JP6957333B2 - Negative electrode for lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明はリチウムイオン二次電池用の負極に関する。 The present invention relates to a negative electrode for a lithium ion secondary battery.

特許文献1には図1に示すようなリチウムイオン二次電池用の負極90が開示されている。集電体21上に活物質として黒鉛粒子93を有する第一層94が形成されている。第一層94は圧延することで平坦になる。さらにその上に活物質としてLTO(チタン酸リチウム)粒子96を有する第二層97が形成されている。図中においてバインダーは省略されている。 Patent Document 1 discloses a negative electrode 90 for a lithium ion secondary battery as shown in FIG. A first layer 94 having graphite particles 93 as an active material is formed on the current collector 21. The first layer 94 is flattened by rolling. Further, a second layer 97 having LTO (lithium titanate) particles 96 as an active material is formed on the second layer 97. The binder is omitted in the figure.

特開2014−194842号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-194842 特開2013−073928号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-03928 特開2017−022018号公報JP-A-2017-022018

図1に示すように第二層97のさらに外側から異物29が負極90に侵入した場合を考える。第一層94と第二層97との間の界面95は巨視的に見た時、平坦である。このため、第一層94と第二層97との間の食い付きが悪い。したがって異物29が第二層97をせん断したのち、続いて異物29が第一層94をせん断する。 Consider a case where the foreign matter 29 has entered the negative electrode 90 from the outside of the second layer 97 as shown in FIG. The interface 95 between the first layer 94 and the second layer 97 is flat when viewed macroscopically. Therefore, the bite between the first layer 94 and the second layer 97 is poor. Therefore, the foreign matter 29 shears the second layer 97, and then the foreign matter 29 shears the first layer 94.

図1に示すような場合、異物29と第一層94との間で内部短絡が生じる可能性がある。このような内部短絡はリチウムイオン二次電池の発熱の原因の一つと考えられる。本発明はリチウムイオン二次電池の発熱を抑えるのに適した負極を提供することを目的とする。 In the case shown in FIG. 1, an internal short circuit may occur between the foreign matter 29 and the first layer 94. Such an internal short circuit is considered to be one of the causes of heat generation of the lithium ion secondary battery. An object of the present invention is to provide a negative electrode suitable for suppressing heat generation of a lithium ion secondary battery.

[1] 集電体と第一層及び第二層を有する活物質層とを備え、
前記第一層は活物質として炭素材料粒子を有するとともに前記集電体上に形成され、
前記第二層は活物質としてLTO(チタン酸リチウム)粒子を有するとともに前記第一層上に形成され、
前記LTO粒子が前記第二層から前記第一層に向かって浸透することで、前記第二層は前記第一層に対して食い付いており、
前記LTO粒子の浸透の深さは5μm以上である、
リチウムイオン二次電池用の負極。
[1] A current collector and an active material layer having a first layer and a second layer are provided.
The first layer has carbon material particles as an active material and is formed on the current collector.
The second layer has LTO (lithium titanate) particles as an active material and is formed on the first layer.
As the LTO particles permeate from the second layer toward the first layer, the second layer bites into the first layer.
The penetration depth of the LTO particles is 5 μm or more.
Negative electrode for lithium-ion secondary batteries.

[2] 前記第二層を含むとともに、前記活物質層の厚さの1/5を占める領域を考慮した時、
前記領域中の活物質間にはバインダーが存在しており、
前記活物質層の断面において前記領域に占めるバインダーの面積比は10%以下である、
[1]に記載の負極。
[2] When considering the region including the second layer and occupying 1/5 of the thickness of the active material layer,
Binders are present between the active materials in the region.
The area ratio of the binder to the region in the cross section of the active material layer is 10% or less.
The negative electrode according to [1].

[3] 前記LTO粒子の一次粒子径は0.5μm以下であり、
前記炭素材料粒子の一次粒子の平均粒子径は1μm〜20μmであり、
前記炭素材料粒子の一次粒子のアスペクト比は1.5以上である、
[2]に記載の負極。
[3] The primary particle size of the LTO particles is 0.5 μm or less.
The average particle size of the primary particles of the carbon material particles is 1 μm to 20 μm.
The aspect ratio of the primary particles of the carbon material particles is 1.5 or more.
The negative electrode according to [2].

[4] 前記第二層の層厚は1μm以上、5μm以下であり、
前記LTO粒子の浸透の深さは14μm以下である、
[2]又は[3]に記載の負極。
[4] The layer thickness of the second layer is 1 μm or more and 5 μm or less.
The penetration depth of the LTO particles is 14 μm or less.
The negative electrode according to [2] or [3].

[5] [1]〜[4]のいずれかに記載の負極を有するリチウムイオン二次電池。 [5] A lithium ion secondary battery having the negative electrode according to any one of [1] to [4].

[6] 集電体と、
活物質である炭素材料粒子とバインダーと揮発成分とが互いに混合されてなる造粒体Gaと、
活物質であるLTO(チタン酸リチウム)粒子とバインダーと揮発成分とが互いに混合されてなる造粒体Gbと、
を用いて負極をロール成形する方法であって、
互いに対向するAロール及びBロールの間において、前記Aロール側に前記造粒体Gaを、さらに前記Bロール側に前記造粒体Gbをそれぞれ散布し、
前記Aロール及び前記Bロールでこれらを同時に挟み込んで押圧するともに各造粒体を崩壊させることで前記炭素材料粒子が分散してなる第一層及び前記LTO粒子が分散してなる第二層を同時に形成し、
前記押圧に伴い前記LTO粒子を前記第二層から前記第一層に向かって浸透させることで前記第一層に前記第二層を食い付かせ、
前記第一層及び前記第二層からなる活物質層を前記Bロール上で搬送し、
互いに対向する前記Bロール及びCロールの間の前記Bロール側に前記活物質層を、前記Cロール側に集電体を供給し、
前記Bロール及び前記Cロールでこれらを押圧することで前記集電体に前記活物質層の前記第一層の側を貼り付け、
さらに前記集電体に貼り付けられた前記活物質層から前記揮発成分を除去することで前記負極を乾燥させるところ、
前記乾燥させた負極において、前記LTO粒子の浸透の深さは5μm以上である、
リチウムイオン二次電池用の負極の製造方法。
[6] With the current collector
Granulated body Ga, which is a mixture of carbon material particles, which are active materials, binders, and volatile components,
Granulator Gb formed by mixing LTO (lithium titanate) particles, which are active materials, binders, and volatile components with each other.
It is a method of roll-molding a negative electrode using
Between the A roll and the B roll facing each other, the granulated body Ga is sprayed on the A roll side, and the granulated body Gb is further sprayed on the B roll side.
The first layer in which the carbon material particles are dispersed and the second layer in which the LTO particles are dispersed are formed by simultaneously sandwiching and pressing the A roll and the B roll and collapsing each granulated body. Formed at the same time
By allowing the LTO particles to permeate from the second layer toward the first layer with the pressing, the first layer is made to bite the second layer.
The active material layer composed of the first layer and the second layer is conveyed on the B roll, and the active material layer is conveyed.
The active material layer is supplied to the B roll side between the B rolls and the C rolls facing each other, and the current collector is supplied to the C roll side.
By pressing these with the B roll and the C roll, the side of the first layer of the active material layer is attached to the current collector.
Further, when the negative electrode is dried by removing the volatile component from the active material layer attached to the current collector.
In the dried negative electrode, the penetration depth of the LTO particles is 5 μm or more.
A method for manufacturing a negative electrode for a lithium ion secondary battery.

[7] 前記乾燥させた負極において、前記第二層を含むとともに前記活物質層の厚さの1/5を占める領域を考慮した時、
前記領域中の活物質間にはバインダーが存在しており、
前記活物質層の断面において前記領域に占めるバインダーの面積比は10%以下となり、ここで、前記領域中のバインダーには前記揮発成分の除去にともなって前記領域よりも前記集電体に近い領域からマイグレーションしてきたバインダーが含まれていてもよい、
[6]に記載の負極の製造方法。
[7] When considering the region of the dried negative electrode that includes the second layer and occupies 1/5 of the thickness of the active material layer,
Binders are present between the active materials in the region.
In the cross section of the active material layer, the area ratio of the binder to the region is 10% or less, and here, the binder in the region has a region closer to the current collector than the region due to the removal of the volatile component. May contain binders that have been migrated from,
The method for manufacturing a negative electrode according to [6].

本発明によりリチウムイオン二次電池の発熱を抑えるのに適した負極を提供できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a negative electrode suitable for suppressing heat generation of a lithium ion secondary battery.

活物質層及び異物の模式図。Schematic diagram of the active material layer and foreign matter. 負極の断面図。Sectional view of the negative electrode. 活物質層の模式図。Schematic diagram of the active material layer. 活物質層及び異物の模式図。Schematic diagram of the active material layer and foreign matter. 製造装置の側面図。Side view of the manufacturing equipment. バインダーの分布の模式図。Schematic diagram of binder distribution. バインダーの分布の模式図。Schematic diagram of binder distribution. バインダー占有率のグラフ。Binder occupancy graph. 発熱量のグラフ。Graph of calorific value. 容量維持率のグラフ。Graph of capacity retention rate. 容量維持率のグラフ。Graph of capacity retention rate. 粒子間距離のグラフ。Graph of interparticle distance. IV抵抗のグラフ。Graph of IV resistance.

以下の説明において同等の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 In the following description, the same components will be designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

図2にはリチウムイオン二次電池用の負極20の断面が示されている。負極20は集電体21と活物質層22とを備える。活物質層22は図中の集電体21の一方の表面である表面28a上に形成されている。 FIG. 2 shows a cross section of the negative electrode 20 for a lithium ion secondary battery. The negative electrode 20 includes a current collector 21 and an active material layer 22. The active material layer 22 is formed on the surface 28a, which is one surface of the current collector 21 in the drawing.

図2に示す集電体21の材料は負極のロール成形に適するものであれば特に制限されない。集電体21は金属の箔、膜、フィルム及びシートのいずれかでもよい。金属はステンレス鋼、ニッケル、及び銅のいずれかでもよい。 The material of the current collector 21 shown in FIG. 2 is not particularly limited as long as it is suitable for roll molding of the negative electrode. The current collector 21 may be any of a metal foil, a film, a film and a sheet. The metal may be stainless steel, nickel, or copper.

図2に示すように活物質層22は第一層24及び第二層27を有する。第一層24は集電体21の表面28a上に形成されている。第二層27は第一層24上に形成されている。第一層24及び第二層27は互いに直接に接していることが好ましい。 As shown in FIG. 2, the active material layer 22 has a first layer 24 and a second layer 27. The first layer 24 is formed on the surface 28a of the current collector 21. The second layer 27 is formed on the first layer 24. The first layer 24 and the second layer 27 are preferably in direct contact with each other.

図2に示すように、活物質層22は集電体21の両面に形成されていてもよい。例えば図中の集電体21の他方の表面である表面28b上にも同等の活物質層22が形成されていてもよい。また第二層27の外側にさらに他の皮膜が形成されてもよい。また第一層24と集電体21との間に他の層が形成されていてもよい。 As shown in FIG. 2, the active material layer 22 may be formed on both sides of the current collector 21. For example, an equivalent active material layer 22 may be formed on the surface 28b, which is the other surface of the current collector 21 in the drawing. Further, another film may be formed on the outside of the second layer 27. Further, another layer may be formed between the first layer 24 and the current collector 21.

図3には負極20の拡大断面図が示されている。第一層24は活物質として炭素材料粒子23を有する。炭素材料は黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、及び炭素繊維のいずれかでもよい。炭素材料粒子23を構成する炭素材料はこれらの混合物でもよい。炭素材料粒子23は各々異なる炭素材料からなる粒子が互いに混合されたものでもよい。炭素材料粒子23が黒鉛からなる場合、第一層24を黒鉛層と呼ぶ場合がある。 FIG. 3 shows an enlarged cross-sectional view of the negative electrode 20. The first layer 24 has carbon material particles 23 as an active material. The carbon material may be any of graphite, carbon black, acetylene black, and carbon fiber. The carbon material constituting the carbon material particles 23 may be a mixture thereof. The carbon material particles 23 may be particles in which particles made of different carbon materials are mixed with each other. When the carbon material particles 23 are made of graphite, the first layer 24 may be referred to as a graphite layer.

図3に示すように第二層27は活物質としてLTO粒子26を有する。LTOはチタン酸リチウムを表す。LTOは例えば化学式LiTiO、LiTi、LiTi13、及びLiTi12で表されるもののいずれかでもよい。LTOはこれらの混合物でもよい。LTOには他の元素が添加されていてもよい。LTO粒子26は各々異なるLTOからなる粒子が互いに混合されたものでもよい。LTOはスピネル構造を有するLiTi12が好ましい。第二層27をLTO層と呼ぶ場合がある。 As shown in FIG. 3, the second layer 27 has LTO particles 26 as an active material. LTO represents lithium titanate. The LTO may be, for example, any of those represented by the chemical formulas Li 2 TiO 3 , Li 2 Ti 3 O 7 , Li 2 Ti 6 O 13 , and Li 4 Ti 5 O 12. LTO may be a mixture of these. Other elements may be added to LTO. The LTO particles 26 may be a mixture of particles each consisting of different LTOs. The LTO is preferably Li 4 Ti 5 O 12 having a spinel structure. The second layer 27 may be referred to as an LTO layer.

図3に示す負極20を用いてセルを作製することが出来る。このときLTO粒子26の一次粒子径は0.5μm以下であることが好ましい。これによりセルの入力特性を高めることができる。LTO粒子26の一次粒子径は0μmよりも大きければよい。LTO粒子26の一次粒子径は0.4、0.3、0.2及び0.1μmのいずれかでもよい。LTO粒子26の一次粒子径の定義を定めるために実施例の記載を参照してもよい。LTO粒子26は炭素材料粒子23よりも小さい。 A cell can be manufactured using the negative electrode 20 shown in FIG. At this time, the primary particle size of the LTO particles 26 is preferably 0.5 μm or less. This makes it possible to improve the input characteristics of the cell. The primary particle size of the LTO particle 26 may be larger than 0 μm. The primary particle size of the LTO particle 26 may be any of 0.4, 0.3, 0.2 and 0.1 μm. The description of the examples may be referred to to define the primary particle size of the LTO particle 26. The LTO particles 26 are smaller than the carbon material particles 23.

図3中においてバインダー及び任意成分である導電剤は省略されている。第一層24及び第二層27にはバインダーが含まれていることが好ましい。バインダーの材料はカルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ニトリルブタジエンゴム(NBR)及びアクリルゴム(ACM)のいずれかでもよい。CMCは塩でもよい。塩はナトリウム塩でもよい。バインダーはこれらの組み合わせでもよい。バインダーはこれらの混合物でもよい。第一層24及び第二層27とでバインダーの種類を違うものとしてもよい。第一層24及び第二層27の境界付近でバインダーが混ざりあっていてもよい。第一層24及び第二層27には導電剤がさらに含まれていてもよい。 In FIG. 3, the binder and the conductive agent as an optional component are omitted. It is preferable that the first layer 24 and the second layer 27 contain a binder. The material of the binder may be any one of carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinylidene fluoride (PVDF), fluororubber, styrene-butadiene rubber (SBR), nitrile butadiene rubber (NBR) and acrylic rubber (ACM). The CMC may be salt. The salt may be a sodium salt. The binder may be a combination of these. The binder may be a mixture of these. The type of binder may be different between the first layer 24 and the second layer 27. The binder may be mixed near the boundary between the first layer 24 and the second layer 27. The first layer 24 and the second layer 27 may further contain a conductive agent.

図3に示すようにLTO粒子26は第二層27から第一層24に向かって浸透している。第一層24中のかかる部分は浸透部25として表されている。このようにLTO粒子26が浸透することで第二層27は第一層24に対して食い付いている。 As shown in FIG. 3, the LTO particles 26 permeate from the second layer 27 toward the first layer 24. Such a portion in the first layer 24 is represented as a penetrating portion 25. As the LTO particles 26 permeate in this way, the second layer 27 bites the first layer 24.

図3には活物質層22の外表面からの所定の深さL1とL2とが表されている。深さL1は途中までの深さである。深さL1の範囲に第二層27と浸透部25とが含まれていてもよい。深さL1の範囲に第一層24と第二層27との境界が含まれていてもよい。深さL2は活物質層22の全体の深さである。これらのパラメータは実施例中にて説明する。 FIG. 3 shows predetermined depths L1 and L2 from the outer surface of the active material layer 22. The depth L1 is a halfway depth. The second layer 27 and the penetrating portion 25 may be included in the range of the depth L1. The range of the depth L1 may include the boundary between the first layer 24 and the second layer 27. The depth L2 is the total depth of the active material layer 22. These parameters will be described in the examples.

図3において、深さL2は活物質層22の層厚に相当する。活物質層22の層厚は一例として10μm〜200μmとしてもよい。活物質層22の層厚は20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180及び190μmのいずれかとしてもよい。例えば負極20中に第一層24及び第二層27以外の層又は膜が形成されている場合は、活物質層22の層厚は第一層24の層厚と第二層27の層厚の合計として考えてもよい。 In FIG. 3, the depth L2 corresponds to the layer thickness of the active material layer 22. The layer thickness of the active material layer 22 may be 10 μm to 200 μm as an example. The layer thickness of the active material layer 22 may be any of 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180 and 190 μm. For example, when a layer or film other than the first layer 24 and the second layer 27 is formed in the negative electrode 20, the layer thickness of the active material layer 22 is the layer thickness of the first layer 24 and the layer thickness of the second layer 27. You may think of it as the total of.

図3に示す第二層27の層厚は5μm以下であることが好ましい。これにより負極20を用いたセルにおいてセルの電気抵抗すなわちIV抵抗を減らすことが出来る。第二層27の層厚は1μm以上であることが好ましい。これにより負極20を用いたセルにおいて活物質層22上で第二層27が形成されない場所、いわゆる欠点を減らすことが出来る。第二層27の層厚は2、3及び4μmのいずれかでもよい。活物質層22の層厚の定義を定めるために実施例の記載を参照してもよい。 The layer thickness of the second layer 27 shown in FIG. 3 is preferably 5 μm or less. As a result, the electrical resistance, that is, the IV resistance of the cell can be reduced in the cell using the negative electrode 20. The layer thickness of the second layer 27 is preferably 1 μm or more. As a result, in the cell using the negative electrode 20, the place where the second layer 27 is not formed on the active material layer 22, the so-called defect, can be reduced. The layer thickness of the second layer 27 may be any of 2, 3 and 4 μm. The description of Examples may be referred to in order to define the layer thickness of the active material layer 22.

図3に示す第一層24の層厚は、活物質層22の層厚から第二層27の層厚を減じたものとして設計してもよい。 The layer thickness of the first layer 24 shown in FIG. 3 may be designed as the layer thickness of the active material layer 22 minus the layer thickness of the second layer 27.

図3に示す浸透部25におけるLTO粒子26の浸透の深さは5μm以上である。浸透の深さは20μm未満でもよい。浸透の深さは6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18及び19μmのいずれかでもよい。LTO粒子26の浸透の深さの定義を定めるために実施例の記載を参照してもよい。図中では浸透部25は最も深くまで浸透したLTO粒子26を基準に定められている。 The penetration depth of the LTO particles 26 in the penetration portion 25 shown in FIG. 3 is 5 μm or more. The penetration depth may be less than 20 μm. The penetration depth may be any of 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 and 19 μm. The description of the examples may be referred to to define the penetration depth of the LTO particles 26. In the figure, the permeation portion 25 is defined with reference to the LTO particles 26 that have permeated the deepest.

図3に示す炭素材料粒子23の一次粒子の平均粒子径は1μm〜20μmでもよく、10μm〜15μmであることが好ましい。また炭素材料粒子23の一次粒子の粒度分布は次の通りでもよい。D10はD50の0.7倍以上でもよい(D10≧0.7×D50)。またD90はD50の1.6倍以下でもよい(D90≦1.6×D50)。粒度分布を調整することで、炭素材料粒子23のうち粒の小さいものがLTO粒子の浸透を阻害することを抑制してもよい。 The average particle size of the primary particles of the carbon material particles 23 shown in FIG. 3 may be 1 μm to 20 μm, preferably 10 μm to 15 μm. The particle size distribution of the primary particles of the carbon material particles 23 may be as follows. D10 may be 0.7 times or more of D50 (D10 ≧ 0.7 × D50). Further, D90 may be 1.6 times or less of D50 (D90 ≦ 1.6 × D50). By adjusting the particle size distribution, it may be possible to prevent the small particles of the carbon material particles 23 from inhibiting the penetration of the LTO particles.

さらに炭素材料粒子23の一次粒子のアスペクト比が1.5以上であることが好ましい。LTO粒子26の一次粒子径が0.5μmである場合、炭素材料粒子23が上記の寸法を有することでLTO粒子26の浸透を促進することが出来る。これらの寸法を有する炭素材料粒子23は、LTO粒子26の一次粒子径が0.5μmよりも小さい場合にも適する。炭素材料粒子23の一次粒子の平均粒子径とアスペクト比との定義を定めるために実施例の記載を参照してもよい。 Further, the aspect ratio of the primary particles of the carbon material particles 23 is preferably 1.5 or more. When the primary particle diameter of the LTO particles 26 is 0.5 μm, the permeation of the LTO particles 26 can be promoted by having the carbon material particles 23 having the above dimensions. The carbon material particles 23 having these dimensions are also suitable when the primary particle size of the LTO particles 26 is smaller than 0.5 μm. The description of the examples may be referred to in order to define the definition of the average particle size and the aspect ratio of the primary particles of the carbon material particles 23.

炭素材料粒子23のアスペクト比は5以下とすることもできる。炭素材料粒子23のアスペクト比は1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、3.0、3.5、4.0及び4.5のいずれかとしてもよい。 The aspect ratio of the carbon material particles 23 can also be 5 or less. The aspect ratio of the carbon material particles 23 is 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 3. It may be any of 0, 3.5, 4.0 and 4.5.

図4に示すように第二層27のさらに外側から異物29が負極20に侵入した場合を考える。第一層24の最も外側には浸透部25が形成されている。このため第二層27は第一層24に対して食い付いている。したがって第二層27と第一層24とが異物29によってせん断されたとしても、第二層27によって形成されている第一層24の被覆は壊れにくい。 Consider a case where the foreign matter 29 has entered the negative electrode 20 from the outside of the second layer 27 as shown in FIG. A penetrating portion 25 is formed on the outermost side of the first layer 24. Therefore, the second layer 27 bites the first layer 24. Therefore, even if the second layer 27 and the first layer 24 are sheared by the foreign matter 29, the coating of the first layer 24 formed by the second layer 27 is not easily broken.

図4に示すような場合、異物29と第一層24との間で内部短絡が生じる可能性は相対的に低い。本実施形態では、このような内部短絡によってリチウムイオン二次電池が発熱することを抑制しやすい。本実施形態はリチウムイオン二次電池の発熱を抑えるのに適した負極を提供するのに適する。 In the case shown in FIG. 4, the possibility of an internal short circuit occurring between the foreign matter 29 and the first layer 24 is relatively low. In the present embodiment, it is easy to suppress heat generation of the lithium ion secondary battery due to such an internal short circuit. The present embodiment is suitable for providing a negative electrode suitable for suppressing heat generation of a lithium ion secondary battery.

図5には負極20をロール成形するための製造装置30が示されている。製造装置30で負極20を形成するためには集電体21と、造粒体Gaと、造粒体Gbとを材料として準備する。以下、造粒体のことを造粒粒子という場合がある。造粒粒子又は造粒体を利用した電極シートの製造方法として特許文献3に示されるような方法が挙げられる。本実施形態では造粒体Gaと造粒体Gbの二種類の造粒体を投入する点が特許文献3と異なる。なお特許文献3では造粒体が被覆を有しているものとなっているが、本実施形態では造粒体の被覆は有っても無くてもよい。以下、造粒体を利用して電極シートをロール成形する方法を本明細書では「造粒体法」と呼ぶ。 FIG. 5 shows a manufacturing apparatus 30 for roll-forming the negative electrode 20. In order to form the negative electrode 20 in the manufacturing apparatus 30, the current collector 21, the granulated body Ga, and the granulated body Gb are prepared as materials. Hereinafter, the granulated material may be referred to as granulated particles. As a method for producing an electrode sheet using granulated particles or granulated materials, a method as shown in Patent Document 3 can be mentioned. This embodiment is different from Patent Document 3 in that two types of granulated bodies, a granulated body Ga and a granulated body Gb, are charged. In Patent Document 3, the granulated body has a coating, but in the present embodiment, the granulated body may or may not have a coating. Hereinafter, a method of roll-molding an electrode sheet using a granulated body is referred to as a “granulated body method” in the present specification.

図5に示す造粒体Gaは炭素材料粒子とバインダーと揮発成分とが互いに混合されて形成されたものである。揮発成分は水でもよい。炭素材料粒子の割合は固形分全体に対して95〜99%でもよく、96、97及び98%のいずれかでもよい。バインダーの割合は固形分全体に対して1〜5%でもよく、2、3及び4%のいずれかでもよい。バインダーはCMC及びSBRのいずれか又は両方でもよい。CMCの割合は固形分全体に対して0.5〜5%でもよく、1、2、3及び4%のいずれかでもよい。SBRの割合は固形分全体に対して0.5〜5%でもよく、1、2、3及び4%のいずれかでもよい。 The granulated body Ga shown in FIG. 5 is formed by mixing carbon material particles, a binder, and a volatile component with each other. The volatile component may be water. The proportion of carbon material particles may be 95-99% of the total solid content, and may be any of 96, 97 and 98%. The proportion of the binder may be 1 to 5% with respect to the total solid content, or may be any of 2, 3 and 4%. The binder may be either or both of CMC and SBR. The proportion of CMC may be 0.5 to 5% with respect to the total solid content, and may be any of 1, 2, 3 and 4%. The proportion of SBR may be 0.5 to 5% with respect to the total solid content, and may be any of 1, 2, 3 and 4%.

図5に示す造粒体Gaの固形分率は70〜90%でもよく、75、76、77、77.5、77.6、77.7、77.8、77.9、78.0、78.1、78.2、78.3、78.4、78.5、79、80、81、82、83、84及び85%のいずれかでもよい。固形分率の定義を定めるために実施例の記載を参照してもよい。 The solid content of the granulated body Ga shown in FIG. 5 may be 70 to 90%, and may be 75, 76, 77, 77.5, 77.6, 77.7, 77.8, 77.9, 78.0, It may be any of 78.1, 78.2, 78.3, 78.4, 78.5, 79, 80, 81, 82, 83, 84 and 85%. The description of the examples may be referred to to define the solids content.

図5に示す造粒体GbはLTO粒子とバインダーと揮発成分とが互いに混合されて形成されたものである。揮発成分は水でもよい。LTO粒子の割合は固形分全体に対して95〜99%でもよく、96、97及び98%のいずれかでもよい。バインダーの割合は固形分全体に対して1〜5%でもよく、2、3及び4%のいずれかでもよい。バインダーは実施例に示すようなアクリルでもよい。 The granulated body Gb shown in FIG. 5 is formed by mixing LTO particles, a binder, and a volatile component with each other. The volatile component may be water. The proportion of LTO particles may be 95-99% of the total solid content and may be any of 96, 97 and 98%. The proportion of the binder may be 1 to 5% with respect to the total solid content, or may be any of 2, 3 and 4%. The binder may be acrylic as shown in Examples.

図5において、造粒体Gbの固形分率は70〜90%でもよく、75、76、77、77.5、77.6、77.7、77.8、77.9、78.0、78.1、78.2、78.3、78.4、78.5、79、80、81、82、83、84及び85%のいずれかでもよい。固形分率の定義を定めるために実施例の記載を参照してもよい。 In FIG. 5, the solid content of the granulated product Gb may be 70 to 90%, 75, 76, 77, 77.5, 77.6, 77.7, 77.8, 77.9, 78.0, It may be any of 78.1, 78.2, 78.3, 78.4, 78.5, 79, 80, 81, 82, 83, 84 and 85%. The description of the examples may be referred to to define the solids content.

図5において、本実施形態の製造方法(造粒体法)では揮発成分が湿り気(Moisture)を各成分の粉末に与えることでこれらの造粒体が形成される。揮発成分は最終的に負極から除去される。 In FIG. 5, in the production method (granulation method) of the present embodiment, these granulation bodies are formed by giving moisture (Moisture) to the powder of each component by the volatile components. The volatile components are finally removed from the negative electrode.

図5に示すようにAロール及びBロールは互いに対向する。これらのロール間において、Aロール側に造粒体Gaを散布する。さらにBロール側に造粒体Gbを散布する。Aロール及びBロールでこのように供給した造粒体をまとめて押圧する。さらに圧力によって各造粒体を崩壊させる。 As shown in FIG. 5, the A roll and the B roll face each other. Between these rolls, the granulated body Ga is sprayed on the A roll side. Further, the granulated body Gb is sprayed on the B roll side. The granulated bodies thus supplied by the A roll and the B roll are pressed together. Further, the pressure causes each granulation body to collapse.

図5に示すようにAロール及びBロールにより第一層24及び第二層27を同時に形成する。これに対してスラリー合剤を用いる方法では第一層と第二層を同時には形成できない。したがって造粒体法はスラリー合剤を用いる方法よりも効率的である。 As shown in FIG. 5, the first layer 24 and the second layer 27 are simultaneously formed by the A roll and the B roll. On the other hand, the method using a slurry mixture cannot form the first layer and the second layer at the same time. Therefore, the granulation method is more efficient than the method using a slurry mixture.

図5において、Aロール及びBロールで造粒体が押圧される間に第一層24では炭素材料粒子が分散する。第二層27ではLTO粒子が分散する。各層では造粒体の原形を留めない程度に各粒子が偏りなく分散することが好ましい。 In FIG. 5, carbon material particles are dispersed in the first layer 24 while the granulated body is pressed by the A roll and the B roll. LTO particles are dispersed in the second layer 27. In each layer, it is preferable that the particles are evenly dispersed to the extent that the original shape of the granulated product is not retained.

図5において、Aロール及びBロール間での押圧に伴いLTO粒子を第二層27から第一層24に向かって浸透させる(図3)。これにより第一層24に第二層27を食い付かせる。これにより第一層24及び第二層27からなる活物質層22が形成される。 In FIG. 5, LTO particles permeate from the second layer 27 toward the first layer 24 as the pressure is applied between the A roll and the B roll (FIG. 3). As a result, the second layer 27 is made to bite into the first layer 24. As a result, the active material layer 22 composed of the first layer 24 and the second layer 27 is formed.

図5において、Aロール及びBロールの間にはロール表面における流れに速度差を設けてもよい。BロールがAロールよりも速いことが好ましい。周速比(B/A)は1.1〜1.3でもよく、例えば1.15、1.2及び1.25のいずれかでもよい。活物質層22はBロールに担持される。活物質層22をBロール上で搬送する。Bロールの表面には第二層27が張り付いている。第一層24は露出している。 In FIG. 5, a velocity difference may be provided in the flow on the roll surface between the A roll and the B roll. It is preferable that the B roll is faster than the A roll. The peripheral speed ratio (B / A) may be 1.1 to 1.3, for example, 1.15, 1.2 or 1.25. The active material layer 22 is supported on the B roll. The active material layer 22 is conveyed on the B roll. The second layer 27 is attached to the surface of the B roll. The first layer 24 is exposed.

図5において、Aロール及びBロールの間隔に基づいてLTO粒子の浸透の深さを決定してもよい(図3)。Aロール及びBロールの間隔は80μmより大きく、105μm以下のものとしてもよい。Aロール及びBロールの間隔は85、90、95、96、97、98、99、100、101、102、103及び104のいずれかとしてもよい。 In FIG. 5, the penetration depth of the LTO particles may be determined based on the spacing between the A and B rolls (FIG. 3). The distance between the A roll and the B roll may be larger than 80 μm and may be 105 μm or less. The interval between the A roll and the B roll may be any of 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103 and 104.

図5に示すようにBロール及びCロールは互いに対向する。Bロール側に活物質層22が供給される、Cロール側に集電体21が供給される。Bロール及びCロールでこれらを押圧する。これにより集電体21の表面28a上に活物質層22の第一層24の側を貼り付ける。周速比(C/B)は1.2〜1.6でもよく、例えば1.3、1.4及び1.5のいずれかでもよい。活物質層22は集電体21上に担持される。活物質層22及び集電体21からなる負極をロール上で搬送する。表面28a上に形成された活物質層22から揮発成分を除去してもよい。揮発成分を除去した後、LTO粒子の浸透の深さは5μm以上であることが好ましい。以上により少なくとも片側に活物質層を有する電極シート状の負極が形成される。 As shown in FIG. 5, the B roll and the C roll face each other. The active material layer 22 is supplied to the B roll side, and the current collector 21 is supplied to the C roll side. Press them with the B roll and the C roll. As a result, the side of the first layer 24 of the active material layer 22 is attached onto the surface 28a of the current collector 21. The peripheral speed ratio (C / B) may be 1.2 to 1.6, for example, any of 1.3, 1.4 and 1.5. The active material layer 22 is supported on the current collector 21. The negative electrode composed of the active material layer 22 and the current collector 21 is conveyed on a roll. The volatile components may be removed from the active material layer 22 formed on the surface 28a. After removing the volatile components, the penetration depth of the LTO particles is preferably 5 μm or more. As described above, an electrode sheet-like negative electrode having an active material layer on at least one side is formed.

図5において、第一層24及び第二層27を含めた活物質層全体の固形分の組成比(wt%)を合材組成と称する。合剤組成は造粒体Ga及び造粒体Gbのそれぞれの組成を反映する。造粒体Gaの供給速度と造粒体Gbの供給速度のバランスを変えることで第二層27の層厚をコントロールすることが出来る。 In FIG. 5, the composition ratio (wt%) of the solid content of the entire active material layer including the first layer 24 and the second layer 27 is referred to as a mixture composition. The mixture composition reflects the respective compositions of the granulated body Ga and the granulated body Gb. The layer thickness of the second layer 27 can be controlled by changing the balance between the supply rate of the granulated body Ga and the supply rate of the granulated body Gb.

図5において、造粒体Ga/造粒体Gbの供給速度比(重量比)を96.7/3.3〜93.7/6.2としてもよい。かかる重量比は96/4、95/5及び94/6のいずれかとしてもよい。合材組成における炭素材料粒子/LTO粒子の供給速度比(重量比)を94.9/3.2〜91.9/6.1としてもよい。かかる重量比は94/4、93/5及び92/6のいずれかとしてもよい。 In FIG. 5, the supply rate ratio (weight ratio) of the granulated body Ga / granulated body Gb may be 96.7 / 3.3 to 93.7 / 6.2. The weight ratio may be any of 96/4, 95/5 and 94/6. The supply rate ratio (weight ratio) of the carbon material particles / LTO particles in the mixture composition may be 94.9 / 3.2 to 91.9 / 6.1. The weight ratio may be any of 94/4, 93/5 and 92/6.

造粒体Ga及び造粒体Gbの供給速度はそれぞれ50g/min〜500g/minとすることが出来る。この時Aロール及びBロールの周速はそれぞれ60mm/sec〜90mm/secとすることが出来る。 The supply rates of the granulated body Ga and the granulated body Gb can be set to 50 g / min to 500 g / min, respectively. At this time, the peripheral speeds of the A roll and the B roll can be set to 60 mm / sec to 90 mm / sec, respectively.

図5において、Bロール及びCロールの間隔と集電体21の厚さとに基づいて活物質層22の層厚を決定してもよい。集電体21の厚さは5〜20μmとしてもよく、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18及び19μmのいずれかとしてもよい。 In FIG. 5, the layer thickness of the active material layer 22 may be determined based on the distance between the B rolls and the C rolls and the thickness of the current collector 21. The thickness of the current collector 21 may be 5 to 20 μm, or may be any of 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 and 19 μm.

図5においてBロール及びCロールの間隔の大きさから集電体21の厚さを差し引いた値は、Aロール及びBロールの間隔よりも小さい。Bロール及びCロールの間隔は10μm以上、150μm未満としてもよい。Bロール及びCロールの間隔は20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130及び140μmのいずれかとしてもよい。 In FIG. 5, the value obtained by subtracting the thickness of the current collector 21 from the size of the interval between the B rolls and the C rolls is smaller than the interval between the A rolls and the B rolls. The interval between the B roll and the C roll may be 10 μm or more and less than 150 μm. The interval between the B roll and the C roll may be any of 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130 and 140 μm.

図5において、さらにAロール、Bロール及びCロールと同等のロール群を用いて集電体21の表面28b上に活物質層を形成してもよい。さらに表面28b上の活物質層から揮発成分を除去することで目的の電極シート状の負極を得てもよい。表面28b上及び表面28b上のぞれぞれの活物質層22から同時に揮発成分を除去してもよい。負極が最後に通過するBロール及びCロールの間隔と集電体の厚さとに基づいて表面28b上及び表面28b上のそれぞれの活物質層22の層厚を決定してもよい。 In FIG. 5, an active material layer may be further formed on the surface 28b of the current collector 21 by using a roll group equivalent to the A roll, the B roll, and the C roll. Further, the target electrode sheet-shaped negative electrode may be obtained by removing the volatile component from the active material layer on the surface 28b. The volatile components may be simultaneously removed from the active material layer 22 on the surface 28b and each on the surface 28b. The layer thickness of each active material layer 22 on the surface 28b and on the surface 28b may be determined based on the distance between the B roll and the C roll through which the negative electrode passes last and the thickness of the current collector.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit.

例1〜14において表1に従い負極を作製した。 Negative electrodes were prepared according to Table 1 in Examples 1 to 14.

Figure 0006957333
Figure 0006957333

表1中、造粒体Gaの欄は黒鉛層を形成するための造粒粒子の固形成分中の組成を表す。造粒粒子にモイスチャー(湿り気)を与えるための揮発成分として水を使用した。固形分率の欄は水を含む造粒粒子成分全体に対する固形成分の比率を重量比で表したものである。かかる固形分率を本明細書における造粒体Gaの固形分率の定義としてもよい。スラリー合剤などに比べて本実施例の造粒粒子では揮発成分よりも固形成分が優位である。CMCはカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩を表す。SBRはスチレンブタジエンゴムを表す。 In Table 1, the column of granulated body Ga represents the composition in the solid component of the granulated particles for forming the graphite layer. Water was used as a volatile component to give the granulated particles moisture. The solid content column shows the ratio of the solid component to the entire granulated particle component including water as a weight ratio. Such a solid content may be defined as the solid content of the granulated body Ga in the present specification. The solid component is superior to the volatile component in the granulated particles of this example as compared with the slurry mixture and the like. CMC represents the sodium salt of carboxymethyl cellulose. SBR represents styrene-butadiene rubber.

表1中、黒鉛アスペクト比は黒鉛の一次粒子を細長い楕円体で近似した場合の長径/短径の比を表す。かかるアスペクト比は(最大長径)/(最大長径に直交する幅)で定義される。アスペクト比が小さい粒子ほど球に近い形状を有する。黒鉛の一次粒子とは造粒体Gaの形成前の黒鉛の一次粒子のことを表す。 In Table 1, the graphite aspect ratio represents the major / minor axis ratio when the primary graphite particles are approximated by an elongated ellipsoid. Such an aspect ratio is defined by (maximum major axis) / (width orthogonal to maximum major axis). Particles with a smaller aspect ratio have a shape closer to a sphere. The graphite primary particles represent the graphite primary particles before the formation of the granulated body Ga.

各例において黒鉛粒子の最大長径は個々の粒子ごとに画像解析法で測定された、いわゆるFeret(フェレー)径として得られたものとする。短径すなわち最大長径に直交する幅も同様にFeret径として得られたものとする。例1において黒鉛粒子のアスペクト比は個数平均値である。他の例において同様である。上記の通り測定することで得られる黒鉛粒子のアスペクト比を本明細書における黒鉛粒子のアスペクト比として定義してもよい。またかかるアスペクト比の定義は他の炭素材料からなる炭素材料粒子にも応用できる。 In each example, the maximum major axis of the graphite particles is assumed to be obtained as the so-called Feret diameter measured by an image analysis method for each individual particle. It is assumed that the width orthogonal to the minor axis, that is, the maximum major axis is also obtained as the Feret diameter. In Example 1, the aspect ratio of the graphite particles is the average number. The same is true in other examples. The aspect ratio of the graphite particles obtained by measuring as described above may be defined as the aspect ratio of the graphite particles in the present specification. The definition of the aspect ratio can also be applied to carbon material particles made of other carbon materials.

各例において黒鉛粒子の一次粒子の平均粒子径は個々の粒子ごとにレーザー回折散乱法で測定された面積円相当径の算術平均径である。また平均粒子径は体積平均径である。上記の通り測定することで得られる黒鉛粒子の一次粒子の平均粒子径を本明細書における黒鉛粒子の一次粒子径として定義してもよい。またかかる平均粒子径の定義は他の炭素材料からなる炭素材料粒子にも応用できる。 In each example, the average particle diameter of the primary particles of the graphite particles is the arithmetic mean diameter of the area circle equivalent diameter measured by the laser diffraction scattering method for each individual particle. The average particle size is the volume average diameter. The average particle size of the primary particles of the graphite particles obtained by the measurement as described above may be defined as the primary particle size of the graphite particles in the present specification. The definition of the average particle size can also be applied to carbon material particles made of other carbon materials.

各例において黒鉛粒子の一次粒子の平均粒子径は以下の通りであった。例1において平均粒子径は15μmであった。例9において平均粒子径は11μmであった。例10において平均粒子径は15μmであった。例11において平均粒子径は17μmであった。他の例において平均粒子径は例1と同様であった。 In each example, the average particle size of the primary particles of the graphite particles was as follows. In Example 1, the average particle size was 15 μm. In Example 9, the average particle size was 11 μm. In Example 10, the average particle size was 15 μm. In Example 11, the average particle size was 17 μm. In the other examples, the average particle size was the same as in Example 1.

表1中、造粒体Gbの欄はLTO層を形成するための造粒粒子の固形成分中の組成を表す。造粒粒子にモイスチャーを与えるための揮発成分として水を使用した。固形分率の欄は水を含む造粒粒子成分全体に対する固形成分の比率を重量比で表したものである。かかる固形分率を本明細書における造粒体Gbの固形分率の定義としてもよい。スラリー合剤などに比べて本実施例の造粒粒子では揮発成分よりも固形成分が優位である。LTOは化学式でLiTi12と表される。アクリルは(CHCHCOOX)を表す。ここでXはNa或いはLiを表す。LTO一次粒子径とは造粒体Gbの形成前のLTO粒子の一次粒子の粒子径のことを表す。 In Table 1, the column of the granulated body Gb represents the composition in the solid component of the granulated particles for forming the LTO layer. Water was used as a volatile component to moisturize the granulated particles. The solid content column shows the ratio of the solid component to the entire granulated particle component including water as a weight ratio. Such solid content may be defined in the present specification as the solid content of the granulated product Gb. The solid component is superior to the volatile component in the granulated particles of this example as compared with the slurry mixture and the like. LTO is represented by the chemical formula Li 4 Ti 5 O 12. Acrylic represents (CH 2 CHCOOX) n . Here, X represents Na or Li. The LTO primary particle size represents the particle size of the primary particles of the LTO particles before the formation of the granulated body Gb.

各例においてLTO一次粒子径は個々の粒子ごとにレーザー回折散乱法で測定されたものの平均である。LTO一次粒子径は体積球相当径;有効径いわゆる遠心沈降法やレーザー回折散乱法で得られるものである。LTO一次粒子径は算術平均径であるとともに体積平均径である。上記の通り測定することで得られるLTO一次粒子径を本明細書におけるLTO粒子の一次粒子径として定義してもよい。 In each example, the LTO primary particle size is the average of the individual particles measured by the laser diffraction / scattering method. The LTO primary particle diameter is the diameter equivalent to a volume sphere; the effective diameter is obtained by the so-called centrifugal sedimentation method or the laser diffraction / scattering method. The LTO primary particle size is an arithmetic mean diameter and a volume average diameter. The LTO primary particle size obtained by measuring as described above may be defined as the primary particle size of the LTO particles in the present specification.

SBRの粒子はLTO一次粒子径と同様に測定された。SBRの平均粒子径は100μmであった。各例においてこれらの数値は共通である。CMC及びアクリルは溶解系バインダーであるため粒径は任意に設定できる。 SBR particles were measured in the same manner as the LTO primary particle size. The average particle size of SBR was 100 μm. These numbers are common in each example. Since CMC and acrylic are soluble binders, the particle size can be set arbitrarily.

表1中、合材組成の欄は黒鉛層及びLTO層を含めた活物質層全体の固形分の組成比(wt%)を表す。 In Table 1, the column of the mixture composition shows the composition ratio (wt%) of the solid content of the entire active material layer including the graphite layer and the LTO layer.

表1中、ロールGAPの欄は、図5に示すAロール及びBロールの間の間隔(A−B)と、Bロール及びCロールの間の間隔(B−C)を示す。(B−C)は(A−B)よりも狭くなっているので活物質層22を集電体21に貼り付けることが出来る。集電体21として用いた金属箔の材料は銅であり、その厚さは10μmであった。周速比の欄は、各ロールの外周における周速すなわち搬送の速度の比を表す。 In Table 1, the column of roll GAP shows the distance between the A roll and the B roll (AB) and the distance between the B roll and the C roll (BC) shown in FIG. Since (BC) is narrower than (AB), the active material layer 22 can be attached to the current collector 21. The material of the metal foil used as the current collector 21 was copper, and its thickness was 10 μm. The peripheral speed ratio column represents the peripheral speed, that is, the ratio of the transport speeds on the outer circumference of each roll.

表1中、工法の欄は次のことを表す。例1及び例3〜14に関して「造粒」は造粒体法を表す。例2に関して塗布はスラリー塗布を表す。 In Table 1, the column of construction method shows the following. With respect to Examples 1 and 3-14, "granulation" represents a granulation method. With respect to Example 2, coating represents slurry coating.

[例1〜2:造粒体法によるバインダーの偏析のコントロール] [Examples 1 and 2: Control of segregation of binder by granulation method]

例1において、図5に示すような造粒体Ga及び造粒体Gbを表1に示す組成にしたがい混合し作製した。本例では一般に入手可能な造粒型のフードプロセッサーを使用した。次に図5に示すようなAロール及びBロールを用いて、黒鉛層すなわち第一層24及びLTO層すなわち第二層27からなる活物質層22を形成した。Aロールの周速65mm/secに対して造粒体Gaの供給速度は150g/minとした。Bロールの周速78mm/secに対して造粒体Gbの供給速度は100g/minとした。 In Example 1, the granulated body Ga and the granulated body Gb as shown in FIG. 5 were mixed according to the composition shown in Table 1. In this example, a commonly available granulated food processor was used. Next, using A roll and B roll as shown in FIG. 5, an active material layer 22 composed of a graphite layer, that is, a first layer 24 and an LTO layer, that is, a second layer 27 was formed. The supply speed of the granulated body Ga was set to 150 g / min with respect to the peripheral speed of the A roll of 65 mm / sec. The supply speed of the granulated body Gb was set to 100 g / min with respect to the peripheral speed of the B roll of 78 mm / sec.

さらに図5に示すような集電体21に貼り付けられた活物質層22を大気圧下、温度90℃、時間10分の条件で加熱することで活物質層22から水を除去した。水を除去後に所定の大きさにロール成形品をカットし負極を得た。 Further, water was removed from the active material layer 22 by heating the active material layer 22 attached to the current collector 21 as shown in FIG. 5 under atmospheric pressure, a temperature of 90 ° C., and a time of 10 minutes. After removing the water, the roll-molded product was cut to a predetermined size to obtain a negative electrode.

例2において、集電体上に黒鉛粒子等を含有するスラリーを塗布することで黒鉛層を形成した。さらに黒鉛層上にLTO粒子等を含有するスラリーを塗布することでLTO層を形成した。 In Example 2, a graphite layer was formed by applying a slurry containing graphite particles or the like on the current collector. Further, the LTO layer was formed by applying a slurry containing LTO particles or the like on the graphite layer.

図6は例1のように造粒体法で活物質層22を作製するともに揮発成分を除去した後のバインダー35の分布を表す。造粒体法では揮発成分の除去後のバインダー35の分布に特徴がある。スラリー合剤などに比べて本実施例の造粒粒子では揮発成分よりも固形成分が優位である。すなわち、揮発物質である水の除去は速やかに完了する。したがってバインダーの偏析は起こりにくいので活物質層22中でバインダー35の偏りが目立たない。 FIG. 6 shows the distribution of the binder 35 after the active material layer 22 is prepared by the granulation method as in Example 1 and the volatile components are removed. The granulation method is characterized by the distribution of the binder 35 after the removal of the volatile components. The solid component is superior to the volatile component in the granulated particles of this example as compared with the slurry mixture and the like. That is, the removal of water, which is a volatile substance, is completed promptly. Therefore, segregation of the binder is unlikely to occur, and the bias of the binder 35 is not conspicuous in the active material layer 22.

図7は例2のようにスラリー合剤を利用する方法で活物質層92を作製するとともに揮発成分を除去した後のバインダー35の分布を表す。かかる方法では揮発成分をスラリーの分散媒として用いる。スラリーをスムースに塗布するために揮発成分を大量に添加する。このため揮発成分の除去後にバインダー35が偏析する。揮発成分が活物質層92の外表面に移動するのに伴ってバインダー35も活物質層92の表面に向かってマイグレーションする。 FIG. 7 shows the distribution of the binder 35 after the active material layer 92 is prepared and the volatile components are removed by the method using a slurry mixture as in Example 2. In such a method, a volatile component is used as a dispersion medium for the slurry. A large amount of volatile components are added to apply the slurry smoothly. Therefore, the binder 35 segregates after removing the volatile components. As the volatile components move to the outer surface of the active material layer 92, the binder 35 also migrates toward the surface of the active material layer 92.

ここで図6及び7に示すように活物質層の表面からの一定の深さL1までの領域を考慮する。深さL1の範囲には第二層たるLTO層の全体が含まれている。L2は活物質層の厚さである。ここでL1/L2を1/5とする。活物質層中の深さL1までの領域中にはいずれもバインダーが存在している。また当該領域中の活物質粒子間にはバインダーが存在している。これにはLTO粒子間、黒鉛粒子間、及びLTO粒子−黒鉛粒子間が含まれる。L1の領域におけるバインダー占有率は例1と例2との間で異なるものとなった。 Here, as shown in FIGS. 6 and 7, the region from the surface of the active material layer to a certain depth L1 is considered. The range of depth L1 includes the entire LTO layer, which is the second layer. L2 is the thickness of the active material layer. Here, L1 / L2 is set to 1/5. Binders are present in all the regions up to the depth L1 in the active material layer. In addition, a binder exists between the active material particles in the region. This includes between LTO particles, between graphite particles, and between LTO particles and graphite particles. The binder occupancy in the region of L1 was different between Example 1 and Example 2.

図8には各例におけるバインダー占有率が表されている。例1では活物質層の断面において深さL1までの領域に占めるバインダーの面積比、すなわちバインダー占有率は10%以下となった。なお造粒体法に依拠する例1では、バインダーの偏析が全く起きていないことを表すわけではない。すなわち深さL1までの領域中のバインダーには揮発成分の除去にともなって深さL1よりも深い領域からマイグレーションしてきたバインダーがいくらか含まれていると考えられる。しかしながらその割合は特に例2に比べて少ないと考えられる。 FIG. 8 shows the binder occupancy in each example. In Example 1, the area ratio of the binder to the region up to the depth L1 in the cross section of the active material layer, that is, the binder occupancy was 10% or less. Note that Example 1, which relies on the granulation method, does not mean that segregation of the binder has not occurred at all. That is, it is considered that the binder in the region up to the depth L1 contains some binder that has migrated from the region deeper than the depth L1 due to the removal of the volatile component. However, the ratio is considered to be particularly small as compared with Example 2.

図8に示すように例2では活物質層の断面において深さL1までの領域に占めるバインダーの面積比、すなわちバインダー占有率は10%以上となった。これは深さL1までの領域中のバインダーには揮発成分の除去にともなって深さL1よりも深い領域からマイグレーションしてきたバインダーが大量に含まれていることによると考えられる。 As shown in FIG. 8, in Example 2, the area ratio of the binder to the region up to the depth L1 in the cross section of the active material layer, that is, the binder occupancy rate was 10% or more. It is considered that this is because the binder in the region up to the depth L1 contains a large amount of the binder that has migrated from the region deeper than the depth L1 due to the removal of the volatile component.

造粒体法では造粒体Ga中のバインダー/黒鉛比を高めることで、黒鉛の密度を下げることも出来る。この場合、黒鉛層へのLTO粒子の浸透を促すことができる。造粒体法ではこのようにバインダーの量を増やした場合でも、造粒体Ga中の揮発成分を減らすことでバインダーのマイグレーションを抑えることが出来る。 In the granulation method, the density of graphite can be reduced by increasing the binder / graphite ratio in the granulation Ga. In this case, the penetration of LTO particles into the graphite layer can be promoted. In the granulation method, even when the amount of the binder is increased in this way, the migration of the binder can be suppressed by reducing the volatile components in the granulation Ga.

バインダーの偏析を抑制することで、内部抵抗を低減することや電流分布の均一化により優れたサイクル特性を発現することといった良い効果の得られることが期待される。 By suppressing the segregation of the binder, it is expected that good effects such as reduction of internal resistance and expression of excellent cycle characteristics by making the current distribution uniform can be obtained.

[参考例:特許文献2] [Reference example: Patent Document 2]

特許文献2に記載のような製造方法によっても、黒鉛層に対するLTO粒子の浸透が得られる場合がある。しかしながら特許文献2ではスラリーを用いて負極を作製している。スラリーからは溶媒又は分散媒の除去が必要なため、特許文献2の負極でも本願の図7に示すようなバインダーの偏析が起こっていると考えられる。 Permeation of LTO particles into the graphite layer may also be obtained by the production method as described in Patent Document 2. However, in Patent Document 2, a negative electrode is manufactured using a slurry. Since it is necessary to remove the solvent or the dispersion medium from the slurry, it is considered that segregation of the binder as shown in FIG. 7 of the present application occurs even in the negative electrode of Patent Document 2.

[例3〜5:浸透深さがセルの発熱量に与える影響] [Examples 3 to 5: Effect of penetration depth on cell calorific value]

例1と同様に例3〜5の負極を作製した。ただし、例3においてロールGAP(A−B)を広めの115μmとした。例4においては例1と同様にロールGAP(A−B)を105μmとした。また例5においてロールGAP(A−B)を狭めの95μmとした。 The negative electrodes of Examples 3 to 5 were prepared in the same manner as in Example 1. However, in Example 3, the roll GAP (AB) was set to a wide 115 μm. In Example 4, the roll GAP (AB) was set to 105 μm as in Example 1. Further, in Example 5, the roll GAP (AB) was narrowed to 95 μm.

図9には各例におけるLTO粒子の浸透深さと発熱量が表されている。例3ではLTO粒子の浸透深さが2μmであった。例4では5μmであった。例5では7μmであった。ロールGAPが小さいほどLTO粒子の浸透深さは大きかった。 FIG. 9 shows the penetration depth and calorific value of the LTO particles in each example. In Example 3, the penetration depth of the LTO particles was 2 μm. In Example 4, it was 5 μm. In Example 5, it was 7 μm. The smaller the roll GAP, the greater the penetration depth of the LTO particles.

本明細書におけるLTO粒子の浸透の深さとして定義してもよい。ここでLTO粒子の浸透深さとは、活物質層の断面を画像解析することで得られる平均値である。図3で説明するならば、浸透部25においてLTO粒子26の浸透のしている深さ、すなわち第二層27からの距離の平均値を特定することになる。図3では浸透部25の高さは一定のものとして模式的に表しているが、実際の浸透深さは画像中の位置ごとにバラつきがある。本実施例では黒鉛層24における黒鉛粒子上端から、浸透しているLTO粒子26までの距離の最大値を測長のように算出して浸透深さの平均を得た。上記の通り測定することで得られるLTO粒子の浸透深さを本明細書におけるLTO粒子の浸透深さとして定義してもよい。 It may be defined as the depth of penetration of LTO particles in the present specification. Here, the penetration depth of the LTO particles is an average value obtained by image analysis of the cross section of the active material layer. Explaining with reference to FIG. 3, the permeation depth of the LTO particles 26 in the permeation portion 25, that is, the average value of the distances from the second layer 27 is specified. In FIG. 3, the height of the penetrating portion 25 is schematically shown as being constant, but the actual penetrating depth varies depending on the position in the image. In this example, the maximum value of the distance from the upper end of the graphite particles in the graphite layer 24 to the penetrating LTO particles 26 was calculated like a length measurement to obtain the average penetration depth. The penetration depth of the LTO particles obtained by measuring as described above may be defined as the penetration depth of the LTO particles in the present specification.

さらに正極、セパレータ及び電解液を含むセルの材料を準備して上記負極を有するセルを作製した。正極活物質の材料はニッケルコバルトマンガン酸リチウムとした。正極集電体の材料はアルミニウムとした。電解液は一般的な電解液組成のものを使用できる。本例では1.0MのLiPFEC/DMC/EMCとした。セパレータはポリオレフィン多孔膜とした。セパレータの膜物性は任意に設定できる。公知の方法に従いセルを活性化した。以下の例において同様である Further, a cell material containing a positive electrode, a separator and an electrolytic solution was prepared to prepare a cell having the negative electrode. The material of the positive electrode active material was lithium nickel cobalt manganate. The material of the positive electrode current collector was aluminum. As the electrolytic solution, one having a general electrolytic solution composition can be used. In this example, 1.0 M LiPF 6 EC / DMC / EMC was used. The separator was a porous polyolefin membrane. The physical characteristics of the film of the separator can be set arbitrarily. The cell was activated according to a known method. The same is true in the following example

発熱量を測定するにあたり25℃、SOC100%まで充電した状態でニードルを電極体中央に貫通させるという条件下でセルを使用した。セルの発熱量を短絡時にセルに流れた電流値Iと内部抵抗Rより、I×Rにより算出で測定した。 In measuring the calorific value, the cell was used under the condition that the needle was passed through the center of the electrode body in a state of being charged to 25 ° C. and SOC 100%. The calorific value of the cell was measured by calculating I 2 × R from the current value I flowing in the cell at the time of short circuit and the internal resistance R.

図9に示すようにLTO粒子の浸透深さが5μm以上となることで、セルの発熱量を0.25J以下に抑えることが出来た。セルの発熱量を抑制できたことに対する解釈の一つは、導電性異物によるものであると考えられる。 As shown in FIG. 9, when the penetration depth of the LTO particles was 5 μm or more, the calorific value of the cell could be suppressed to 0.25 J or less. One of the interpretations of the ability to suppress the calorific value of the cell is thought to be due to the conductive foreign matter.

図4に示すように導電性の異物29が活物質層22に侵入した場合を考える。この場合、異物29にLTO粒子26が、浸透部25内のLTO粒子26も含めて追従する。したがって内部短絡による発熱を抑制できる。LTO粒子の浸透深さが不十分な場合、かかる追従性が低下する可能性がある。かかる解釈は本願発明の範囲を限定する意図を有しない。かかる解釈の開示は当業者の技術的理解を助けるためのものである。 Consider the case where the conductive foreign matter 29 has invaded the active material layer 22 as shown in FIG. In this case, the LTO particles 26 follow the foreign matter 29 including the LTO particles 26 in the penetrating portion 25. Therefore, heat generation due to an internal short circuit can be suppressed. If the penetration depth of the LTO particles is insufficient, such followability may decrease. Such an interpretation is not intended to limit the scope of the invention of the present application. Disclosure of such interpretations is to aid the technical understanding of those skilled in the art.

[例6〜8:LTO一次粒子径が入力特性に与える影響] [Examples 6 to 8: Effect of LTO primary particle size on input characteristics]

例1と同様に例6〜8の負極を作製した。ただし、例6においてLTO一次粒子径を0.2μmとした。例7においては0.5μmとした。また例11においては1.0μmとした。セルを作製するとともにその容量維持率を測定した。 The negative electrodes of Examples 6 to 8 were prepared in the same manner as in Example 1. However, in Example 6, the LTO primary particle size was set to 0.2 μm. In Example 7, it was set to 0.5 μm. Further, in Example 11, it was set to 1.0 μm. A cell was prepared and its capacity retention rate was measured.

各例の容量維持率を図10のグラフに表す。縦軸に示す容量維持率は(300サイクルの充放電後のセルの放電容量(mAh))/(活性化直後のセルの放電容量(mAh))で表される。横軸は充電レートをCレートで表す。Cレートの基準は活性化直後のセルの放電容量である。グラフ中のCレートはそれぞれ、小さい方から順に1C、2C、3C、4C及び5Cである。なお放電レートはそれぞれ1Cであった。 The capacity retention rate of each example is shown in the graph of FIG. The capacity retention rate shown on the vertical axis is represented by (discharge capacity (mAh) of the cell after charging / discharging for 300 cycles) / (discharge capacity (mAh) of the cell immediately after activation). The horizontal axis represents the charging rate in C rate. The standard of C rate is the discharge capacity of the cell immediately after activation. The C rates in the graph are 1C, 2C, 3C, 4C and 5C, respectively, in ascending order. The discharge rate was 1C, respectively.

図10に示すようにLTO一次粒子径を0.5以下とすることで、Cレートに依らず300回充放電後の容量維持率を85%以上とすることが出来た。LTO一次粒子径を1.0μmとした場合は、充放電速度が高い範囲(3C〜5C)での300回充放電後の容量維持率が85%を下回った。LTO一次粒子径が0.5μm以下であればセルの入力特性を高められる。 By setting the LTO primary particle size to 0.5 or less as shown in FIG. 10, the capacity retention rate after charging and discharging 300 times could be set to 85% or more regardless of the C rate. When the LTO primary particle size was 1.0 μm, the capacity retention rate after 300 charge / discharge in the high charge / discharge rate range (3C to 5C) was less than 85%. If the LTO primary particle size is 0.5 μm or less, the input characteristics of the cell can be enhanced.

[補足例:300サイクル以降の容量維持率] [Supplementary example: Capacity maintenance rate after 300 cycles]

各補足例における容量維持率を図11に表す。300サイクル以降のセルの容量維持率を調べた。楕円は補足例15を三角形は補足例16を表す。補足例15の負極ではLTO一次粒子径が0.5μmであった。他の条件は例1と同様とした。補足例16の負極ではLTO粒子を用いなかった。すなわち黒鉛層しかない負極とした。補足例16の負極も造粒体法で作成した。すなわちLTO粒子を含む造粒体Gbは用いずに造粒体Gaだけで活物質層を形成した(図5)。造粒体Gaの組成は例1と同一である。 The capacity retention rate in each supplementary example is shown in FIG. The capacity retention rate of cells after 300 cycles was investigated. The ellipse represents Supplementary Example 15 and the triangle represents Supplementary Example 16. The negative electrode of Supplementary Example 15 had an LTO primary particle size of 0.5 μm. Other conditions were the same as in Example 1. Supplement No LTO particles were used in the negative electrode of Example 16. That is, the negative electrode has only a graphite layer. The negative electrode of Supplementary Example 16 was also prepared by the granulation method. That is, the active material layer was formed only by the granulated body Ga without using the granulated body Gb containing the LTO particles (FIG. 5). The composition of the granulated body Ga is the same as in Example 1.

セルを作製するとともにその容量維持率を測定した。容量維持率の算出は例6〜8と同様に行った。充電レートを3Cとした。放電レート1Cとした。Cレートの基準は活性化直後のセルの放電容量である。 A cell was prepared and its capacity retention rate was measured. The capacity retention rate was calculated in the same manner as in Examples 6 to 8. The charging rate was set to 3C. The discharge rate was 1C. The standard of C rate is the discharge capacity of the cell immediately after activation.

図11に示すように補足例16では300サイクル以降、容量維持率が急激に低下した。横軸に平行な一点鎖線は補足例16の300サイクルにおける容量維持率を示す。補足例15では補足例16の300サイクルにおける容量維持率を下回ることが無かった。 As shown in FIG. 11, in Supplementary Example 16, the capacity retention rate sharply decreased after 300 cycles. The alternate long and short dash line parallel to the horizontal axis shows the capacity retention rate in 300 cycles of Supplementary Example 16. In Supplementary Example 15, the capacity retention rate in 300 cycles of Supplementary Example 16 was not lower than that of Supplementary Example 16.

補足例16のセルでは活物質層の表層にLTO層が配置されている点が補足例15と異なる。上記結果の一つの解釈としてLTO層がCロールによってロール成形品に負荷されるせん断応力を軽減するものと考えられる。せん断応力の軽減により、黒鉛層の表面潰れによる入力特性の悪化を抑制すると考えられる。したがって補足例15の負極は補足例16の負極に比べて析出耐性に優れると考えられる。ここで析出耐性とは高電流負荷時の容量劣化の度合を表す。 The cell of Supplementary Example 16 is different from Supplementary Example 15 in that the LTO layer is arranged on the surface layer of the active material layer. As one interpretation of the above result, it is considered that the LTO layer reduces the shear stress applied to the roll molded product by the C roll. It is considered that the reduction of the shear stress suppresses the deterioration of the input characteristics due to the surface collapse of the graphite layer. Therefore, it is considered that the negative electrode of Supplementary Example 15 is superior in precipitation resistance to the negative electrode of Supplementary Example 16. Here, the precipitation resistance represents the degree of capacity deterioration under a high current load.

[例9〜11:黒鉛粒子のアスペクト比が黒鉛粒子間の距離に与える影響] [Examples 9 to 11: Effect of aspect ratio of graphite particles on distance between graphite particles]

例1と同様に例9〜11の負極を作製した。ただし、例9において黒鉛粒子のアスペクト比を1.1とした。例10においては1.5とした。また例11において2.5とした。なお例9〜11の黒鉛粒子の一次粒子の平均粒子径は上述の通り11〜17μmである。 The negative electrodes of Examples 9 to 11 were prepared in the same manner as in Example 1. However, in Example 9, the aspect ratio of the graphite particles was set to 1.1. In Example 10, it was set to 1.5. In Example 11, it was set to 2.5. The average particle size of the primary particles of the graphite particles of Examples 9 to 11 is 11 to 17 μm as described above.

図12のグラフの縦軸に示す粒子間距離は黒鉛粒子間の距離である。かかる距離は極板の断面SEM像より隣接する黒鉛粒子間距離の最小値を測長し、100点を平均した値として得た。 The inter-particle distance shown on the vertical axis of the graph of FIG. 12 is the distance between graphite particles. Such a distance was obtained by measuring the minimum value of the distance between adjacent graphite particles from the cross-sectional SEM image of the electrode plate and averaging 100 points.

図12に示すようにアスペクト比を1.5以上とすることで、粒子間距離を0.5μm以上とすることが出来た。なお黒鉛粒子の平均粒子径は上述の通り15μm〜17μmの範囲にある。かかる場合、粒子間距離が0.5μm以上であれば一次粒子径が0.5μm以下であるLTO粒子の浸透に適した黒鉛層が得られる。 By setting the aspect ratio to 1.5 or more as shown in FIG. 12, the interparticle distance could be set to 0.5 μm or more. The average particle size of the graphite particles is in the range of 15 μm to 17 μm as described above. In such a case, if the distance between the particles is 0.5 μm or more, a graphite layer suitable for permeation of LTO particles having a primary particle size of 0.5 μm or less can be obtained.

[例12〜14:LTO層の層厚がセル抵抗に与える影響] [Examples 12 to 14: Effect of LTO layer thickness on cell resistance]

例1と同様に例12〜14の負極を作製した。ただし、相対的に造粒体Gaの供給速度を小さくするとともに、造粒体Gbの供給速度を大きくした。あるいは相対的に造粒体Gaの供給速度を大きくするとともに、造粒体Gbの供給速度を小さくした。すなわち表1に示されるように例12では合材組成におけるLTO粒子の割合を3.2wt%とし、黒鉛粒子の割合94.9wt%とした。例13では6.1wt%とし、黒鉛粒子の割合91.9wt%とした。例14では11.5%とし、黒鉛粒子の割合86.5wt%とした。バインダーの割合は表1の通りである。 The negative electrodes of Examples 12 to 14 were prepared in the same manner as in Example 1. However, the supply rate of the granulated body Ga was relatively reduced, and the supply rate of the granulated body Gb was increased. Alternatively, the supply rate of the granulated body Ga was relatively increased, and the supply rate of the granulated body Gb was decreased. That is, as shown in Table 1, in Example 12, the ratio of LTO particles in the mixture composition was 3.2 wt%, and the ratio of graphite particles was 94.9 wt%. In Example 13, it was 6.1 wt%, and the ratio of graphite particles was 91.9 wt%. In Example 14, it was set to 11.5%, and the ratio of graphite particles was set to 86.5 wt%. The proportions of the binder are shown in Table 1.

負極中のLTO層の層厚は揮発成分の乾燥後に測定した。測定は次の通り行った。極板の断面SEM像より黒鉛層上端粒子からLTO層上端粒子まで距離を測長し、100点平均した。上記の通り測定することで得られるLTO層の層厚を本明細書における第一層の層厚として定義してもよい。黒鉛層上端を境に浸透部とLTO層に分けた場合に、LTO層厚相当の部分が極間距離となる。このことはつまり、層厚相当の部分がセル抵抗に影響することに基づいている。 The layer thickness of the LTO layer in the negative electrode was measured after the volatile components were dried. The measurement was performed as follows. The distance from the upper end particles of the graphite layer to the upper end particles of the LTO layer was measured from the cross-sectional SEM image of the electrode plate, and 100 points were averaged. The layer thickness of the LTO layer obtained by measuring as described above may be defined as the layer thickness of the first layer in the present specification. When the permeation portion and the LTO layer are separated with the upper end of the graphite layer as a boundary, the portion corresponding to the LTO layer thickness is the distance between the poles. This is based on the fact that the portion corresponding to the layer thickness affects the cell resistance.

図13には各例におけるセルのIV抵抗を示す。例12ではLTO層の層厚が1μmであった。例13ではLTO層の層厚が5μmであった。例14では10μmであった。合剤組成において黒鉛粒子の割合を小さくするとともに、LTO粒子の割合を大きくすることで層厚をコントロールすることが出来た。 FIG. 13 shows the IV resistance of the cell in each example. In Example 12, the layer thickness of the LTO layer was 1 μm. In Example 13, the layer thickness of the LTO layer was 5 μm. In Example 14, it was 10 μm. The layer thickness could be controlled by reducing the proportion of graphite particles and increasing the proportion of LTO particles in the mixture composition.

図13の縦軸はセルのIV抵抗の相対値を示す。IV抵抗は25℃、SOC50%、10sec放電した際の電圧降下量を放電電流値で除した値とすることで測定した。横軸に平行な一点鎖線はLTO層がないセルにおけるIV抵抗を示す(補足例16参照)。 The vertical axis of FIG. 13 shows the relative value of the IV resistance of the cell. The IV resistance was measured by dividing the amount of voltage drop when discharging at 25 ° C., SOC 50%, and 10 seconds by the discharge current value. The alternate long and short dash line parallel to the horizontal axis indicates the IV resistance in the cell without the LTO layer (see Supplementary Example 16).

図13に示すようにLTO層の層厚を5μm以下とすることで、LTO層がないセルに比べてIV抵抗を小さくすることができた。ただし、LTO層の層厚が小さくなり過ぎると活物質層上でLTO層が形成されない場所、いわゆる欠点が増加する。このため、LTO層の層厚は1μm以上とすることが好ましい。 By setting the layer thickness of the LTO layer to 5 μm or less as shown in FIG. 13, the IV resistance could be reduced as compared with the cell without the LTO layer. However, if the layer thickness of the LTO layer becomes too small, a place where the LTO layer is not formed on the active material layer, that is, a so-called defect increases. Therefore, the layer thickness of the LTO layer is preferably 1 μm or more.

20 負極、 21 集電体、 22 活物質層、 23 炭素材料粒子、 24 第一層、 25 浸透部、 26 LTO粒子、 27 第二層、 28a 表面、 28b 表面、 29 異物、 30 製造装置、 35 バインダー、 90 電池用の負極、 92 活物質層、 93 黒鉛粒子、 94 第一層、 95 界面、 96 粒子、 97 第二層、 A Aロール、 B Bロール、 C Cロール、 Ga 造粒体、 Gb 造粒体、 L1 深さ、 L2 深さ 20 Negative electrode, 21 Collector, 22 Active material layer, 23 Carbon material particles, 24 First layer, 25 Penetration part, 26 LTO particles, 27 Second layer, 28a surface, 28b surface, 29 Foreign matter, 30 Manufacturing equipment, 35 Binder, 90 Negative electrode for battery, 92 Active material layer, 93 Graphite particles, 94 First layer, 95 Interface, 96 particles, 97 Second layer, A A roll, BB roll, CC roll, Ga granulation, Gb granulated body, L1 depth, L2 depth

Claims (7)

集電体と第一層及び第二層を有する活物質層とを備え、
前記第一層は活物質として炭素材料粒子を有するとともに前記集電体上に形成され、
前記第二層は活物質としてLTO(チタン酸リチウム)粒子を有するとともに前記第一層上に形成され、
前記LTO粒子が前記第二層から前記第一層に向かって浸透することで、前記第二層は前記第一層に対して食い付いており、
前記LTO粒子の浸透の深さは5μm以上であり、
前記第二層を含むとともに、前記活物質層の厚さの1/5を占める領域を考慮した時、
前記領域中の活物質間にはバインダーが存在しており、
前記活物質層の断面において前記領域に占めるバインダーの面積比は10%以下である、
リチウムイオン二次電池用の負極。
It is provided with a current collector and an active material layer having a first layer and a second layer.
The first layer has carbon material particles as an active material and is formed on the current collector.
The second layer has LTO (lithium titanate) particles as an active material and is formed on the first layer.
As the LTO particles permeate from the second layer toward the first layer, the second layer bites into the first layer.
The depth of penetration of the LTO particles Ri der than 5 [mu] m,
When considering the region including the second layer and occupying 1/5 of the thickness of the active material layer,
Binders are present between the active materials in the region.
Area ratio of the binder occupied in the area in the cross section of the active material layer is Ru der than 10%,
Negative electrode for lithium-ion secondary batteries.
前記活物質層の厚さの1/5を占める前記領域には前記第二層の全体が含まれている、
請求項1に記載の負極。
The region, which occupies 1/5 of the thickness of the active material layer, includes the entire second layer.
The negative electrode according to claim 1.
前記LTO粒子の一次粒子径は0.5μm以下であり、
前記炭素材料粒子の一次粒子の平均粒子径は1μm〜20μmであり、
前記炭素材料粒子の一次粒子のアスペクト比は1.5以上である、
請求項1又は2に記載の負極。
The primary particle size of the LTO particles is 0.5 μm or less.
The average particle size of the primary particles of the carbon material particles is 1 μm to 20 μm.
The aspect ratio of the primary particles of the carbon material particles is 1.5 or more.
The negative electrode according to claim 1 or 2.
前記第二層の層厚は1μm以上、5μm以下であり、
前記LTO粒子の浸透の深さは14μm以下である、
請求項1〜3のいずれかに記載の負極。
The layer thickness of the second layer is 1 μm or more and 5 μm or less.
The penetration depth of the LTO particles is 14 μm or less.
The negative electrode according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4のいずれかに記載の負極を有するリチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery having the negative electrode according to any one of claims 1 to 4. 集電体と、
活物質である炭素材料粒子とバインダーと揮発成分とが互いに混合されてなる造粒体Gaと、
活物質であるLTO(チタン酸リチウム)粒子とバインダーと揮発成分とが互いに混合されてなる造粒体Gbと、
を用いて負極をロール成形する方法であって、
互いに対向するAロール及びBロールの間において、前記Aロール側に前記造粒体Gaを、さらに前記Bロール側に前記造粒体Gbをそれぞれ散布し、
前記Aロール及び前記Bロールでこれらを同時に挟み込んで押圧するともに各造粒体を崩壊させることで前記炭素材料粒子が分散してなる第一層及び前記LTO粒子が分散してなる第二層を同時に形成し、
前記押圧に伴い前記LTO粒子を前記第二層から前記第一層に向かって浸透させることで前記第一層に前記第二層を食い付かせ、
前記第一層及び前記第二層からなる活物質層を前記Bロール上で搬送し、
互いに対向する前記Bロール及びCロールの間の前記Bロール側に前記活物質層を、前記Cロール側に集電体を供給し、
前記Bロール及び前記Cロールでこれらを押圧することで前記集電体に前記活物質層の前記第一層の側を貼り付け、
さらに前記集電体に貼り付けられた前記活物質層から前記揮発成分を除去することで前記負極を乾燥させるところ、
前記乾燥させた負極において、前記LTO粒子の浸透の深さは5μm以上である、
リチウムイオン二次電池用の負極の製造方法。
With the current collector
Granulated body Ga, which is a mixture of carbon material particles, which are active materials, binders, and volatile components,
Granulator Gb formed by mixing LTO (lithium titanate) particles, which are active materials, binders, and volatile components with each other.
It is a method of roll-molding a negative electrode using
Between the A roll and the B roll facing each other, the granulated body Ga is sprayed on the A roll side, and the granulated body Gb is further sprayed on the B roll side.
The first layer in which the carbon material particles are dispersed and the second layer in which the LTO particles are dispersed are formed by simultaneously sandwiching and pressing the A roll and the B roll and collapsing each granulated body. Formed at the same time
By allowing the LTO particles to permeate from the second layer toward the first layer with the pressing, the first layer is made to bite the second layer.
The active material layer composed of the first layer and the second layer is conveyed on the B roll, and the active material layer is conveyed.
The active material layer is supplied to the B roll side between the B rolls and the C rolls facing each other, and the current collector is supplied to the C roll side.
By pressing these with the B roll and the C roll, the side of the first layer of the active material layer is attached to the current collector.
Further, when the negative electrode is dried by removing the volatile component from the active material layer attached to the current collector.
In the dried negative electrode, the penetration depth of the LTO particles is 5 μm or more.
A method for manufacturing a negative electrode for a lithium ion secondary battery.
前記乾燥させた負極において、前記第二層を含むとともに前記活物質層の厚さの1/5を占める領域を考慮した時、
前記領域中の活物質間にはバインダーが存在しており、
前記活物質層の断面において前記領域に占めるバインダーの面積比は10%以下となり、ここで、前記領域中のバインダーには前記揮発成分の除去にともなって前記領域よりも前記集電体に近い領域からマイグレーションしてきたバインダーが含まれていてもよい、
請求項6に記載の負極の製造方法。
When considering the region of the dried negative electrode that includes the second layer and occupies 1/5 of the thickness of the active material layer,
Binders are present between the active materials in the region.
In the cross section of the active material layer, the area ratio of the binder to the region is 10% or less, and here, the binder in the region has a region closer to the current collector than the region due to the removal of the volatile component. May contain binders that have been migrated from,
The method for manufacturing a negative electrode according to claim 6.
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