and the positive electrode were arranged alternately. A laminate was obtained by pressing for 1 minute using a flat plate type hot press machine.
The uncoated tips of the current collectors of each positive electrode were joined together by ultrasonic fusion, and the positive electrode tabs protruding to the outside were joined. Similarly, the exposed ends of the negative electrode current collectors of each negative electrode were joined together by ultrasonic fusion, and the negative electrode tabs protruding to the outside were joined.
Next, the laminate was sandwiched between aluminum laminate films, the positive electrode tabs were projected to the outside, and the three sides were sealed by laminating. A laminated cell was manufactured by injecting the electrolytic solution obtained above from one side left unsealed and vacuum-sealing.
実施例2
絶縁層用塗工液の固形分濃度を35質量%に変更し、25℃における粘度を2200mPa・sとした。Example 2
The solid content concentration of the coating liquid for the insulating layer was changed to 35% by mass, and the viscosity at 25 ° C. was set to 2200 mPa · s.
実施例3
絶縁層用塗工液の固形分濃度を35質量%に変更し、25℃における粘度を2200mPa・sとし、また、正極活物質の未塗布部(未被覆部分)の長さを12mmに変更した。Example 3
The solid content concentration of the coating liquid for the insulating layer was changed to 35% by mass, the viscosity at 25 ° C. was changed to 2200 mPa · s, and the length of the uncoated portion (uncoated portion) of the positive electrode active material was changed to 12 mm. ..
比較例1
絶縁層用塗工液の固形分濃度を25質量%に変更し、25℃における粘度は1000mPa・sとした。Comparative Example 1
The solid content concentration of the coating liquid for the insulating layer was changed to 25% by mass, and the viscosity at 25 ° C. was 1000 mPa · s.
比較例2
絶縁層用塗工液の固形分濃度を25質量%に変更し、25℃における粘度は1000mPa・sとし、また、正極活物質の未塗布部(未被覆部分)の長さを15mmに変更した。Comparative Example 2
The solid content concentration of the coating liquid for the insulating layer was changed to 25% by mass, the viscosity at 25 ° C. was changed to 1000 mPa · s, and the length of the uncoated part (uncoated part) of the positive electrode active material was changed to 15 mm. ..
実施例1〜3においては、第1の絶縁層の端部が、複数の細長の凸部が並列した波型形状を有し、かつその凸部の長さDを小さくすることで、エネルギー密度を良好に維持しつつ、タブ強度を高くすることができた。それに対して、比較例1,2では、凸部の長さDが大きいので、タブ強度、及びエネルギー密度の両方を良好にすることが難しかった。 In Examples 1 to 3, the end portion of the first insulating layer has a wavy shape in which a plurality of elongated convex portions are arranged in parallel, and the length D of the convex portions is reduced to reduce the energy density. It was possible to increase the tab strength while maintaining good performance. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, it was difficult to improve both the tab strength and the energy density because the length D of the convex portion was large.
10、30 リチウムイオン二次電池用電極
11 集電体
11A 未被覆端部
11B 縁部
11C 未被覆先端部
11X、51X 一方の表面
11Y、51Y 他方の表面
11Z 一端部
12、52 第1の電極活物質層
12B 縁部
13、53 第1の絶縁層
13A はみ出し端部
13B ベースライン(縁部)
13X 凸部
15 電極タブ
22、62 第2の電極活物質層
23、63 第2の絶縁層
23A はみ出し端部
23B 縁部
51 集電体シート
51A 被覆部分
51B 未被覆部分
54 塗工終端
55 塗工始端
60 グラビアロール
10, 30 Electrodes for lithium-ion
Claims (14)
前記集電体が、前記第1の電極活物質層により被覆されない端部を有し、
前記集電体の前記端部において、前記第1の絶縁層の端部が、前記第1の電極活物質層からはみ出して、前記集電体の前記端部の一部を被覆しており、かつ複数の細長の凸部が並列した波型形状を有しており、
前記凸部の長さDが5mm以下であり、かつ前記集電体の前記端部の前記第1の電極活物質層、及び前記凸部を含む前記第1の絶縁層のいずれにも被覆されない部分の長さAが、3〜10mmであるリチウムイオン二次電池用電極。 A current collector, a first electrode active material layer provided on one surface of the current collector, and a first insulating layer provided on the first electrode active material layer are provided.
The current collector has an end that is not covered by the first electrode active material layer.
At the end of the current collector, the end of the first insulating layer protrudes from the first electrode active material layer and covers a part of the end of the current collector. Moreover, it has a wavy shape in which a plurality of elongated convex parts are arranged side by side.
Ri length D is der less 5mm of the convex portion, and the first electrode active material layer of said end portion of the current collector, and also coated on both of the first insulating layer including the protrusion An electrode for a lithium ion secondary battery in which the length A of the portion not to be formed is 3 to 10 mm.
前記集電体の前記端部において、前記第2の絶縁層の端部が、前記第2の電極活物質層からはみ出し、前記他方の表面において前記集電体の前記端部の一部を被覆し、かつその縁部が略直線状に形成される請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。 A second electrode active material layer provided on the other surface of the current collector and a second insulating layer provided on the second electrode active material layer are further provided.
At the end of the current collector, the end of the second insulating layer protrudes from the second electrode active material layer and covers a part of the end of the current collector on the other surface. The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3 , wherein the edge thereof is formed substantially linearly.
前記正極、又は前記負極の少なくともいずれか一方の電極が、前記リチウムイオン二次電池用電極により構成され、各層を構成する前記いずれか一方の電極の前記集電体の前記端部が纏められて電極タブに接続される請求項10に記載のリチウムイオン二次電池。 A lithium-ion secondary battery in which positive electrodes and negative electrodes are alternately arranged so that a plurality of layers are provided.
At least one electrode of the positive electrode or the negative electrode is composed of the electrode for a lithium ion secondary battery, and the end portion of the current collector of the one electrode constituting each layer is put together. The lithium ion secondary battery according to claim 10 , which is connected to an electrode tab.
前記集電体シートが前記第1の電極活物質層により被覆されない未被覆部分を有しており、
前記第1の絶縁層用塗工液の塗工は、前記集電体シートの前記未被覆部分において塗工終端となるように行われ、
前記塗工終端よりなる前記第1の絶縁層の端部が、前記一方の表面において、前記第1の電極活物質層からはみ出して前記集電体シートの前記未被覆部分の一部を被覆するように形成され、
前記塗工終端における液引き長さが5mm以下であり、
前記第1の絶縁層用塗工液の塗工時の粘度が2000〜4000mPa・sであり、かつ前記第1の絶縁層用塗工液を塗工するときの集電体シートへの接液部のせん断速度が、0.5×10 4 〜40×10 4 (1/s)であるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。 A coating liquid for a first insulating layer is applied onto the first electrode active material layer of the current collector sheet provided with the first electrode active material layer on one surface, and the first It is a method of manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery that forms an insulating layer of the above.
The current collector sheet has an uncoated portion that is not covered by the first electrode active material layer.
The coating of the coating liquid for the first insulating layer is performed so as to be the coating end at the uncoated portion of the current collector sheet.
The end portion of the first insulating layer made of the coating end protrudes from the first electrode active material layer on the one surface and covers a part of the uncoated portion of the current collector sheet. Formed like
Said liquid draw length in the coating terminations Ri der less 5 mm,
The viscosity of the first insulating layer coating liquid at the time of coating is 2000 to 4000 mPa · s, and the liquid contacting the current collector sheet when the first insulating layer coating liquid is applied. A method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery, in which the shear rate of the portion is 0.5 × 10 4 to 40 × 10 4 (1 / s).
前記未被覆部分が、前記集電体シートの両面において前記第1及び第2の電極活物質層により被覆されない部分であり、
前記第2の絶縁層用塗工液の塗工は、前記集電体シートの前記未被覆部分の前記塗工終端となる位置において、塗工始端となるように行われ、
前記塗工始端よりなる前記第2の絶縁層の端部が、前記他方の表面において、前記第2の電極活物質層からはみ出して前記集電体シートの前記未被覆部分の一部を被覆するように形成される、請求項12に記載のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。 A coating liquid for a second insulating layer is applied onto the second electrode active material layer of the current collector sheet provided with the second electrode active material layer on the other surface of the current collector sheet. Work to form a second insulating layer,
The uncoated portion is a portion that is not covered by the first and second electrode active material layers on both sides of the current collector sheet.
The coating of the coating liquid for the second insulating layer is performed so as to be the coating starting end at the position of the coating end of the uncoated portion of the current collector sheet.
The end portion of the second insulating layer made of the coating start end protrudes from the second electrode active material layer on the other surface and covers a part of the uncoated portion of the current collector sheet. The method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 12 , which is formed as described above.
そのロール状に巻き取った前記集電体シートを繰り出しながら、前記第1及び第2の絶縁層用塗工液の他方を前記一方又は他方の表面上に塗工して、前記第1及び第2の絶縁層の他方を形成する請求項13に記載のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
While feeding the current collector sheet, one of the first and second insulating layer coating liquids is applied onto the surface of the one or the other, and one of the first and second insulating layers is applied. Form, roll up,
While feeding out the current collector sheet wound up in a roll shape, the other of the first and second insulating layer coating liquids is applied onto the one or the other surface, and the first and second coating liquids are applied. The method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 13 , wherein the other side of the insulating layer of 2 is formed.
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