JP7061454B2 - Resin collector for lithium-ion secondary battery and lithium-ion secondary battery - Google Patents

Resin collector for lithium-ion secondary battery and lithium-ion secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用樹脂集電体及びリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a resin collector for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、小型で高容量な二次電池として、近年様々な用途に多用されており、正極及び負極を構成する集電体として金属箔が用いられ、その表面に活物質層を配置した構造を有しているリチウムイオン二次電池が知られている。なかでも、高出力と軽量化を両立出来るリチウムイオン二次電池として、正極及び負極のそれぞれに樹脂集電体を用い、集電体と活物質層とを直列に積層した双極型リチウムイオン二次電池が知られている(特許文献1等)。 Lithium-ion secondary batteries have been widely used in various applications in recent years as small-sized and high-capacity secondary batteries. Metal foils are used as current collectors constituting positive and negative electrodes, and an active material layer is formed on the surface thereof. Lithium-ion secondary batteries having an arranged structure are known. Among them, as a lithium-ion secondary battery that can achieve both high output and light weight, a resin current collector is used for each of the positive electrode and the negative electrode, and a bipolar lithium-ion secondary battery in which the current collector and the active material layer are laminated in series. Batteries are known (Patent Document 1 etc.).

しかし、特許文献1に記載された双極型リチウムイオン二次電池に用いる樹脂集電体は、活物質層との密着性が不足する場合があり、充放電時の活物質の体積変化や電池全体に衝撃が加わった場合など電池に応力がかかったときに界面に剥離等の欠陥が生じて界面での抵抗値が上昇することでサイクル特性が悪化し、長期の耐久性が得られない場合があるという課題があった。 However, the resin current collector used in the bipolar lithium-ion secondary battery described in Patent Document 1 may lack adhesion to the active material layer, and the volume change of the active material during charging / discharging and the entire battery may occur. When a stress is applied to the battery, such as when an impact is applied to the battery, defects such as peeling may occur at the interface and the resistance value at the interface may increase, resulting in deterioration of cycle characteristics and long-term durability. There was a problem that there was.

特開2012-150905号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-150905

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、優れた長期の信頼性を有するリチウムイオン二次電池を得ることができるリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を提供することを、その目的の一つとしている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a resin current collector for a lithium ion secondary battery capable of obtaining a lithium ion secondary battery having excellent long-term reliability. It is one of the purposes.

本発明者らは、鋭意研究を重ねてきた結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、導電性無孔質樹脂層と、上記導電性無孔質樹脂層上に積層される導電性多孔質樹脂層とからなることを特徴とするリチウムイオン二次電池用樹脂集電体;これを含むリチウムイオン二次電池である。
The present inventors have reached the present invention as a result of repeated diligent research.
That is, the present invention is characterized by comprising a conductive non-porous resin layer and a conductive porous resin layer laminated on the conductive non-porous resin layer, which is a resin collection for a lithium ion secondary battery. Electric body; a lithium ion secondary battery containing this.

本発明によれば、優れた長期の信頼性を有するリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a resin current collector for a lithium ion secondary battery having excellent long-term reliability.

図1は、本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a resin current collector for a lithium ion secondary battery of the present invention. 図2は、本発明のリチウムイオン二次電池を構成する電極の一例を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of electrodes constituting the lithium ion secondary battery of the present invention.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体は、導電性無孔質樹脂層と、上記導電性無孔質樹脂層上に積層される導電性多孔質樹脂層からなる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The resin collector for a lithium ion secondary battery of the present invention comprises a conductive non-porous resin layer and a conductive porous resin layer laminated on the conductive non-porous resin layer.

本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体の構成を、図1を用いて示す。
図1は、本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体の一例を示す模式図である。
図1に示すように、リチウムイオン二次電池用樹脂集電体10は、導電性無孔質樹脂層100と、導電性無孔性樹脂層100上に積層される導電性多孔質樹脂層200とからなる。導電性多孔質樹脂層200は、導電性樹脂繊維210が絡み合った不織布である。
The configuration of the resin current collector for a lithium ion secondary battery of the present invention is shown with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a resin current collector for a lithium ion secondary battery of the present invention.
As shown in FIG. 1, the resin collector 10 for a lithium ion secondary battery has a conductive non-porous resin layer 100 and a conductive porous resin layer 200 laminated on the conductive non-porous resin layer 100. It consists of. The conductive porous resin layer 200 is a non-woven fabric in which conductive resin fibers 210 are entangled.

本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を構成する導電性多孔質樹脂層は、導電性樹脂繊維の織布、不織布又は編物であることが好ましく、該導電性樹脂繊維は第1の導電性フィラーと第1の非導電性樹脂とを含んでなることが好ましい。
一方、本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を構成する導電性無孔質樹脂層は、第2の導電性フィラーと第2の非導電性樹脂とを含んでなることが好ましい。
本明細書においては、導電性樹脂繊維を構成する導電性フィラーを第1の導電性フィラー、導電性無孔質樹脂層を構成する導電性フィラーを第2の導電性フィラーとして区別する。同様に、導電性樹脂繊維を構成する非導電性樹脂を第1の非導電性樹脂とし、導電性無孔質樹脂層を構成する非導電性樹脂を第2の非導電性樹脂として区別する。
第1の導電性フィラーと第2の導電性フィラー、及び、第1の非導電性樹脂と第2の非導電性樹脂は、それぞれ同じであることが好ましい。
The conductive porous resin layer constituting the resin collector for a lithium ion secondary battery of the present invention is preferably a woven fabric, a non-woven fabric or a knitted fabric of conductive resin fibers, and the conductive resin fibers are the first. It preferably contains a conductive filler and a first non-conductive resin.
On the other hand, the conductive non-porous resin layer constituting the resin collector for a lithium ion secondary battery of the present invention preferably contains a second conductive filler and a second non-conductive resin.
In the present specification, the conductive filler constituting the conductive resin fiber is distinguished as the first conductive filler, and the conductive filler constituting the conductive non-porous resin layer is distinguished as the second conductive filler. Similarly, the non-conductive resin constituting the conductive resin fiber is referred to as the first non-conductive resin, and the non-conductive resin constituting the conductive non-porous resin layer is distinguished as the second non-conductive resin.
It is preferable that the first conductive filler and the second conductive filler, and the first non-conductive resin and the second non-conductive resin are the same, respectively.

まず、本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を構成する導電性多孔質樹脂層について説明する。 First, a conductive porous resin layer constituting the resin current collector for a lithium ion secondary battery of the present invention will be described.

本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を構成する導電性多孔質樹脂層は、リチウムイオン二次電池において活物質層側に配置される。
導電性多孔質樹脂層を活物質層側に配置することによって、導電性多孔質樹脂層上に活物質層を配置することができる。導電性多孔質樹脂層上に活物質層が配置されると、活物質層を構成する活物質の一部が導電性多孔質樹脂層の細孔や空隙に侵入するため、集電体と活物質層との接触性が向上し、活物質層の集電体表面からの剥離が起こりにくくなる。すなわち、耐久性が向上する。
導電性多孔質樹脂層は、その表面及び/又はその内部に細孔を有する略平板形状の層(多孔質シートともいう)であることが好ましい。なお、細孔の構造は、該導電性多孔質樹脂層を貫通するものであってもよく、該導電性多孔質樹脂層の表面又は内部に止まるものであってもよい。
表面及び/又は内部に細孔を有する多孔質シートの形態としては、メッシュ状(織布、不織布及び編物等)及び独立気泡を有するスポンジ状(シート状樹脂フォーム等)等が挙げられる。
The conductive porous resin layer constituting the resin current collector for a lithium ion secondary battery of the present invention is arranged on the active material layer side in the lithium ion secondary battery.
By arranging the conductive porous resin layer on the active material layer side, the active material layer can be arranged on the conductive porous resin layer. When the active material layer is arranged on the conductive porous resin layer, a part of the active material constituting the active material layer invades the pores and voids of the conductive porous resin layer, so that the current collector and the active material are activated. The contact with the material layer is improved, and the active material layer is less likely to be peeled from the surface of the current collector. That is, the durability is improved.
The conductive porous resin layer is preferably a substantially flat plate-shaped layer (also referred to as a porous sheet) having pores on its surface and / or inside thereof. The structure of the pores may be one that penetrates the conductive porous resin layer, or may be one that stays on the surface or inside of the conductive porous resin layer.
Examples of the form of the porous sheet having pores on the surface and / or the inside include a mesh shape (woven fabric, non-woven fabric, knitted fabric, etc.) and a sponge shape having closed cells (sheet-shaped resin foam, etc.).

表面及び/又は内部に細孔を有する多孔質シートの形態としては、界面抵抗等の観点からメッシュ状であることが好ましく、導電性樹脂繊維の織布又は不織布であることが更に好ましい。
上記多孔質シートは2枚以上を積層して用いてもよく、積層する多孔質シートの種類は同じであってもよく、異なっていてもよい。
The form of the porous sheet having pores on the surface and / or inside is preferably mesh-like from the viewpoint of interfacial resistance and the like, and more preferably a woven fabric of conductive resin fibers or a non-woven fabric.
Two or more of the above-mentioned porous sheets may be laminated and used, and the types of the laminated porous sheets may be the same or different.

導電性樹脂繊維は、高分子材料から形成された導電性を有する繊維であり、例えば、導電性を有する導電性高分子(ポリアセチレン、ポリアニリン及びポリチオフェン等)からなる導電性樹脂繊維や、導電性を有しない非導電性樹脂(第1の非導電性樹脂)を基材とし、必要に応じて導電性フィラー(第1の導電性フィラー)を添加した導電性樹脂繊維等が挙げられる。導電性無孔質樹脂層との接着強度等の観点から、第1の非導電性樹脂を基材とし、第1の導電性フィラーを添加した導電性樹脂繊維であることが好ましい。 The conductive resin fiber is a fiber having conductivity formed from a polymer material, for example, a conductive resin fiber made of a conductive polymer (polyacetylene, polyaniline, polythiophene, etc.) having conductivity, or a conductive resin fiber. Examples thereof include conductive resin fibers using a non-conductive resin (first non-conductive resin) as a base material and adding a conductive filler (first conductive filler) as needed. From the viewpoint of adhesive strength with the conductive non-porous resin layer, the conductive resin fiber is preferably a conductive resin fiber using the first non-conductive resin as a base material and adding the first conductive filler.

導電性樹脂繊維の基材となる第1の非導電性樹脂としては、ポリオレフィン[ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリシクロオレフィン)、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン及びこれらのポリオレフィンに極性基を導入した変成ポリオレフィン等]、ポリエチレン樹脂[ポリエチレンテレフタレート等]並びにアクリル樹脂[ポリメチルアクリレート及びポリメチルメタクリレート)等]等の熱可塑性樹脂並びにこれらの混合物を好ましく用いることができ、合成ゴム(スチレンブタジエンゴム及びポリアクリロニトリル等)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びポリエーテルニトリル等のエンジニアリングプラスチック等も用いることができる。
なかでも、非導電性樹脂としては、ポリオレフィンが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリオレフィン及びこれらの混合物が更に好ましく、変性ポリオレフィンを必須成分とする混合物が特に好ましい。
The first non-conductive resin used as the base material of the conductive resin fiber includes polyolefins [polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polycycloolefin), vinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, and polar groups in these polyolefins. Thermoplastic resins such as introduced modified polyolefins, etc.], polyethylene resins [polyethylene terephthalate, etc.] and acrylic resins [polymethyl acrylate and polymethyl methacrylate), etc., and mixtures thereof can be preferably used, and synthetic rubber (styrene butadiene rubber, etc.) can be used. And polyacrylonitrile etc.), epoxy resin, silicone resin, engineering plastic such as polyether nitrile and the like can also be used.
Among them, as the non-conductive resin, polyolefin is preferable, polyethylene, polypropylene, modified polyolefin and a mixture thereof are more preferable, and a mixture containing modified polyolefin as an essential component is particularly preferable.

ポリオレフィンは、電位窓が非常に広く正極電位、負極電位のいずれに対しても安定であり、また軽量であるため、電池の高出力密度化が可能となり、使用する電解液に対する耐久性に優れる点で好ましい。
更に、導電性樹脂繊維の基材となる第1の非導電性樹脂として、変性ポリオレフィンを必須成分にすると、変性ポリオレフィン中の極性官能基が後述の第1の導電性フィラーと相互作用することにより、第1の導電性フィラーを分散させる分散剤として機能し、導電性が良好となり好ましい。
Polyolefin has a very wide potential window, is stable against both positive and negative potentials, and is lightweight, so that it is possible to increase the power density of the battery and it has excellent durability against the electrolytic solution used. Is preferable.
Further, when modified polyolefin is used as an essential component as the first non-conductive resin to be the base material of the conductive resin fiber, the polar functional group in the modified polyolefin interacts with the first conductive filler described later. , It functions as a dispersant for dispersing the first conductive filler, and is preferable because it has good conductivity.

変性ポリオレフィンとして好ましいものとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン又はこれらの共重合体に極性官能基を導入したものが挙げられ、極性官能基としては、カルボキシル基、1,3-ジオキソ-2-オキサプロピレン基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基及びイミド基等が挙げられる。 Preferred modified polyolefins include polyethylene, polypropylene or copolymers thereof having a polar functional group introduced therein, and polar functional groups include a carboxyl group and a 1,3-dioxo-2-oxapropylene group. Examples thereof include a hydroxyl group, an amino group, an amide group and an imide group.

ポリエチレン、ポリプロピレン又はこれらの共重合体に極性官能基を導入した変性ポリオレフィンは、樹脂用分散剤及び相溶化剤等として市販されており、三洋化成工業株式会社製ユーメックスシリーズ及び三井化学株式会社製アドマーシリーズ等として入手可能である。 Modified polyolefins in which a polar functional group is introduced into polyethylene, polypropylene or a copolymer thereof are commercially available as dispersants and compatibilizers for resins, and are commercially available as Yumex series manufactured by Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd. and Admer manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd. It is available as a series.

非導電性樹脂を基材とする導電性樹脂繊維としては、第1の非導電性樹脂と第1の導電性フィラーとを含んでなる導電性樹脂組成物からなる導電性繊維(例えば特開2001-271218号公報及び特開昭48-10324号公報等に記載の導電性カーボンを含む繊維)、第1の非導電性樹脂を公知の方法で紡糸して得られる合成繊維の表面を後述の金属で被覆した導電性繊維、及び、第1の非導電性樹脂を公知の方法で紡糸して得られる合成繊維の表面に導電性高分子又は導電性樹脂組成物からなる被覆層を設けた導電性繊維等が挙げられ、なかでも、第1の非導電性樹脂と第1の導電性フィラーとを含んでなる第1の導電性樹脂組成物からなる導電性樹脂繊維が好ましい。
なお、繊維の表面を金属で被覆する方法としては、公知のスパッタリング法及び蒸着法等を用いることができ、繊維の表面に更に被覆層を設ける方法としては、被覆層を形成する材料の溶液等を塗布する方法等を用いることができる。
The conductive resin fiber using the non-conductive resin as a base material is a conductive fiber made of a conductive resin composition containing the first non-conductive resin and the first conductive filler (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001). -Fiber containing conductive carbon described in JP-A-271218, JP-A-48-10324, etc.), the surface of the synthetic fiber obtained by spinning the first non-conductive resin by a known method is a metal described below. A coating layer made of a conductive polymer or a conductive resin composition is provided on the surface of the conductive fiber coated with the above and the synthetic fiber obtained by spinning the first non-conductive resin by a known method. Examples thereof include fibers, and among them, conductive resin fibers made of a first conductive resin composition containing a first non-conductive resin and a first conductive filler are preferable.
As a method of coating the surface of the fiber with metal, a known sputtering method, a vapor deposition method, or the like can be used, and as a method of further providing a coating layer on the surface of the fiber, a solution of a material forming the coating layer or the like can be used. Can be used, such as a method of applying.

第1の導電性樹脂組成物は、例えば、第1の非導電性樹脂と第1の導電性フィラーとを公知の方法で混合することで得ることができる。第1の非導電性樹脂と混合する第1の導電性フィラーとしては、導電性カーボンフィラー[グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック及び単層又は多層カーボンナノチューブ等]及び金属(アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、アンチモン、チタン、ニッケル及びこれらの合金等)等が挙げられる。
これらの導電性フィラーは1種単独で用いられてもよいし、2種以上併用してもよい。
耐食性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン及びニッケル、より好ましくはカーボンである。
また、第1の導電性フィラーとして、セラミック粒子や樹脂粒子の周りに、上記で示される金属をメッキ等でコーティングしたものも用いることができる。
The first conductive resin composition can be obtained, for example, by mixing the first non-conductive resin and the first conductive filler by a known method. The first conductive filler to be mixed with the first non-conductive resin includes conductive carbon fillers [graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, furnace black, channel black, thermal lamp black and single layer or multilayer. Carbon nanotubes, etc.] and metals (aluminum, gold, silver, copper, iron, platinum, chromium, tin, indium, antimony, titanium, nickel, alloys thereof, etc.) and the like.
These conductive fillers may be used alone or in combination of two or more.
From the viewpoint of corrosion resistance, aluminum, stainless steel, carbon and nickel are preferable, and carbon is more preferable.
Further, as the first conductive filler, a ceramic particle or a resin particle coated with the metal shown above by plating or the like can also be used.

第1の導電性フィラーの形状は、特に限定されず、粒子状、粉末状、繊維状、板状、塊状、布状、又はメッシュ状等の公知の形状を適宜選択することができる。例えば、広範囲にわたって導電性を付与したい場合は、粒子状の導電性フィラーを使用することが好ましい。一方、特定方向(例えば、厚さ方向や厚さ方向に垂直な面内方向等)への導電性をより向上させたい場合は、繊維状等の形状のように一定の方向性を有するものを単独で使用するか又は粒子状のものと併用することが好ましい。 The shape of the first conductive filler is not particularly limited, and known shapes such as particles, powders, fibers, plates, lumps, cloths, and meshes can be appropriately selected. For example, when it is desired to impart conductivity over a wide range, it is preferable to use a particulate conductive filler. On the other hand, if it is desired to further improve the conductivity in a specific direction (for example, the thickness direction or the in-plane direction perpendicular to the thickness direction), a material having a certain directionality such as a fibrous shape is used. It is preferably used alone or in combination with particulate matter.

第1の導電性フィラーが粒子状、粉末状又は塊状である場合、その一次粒子の平均粒子径は、特に限定されるものではないが、0.01~10μmであることが好ましく、0.01~1μm程度であることがより好ましい。
なお、本明細書中において、「粒子径」とは、粒子の輪郭線上の任意の2点間の距離のうち、最大の距離Lを意味し、「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)等の観察手段を用い、数~数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。
なお、第1の導電性フィラー以外の他の粒子の「粒子径」及び「平均粒子径」についても、上記した第1の導電性フィラーの「粒子径」及び「平均粒子径」と同様に測定することができる。
When the first conductive filler is in the form of particles, powder or lumps, the average particle size of the primary particles is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10 μm, preferably 0.01. It is more preferably about 1 μm.
In the present specification, the "particle size" means the maximum distance L among the distances between arbitrary two points on the contour line of the particles, and the value of the "average particle size" is a scanning type. Using an observation means such as an electron microscope (SEM) or a transmission type electron microscope (TEM), a value calculated as an average value of particle diameters of particles observed in several to several tens of fields shall be adopted.
The "particle diameter" and "average particle diameter" of the particles other than the first conductive filler are also measured in the same manner as the "particle diameter" and "average particle diameter" of the first conductive filler described above. can do.

第1の導電性フィラーが繊維状である場合、その平均繊維長は特に限定されるものではないが、0.1~100μmであることが好ましい。
なお、本明細書中において、平均繊維長は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡等の観察手段を用い、数~数十視野中に観察される繊維の繊維長の平均値として算出される値を採用するものとする。
また、第1の導電性フィラーが繊維状である場合、その平均直径は特に限定されるものではないが、0.01~1μmであることが好ましい。なお、第1の導電性フィラー以外の他の繊維状のものの「平均繊維長」についても、上記した第1の導電性フィラーの「平均繊維長」と同様に測定することができる。
When the first conductive filler is fibrous, its average fiber length is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 100 μm.
In the present specification, the average fiber length is calculated as the average value of the fiber lengths observed in several to several tens of fields using an observation means such as a scanning electron microscope or a transmission electron microscope. The value shall be adopted.
When the first conductive filler is fibrous, its average diameter is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 1 μm. The "average fiber length" of the fibrous material other than the first conductive filler can be measured in the same manner as the "average fiber length" of the first conductive filler described above.

第1の非導電性樹脂と第1の導電性フィラーとを含んでなる第1の導電性樹脂組成物に含まれる第1の導電性フィラーの含有量は、導電性等の観点から、第1の非導電性樹脂と第1の導電性フィラーとの合計重量に基づいて、好ましくは3~80質量%であり、更に好ましくは5~60質量%である。 The content of the first conductive filler contained in the first conductive resin composition containing the first non-conductive resin and the first conductive filler is the first from the viewpoint of conductivity and the like. Based on the total weight of the non-conductive resin and the first conductive filler, it is preferably 3 to 80% by mass, more preferably 5 to 60% by mass.

第1の導電性樹脂組成物には、第1の非導電性樹脂及び第1の導電性フィラーの他に、導電性及び第1の導電性樹脂組成物の強度等を損なわない範囲に限り、第1の非導電性樹脂以外の樹脂及び他の添加剤を含んでいてもよい。他の添加剤としては、着色剤、紫外線吸収剤、難燃剤及び可塑剤等の公知の樹脂用添加剤が挙げられる。これらの添加剤の含有量は、添加剤の機能等に応じて調整することができる。 The first conductive resin composition includes, in addition to the first non-conductive resin and the first conductive filler, as long as it does not impair the conductivity and the strength of the first conductive resin composition. It may contain a resin other than the first non-conductive resin and other additives. Examples of other additives include known resin additives such as colorants, ultraviolet absorbers, flame retardants and plasticizers. The content of these additives can be adjusted according to the function of the additives and the like.

第1の導電性樹脂組成物が第1の非導電性樹脂として変性ポリオレフィンを含む場合、変性ポリオレフィンの含有量は、第1の非導電性樹脂と第1の導電性フィラーの合計重量に基づいて1~25質量%が好ましい。 When the first conductive resin composition contains a modified polyolefin as the first non-conductive resin, the content of the modified polyolefin is based on the total weight of the first non-conductive resin and the first conductive filler. 1 to 25% by mass is preferable.

第1の非導電性樹脂と第1の導電性フィラーとを混合して得られる第1の導電性樹脂組成物は、所定量の第1の導電性フィラー及び第1の非導電性樹脂並びに必要により用いる他の添加剤等をニーダー、インターナルミキサー、バンバリーミキサー及びロール式混練装置等の公知の装置を用いて混合、混練し、第1の非導電性樹脂中に第1の導電性フィラーを分散する方法で得ることができる。 The first conductive resin composition obtained by mixing the first non-conductive resin and the first conductive filler includes a predetermined amount of the first conductive filler, the first non-conductive resin, and necessary. The other additives and the like used in the above are mixed and kneaded using a known device such as a kneader, an internal mixer, a Banbury mixer and a roll type kneading device, and the first conductive filler is added to the first non-conductive resin. It can be obtained by a method of dispersion.

混合及び混練時の各成分の添加順序には特に限定はなく、例えば、予め第1の非導電性樹脂と第1の導電性フィラーとを混合し、更に種類の異なる第1の非導電性樹脂を混合してもよく、第1の非導電性樹脂と導電性フィラーとを同時に混合してもよい。
混練時には、上記の混練装置において、第1の非導電性樹脂の融点以上の温度で混練するが、その温度は用いる第1の非導電性樹脂の種類に応じて調整することができ、80~200℃である。
The order of adding each component during mixing and kneading is not particularly limited. For example, the first non-conductive resin and the first conductive filler are mixed in advance, and a different kind of first non-conductive resin is further mixed. May be mixed, or the first non-conductive resin and the conductive filler may be mixed at the same time.
At the time of kneading, the kneading device is used for kneading at a temperature equal to or higher than the melting point of the first non-conductive resin, and the temperature can be adjusted according to the type of the first non-conductive resin to be used, from 80 to 80. It is 200 ° C.

上記の方法で得られた第1の導電性樹脂組成物は、更にペレタイザー等によりペレット化又は粉末化してもよい。 The first conductive resin composition obtained by the above method may be further pelletized or powdered by a pelletizer or the like.

導電性樹脂繊維のうち、導電性高分子又は第1の導電性樹脂組成物からなる導電性樹脂繊維は、導電性高分子又は第1の導電性樹脂組成物をそれぞれ公知の方法で紡糸することで得ることができ、導電性高分子又は第1の導電性樹脂組成物を熱で溶かした状態で、口金から押し出して繊維状にした後、冷やして固める方法(溶融紡糸方法)、導電性高分子又は第1の導電性樹脂組成物を揮発性の低い溶剤に溶かした状態で、口金から凝固浴の中に押し出して繊維状にする方法(湿式紡糸方法)及び導電性高分子又は第1の導電性樹脂組成物を熱で気化する溶剤(低沸点溶剤等)に溶かした状態で、熱雰囲気中で口金から押し出して溶剤を蒸発させて繊維状にする(乾式紡糸方法)等の公知の方法を用いることができる。 Among the conductive resin fibers, the conductive resin fiber made of the conductive polymer or the first conductive resin composition is obtained by spinning the conductive polymer or the first conductive resin composition by a known method. A method in which a conductive polymer or a first conductive resin composition is melted by heat, extruded from a mouthpiece into a fibrous form, and then cooled and hardened (melt spinning method), has high conductivity. A method (wet spinning method) in which a molecule or a first conductive resin composition is dissolved in a low-volatile solvent and extruded from a mouthpiece into a coagulation bath to form a fibrous form, and a conductive polymer or the first. Known methods such as dissolving the conductive resin composition in a solvent that vaporizes with heat (low boiling point solvent, etc.) and extruding it from the base in a hot atmosphere to evaporate the solvent into a fibrous form (dry spinning method). Can be used.

導電性多孔質樹脂層が、導電性樹脂繊維からなる織布である場合、導電性樹脂繊維を公知の方法で織布にすることで得ることができる。織布の織り方は特に限定されるものではなく、平織り、綾織り、朱子織り、パイル織り等で織られた織布が使用可能である。また、織布に代えて導電性樹脂繊維からなる編物を用いてもよい。編物の編み方は特に限定されるものではなく、横編、縦編、丸編等で編まれた編物が使用可能である。 When the conductive porous resin layer is a woven fabric made of conductive resin fibers, it can be obtained by making the conductive resin fibers into a woven fabric by a known method. The weaving method of the woven fabric is not particularly limited, and woven fabrics woven by plain weaving, twill weaving, satin weaving, pile weaving and the like can be used. Further, instead of the woven fabric, a knitted fabric made of conductive resin fibers may be used. The knitting method is not particularly limited, and knitting knitted by horizontal knitting, vertical knitting, round knitting, or the like can be used.

導電性多孔質樹脂層が導電性樹脂繊維からなる不織布である場合には、該不織布は、導電性高分子又は第1の導電性樹脂組成物を用いて、湿式法、乾式法、メルトブロー法及びスパンボンド法等の公知の方法で繊維集合体を作製し、必要に応じて、繊維集合体を構成する繊維同士をニードルパンチ方式、スパンレース方式、ケミカルボンド方式、サーマルボンド方式及びステッチボンド方式等の公知の方法を用いて結合することで製造することができる。
繊維を結合する方法は、最終製品に必要な機械的特性、化学的特性、許容コスト及び繊維素材の適用性を勘案して適宜選択することができ、例えば、導電性樹脂繊維を用いて作製したカ-ドウェブをニ-ドルパンチ方式で不織布化する方法、該カ-ドウェブに熱接着性樹脂を水溶液状で塗布し、加熱乾燥することにより得られるケミカルボンド方式で不織布化する方法、該カードウェブに対して熱溶融性の結着用繊維を10~40%混綿したウェブを熱ローラーを用いて成形する方法、特開2001-271218号公報の実施例に記載の熱風下で処理するサ-マルボンド方式で不織布化する方法及び該カ-ドウェブを高圧ジェット水流に分散させて処理するスパンレース方式で不織布化する方法等で得ることができる。
When the conductive porous resin layer is a nonwoven fabric made of conductive resin fibers, the nonwoven fabric is a wet method, a dry method, a melt blow method and a method using a conductive polymer or a first conductive resin composition. A fiber aggregate is produced by a known method such as a spunbond method, and if necessary, the fibers constituting the fiber aggregate are bonded to each other by a needle punch method, a spunlace method, a chemical bond method, a thermal bond method, a stitch bond method, etc. It can be produced by binding using a known method of.
The method for binding the fibers can be appropriately selected in consideration of the mechanical properties, chemical properties, allowable cost and applicability of the fiber material required for the final product, and is produced by using, for example, a conductive resin fiber. A method of making a non-woven fabric of a card web by a needle punch method, a method of making a non-woven fabric by a chemical bond method obtained by applying a heat-adhesive resin in the form of an aqueous solution to the card web and heating and drying the card web. On the other hand, a method of molding a web in which 10 to 40% of heat-meltable non-woven fabric is mixed using a hot roller, a thermal bond method described in Examples of JP-A-2001-271218, which treats the web under hot air. It can be obtained by a method of making a non-woven fabric or a method of making a non-woven fabric by a spunlace method in which the card web is dispersed in a high-pressure jet water stream and treated.

導電性多孔質樹脂層の形態がメッシュ状である場合、その開口径(目開きとも言う)は、活物質と集電体の接触面積等の観点から、50μm以下であることが好ましい。
なお、開口径は、織布、編物及び不織布を構成する縦線と横線とが交差して形成された正方形1目当たりの幅を意味し、導電性多孔質樹脂層において25.4mmの幅の中にある線の数と線径とから計算する方法又は導電性多孔質樹脂層の表面を走査型電子顕微鏡及び光学顕微鏡等によって拡大観察して視野に含まれる正方形のうち少なくとも10個の正方形の幅の平均値を計算する方法で得られる。
When the form of the conductive porous resin layer is mesh-like, the opening diameter (also referred to as opening) is preferably 50 μm or less from the viewpoint of the contact area between the active material and the current collector.
The opening diameter means the width per square formed by intersecting the vertical lines and the horizontal lines constituting the woven fabric, the knitted fabric, and the non-woven fabric, and has a width of 25.4 mm in the conductive porous resin layer. A method of calculating from the number of lines and the wire diameter inside, or magnifying the surface of the conductive porous resin layer with a scanning electron microscope, an optical microscope, etc., and at least 10 of the squares included in the visual field. It is obtained by the method of calculating the average value of the width.

導電性多孔質樹脂層の形態がメッシュ状である場合、その開口率(開孔率とも言う)は、導電性多孔質樹脂層の機械的強度及び折り曲げ時の活物質漏洩防止等の観点から30%以上50%以下であることが好ましい。
なお、開口率は、導電性多孔質樹脂層全体に対する開口部の面積の割合を意味し、上記の開口径及び線と線との間隔とから計算する方法又は導電性多孔質樹脂層を光学顕微鏡等によって拡大観察して単位面積中の開口部の面積を画像解析等により求める方法で得られる。
When the form of the conductive porous resin layer is mesh-like, the aperture ratio (also referred to as pore opening ratio) is 30 from the viewpoint of the mechanical strength of the conductive porous resin layer and the prevention of leakage of active material during bending. It is preferably% or more and 50% or less.
The aperture ratio means the ratio of the area of the opening to the entire conductive porous resin layer, and is calculated from the above-mentioned opening diameter and the distance between the lines or the conductive porous resin layer with an optical microscope. It is obtained by a method of obtaining the area of the opening in the unit area by image analysis or the like by magnifying and observing by the above.

導電性多孔質樹脂層が織布、編物又は不織布である場合、その透気度は、電池特性及び活物質の保持等の観点から100cf/m以上であることが好ましい。
なお、織布、編物及び不織布の透気度は、JIS P8117[紙及び板紙-透気度及び透気抵抗試験方法(中間領域)-ガーレー法]に準拠して測定される。
When the conductive porous resin layer is a woven fabric, a knitted fabric, or a non-woven fabric, the air permeability thereof is preferably 100 cf / m or more from the viewpoint of battery characteristics, retention of active material, and the like.
The air permeability of woven fabrics, knitted fabrics and non-woven fabrics is measured in accordance with JIS P8117 [paper and paperboard-air permeability and air permeability resistance test method (intermediate region) -Garley method].

導電性多孔質樹脂層の形態が独立気泡を有するスポンジ状である場合、導電性を有するシート状樹脂フォームとしては、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム及びポリプロピレンフォーム等からなる第1の導電性樹脂組成物の表面にスパッタリング、電着、めっき処理及び塗布等の手法により金属層を設けて導電化したシート状樹脂フォームが挙げられる。 When the morphology of the conductive porous resin layer is sponge-like with closed cells, the conductive sheet-like resin foam is a first conductive resin made of polyurethane foam, polystyrene foam, polyethylene foam, polypropylene foam, or the like. Examples thereof include a sheet-like resin foam in which a metal layer is provided on the surface of the composition by a method such as sputtering, electrodeposition, plating treatment and coating to make the composition conductive.

導電性多孔質樹脂層として導電性を有するシート状樹脂フォームを用いる場合、その空隙率は、電池特性及び活物質の保持等の観点から50%以上であることが好ましい。
なお、シート状樹脂フォームの空隙率は以下の方法により算出される。
[空隙率の測定方法]
シート状樹脂フォームの断面を走査型電子顕微鏡及び光学顕微鏡等によって拡大観察し、得られた画像を画像解析装置によって2値化して視野に含まれる空隙部分の合計面積を求め、観察断面全体に対する空隙部分の合計面積の割合を計算し、その断面における空隙率を求める。厚さ方向に断面を変えて少なくとも10断面について同様に測定を行い、測定した断面における空隙率の平均値を求めてシート状樹脂フォームの空隙率とする。
When a sheet-shaped resin foam having conductivity is used as the conductive porous resin layer, the porosity thereof is preferably 50% or more from the viewpoint of battery characteristics, retention of active material, and the like.
The porosity of the sheet-shaped resin foam is calculated by the following method.
[Measurement method of porosity]
The cross section of the sheet-shaped resin foam is magnified and observed with a scanning electron microscope, an optical microscope, or the like, and the obtained image is binarized by an image analysis device to obtain the total area of the void portion included in the visual field, and the void with respect to the entire observation cross section is obtained. The ratio of the total area of the parts is calculated, and the void ratio in the cross section is obtained. The cross section is changed in the thickness direction and the measurement is performed in the same manner for at least 10 cross sections, and the average value of the porosity in the measured cross section is obtained and used as the porosity of the sheet-shaped resin foam.

次いで、本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体に用いる導電性無孔質樹脂層について説明する。 Next, a conductive non-porous resin layer used in the resin current collector for a lithium ion secondary battery of the present invention will be described.

導電性無孔質樹脂層は、導電性を有し、その表面及び/又はその内部に細孔を有さない略平板形状(シート状ともいう)の層を備え、電解液非透過性を有することが好ましい。
なお、本発明において、電解液非透過性とは、導電性無孔質樹脂層の一方の面に電解液を接触させた場合に、その裏側の面に電解液の染み出しがない性質を意味し、電解液に対して膨潤することのない樹脂を用いた無孔質のシート状の樹脂からなる層を用いることで電解液非透過性を得ることができる。
The conductive non-porous resin layer has conductivity, has a substantially flat plate-shaped (also referred to as a sheet-like) layer having no pores on the surface and / or inside thereof, and has electrolyte impermeableness. Is preferable.
In the present invention, the electrolytic solution impermeable means that when the electrolytic solution is brought into contact with one surface of the conductive non-porous resin layer, the electrolytic solution does not seep out on the back surface thereof. However, by using a layer made of a non-porous sheet-like resin using a resin that does not swell with respect to the electrolytic solution, the electrolytic solution impermeable can be obtained.

導電性無孔質樹脂層は、第2の導電性フィラーと第2の非導電性樹脂とを含んでなる第2の導電性樹脂組成物からなることが好ましい。第2の導電性樹脂組成物としては、上記の導電性多孔質樹脂層で例示した第1の非導電性樹脂と第1の導電性フィラーとを含んでなる導電性樹脂組成物と同じものを用いることができ、電解液非透過性等の観点から、第2の非導電性樹脂と第2の導電性フィラーとして好ましいものも上記の導電性多孔質樹脂層で例示したものと同じである。 The conductive non-porous resin layer preferably comprises a second conductive resin composition comprising a second conductive filler and a second non-conductive resin. The second conductive resin composition is the same as the conductive resin composition containing the first non-conductive resin and the first conductive filler exemplified in the above-mentioned conductive porous resin layer. From the viewpoint of impermeableness of the electrolytic solution and the like, the second non-conductive resin and the preferred ones as the second conductive filler are the same as those exemplified in the above-mentioned conductive porous resin layer.

第2の非導電性樹脂と第2の導電性フィラーとを含んでなる第2の導電性樹脂組成物に含まれる第2の導電性フィラーの含有量は、導電性等の観点から、第2の非導電性樹脂と第2の導電性フィラーとの合計重量に基づいて、好ましくは5~90質量%であり、更に好ましくは10~88質量%である。 The content of the second conductive filler contained in the second conductive resin composition containing the second non-conductive resin and the second conductive filler is the second content from the viewpoint of conductivity and the like. Based on the total weight of the non-conductive resin and the second conductive filler, it is preferably 5 to 90% by mass, more preferably 10 to 88% by mass.

導電性無孔質樹脂層は、上記の導電性多孔質樹脂層で例示した第1の導電性樹脂組成物の製造方法と同じ方法により得られた第2の導電性樹脂組成物を更にシート状に成形して得ることができる。シート状に成形する方法としては、射出成形、圧縮成形、カレンダ成形、スラッシュ成形、回転成形、押出成形、ブロー成形、フィルム成形(キャスト法、テンター法、インフレーション法等)等の公知の方法を用いることができ、非導電性樹脂の種類等に応じて選択することができる。 The conductive non-porous resin layer is a sheet-like second conductive resin composition obtained by the same method as the method for producing the first conductive resin composition exemplified in the above-mentioned conductive porous resin layer. Can be obtained by molding into. As a method for forming into a sheet, known methods such as injection molding, compression molding, calender molding, slush molding, rotary molding, extrusion molding, blow molding, and film molding (casting method, tenter method, inflation method, etc.) are used. It can be selected according to the type of non-conductive resin and the like.

導電性多孔質樹脂層が第1の導電性樹脂組成物からなる導電性樹脂繊維の織布又は不織布等からなる場合、導電性無孔質樹脂層を構成する第2の導電性樹脂組成物に含まれる第2の導電性フィラー及び第2の非導電性樹脂は、導電性樹脂繊維を構成する第1の導電性樹脂組成物に含まれる第1の導電性フィラー及び第1の非導電性樹脂とそれぞれ同じであっても異なっていてもよい。
なかでも、導電性多孔質樹脂層と導電性無孔質樹脂層との接着強度及び界面抵抗等の観点から、導電性樹脂繊維を構成する第1の導電性樹脂組成物に含まれる第1の導電性フィラー及び第1の非導電性樹脂と、導電性無孔質樹脂層を構成する第2の導電性樹脂組成物に含まれる第2の導電性フィラー及び第2の非導電性樹脂とは、それぞれ同じであることが好ましい。
When the conductive porous resin layer is made of a woven fabric or a non-woven fabric of a conductive resin fiber made of the first conductive resin composition, the second conductive resin composition constituting the conductive non-porous resin layer can be used. The second conductive filler and the second non-conductive resin contained therein are the first conductive filler and the first non-conductive resin contained in the first conductive resin composition constituting the conductive resin fiber. It may be the same as or different from each other.
Among them, the first contained in the first conductive resin composition constituting the conductive resin fiber from the viewpoint of the adhesive strength and the interfacial resistance between the conductive porous resin layer and the conductive non-porous resin layer. What are the conductive filler and the first non-conductive resin, and the second conductive filler and the second non-conductive resin contained in the second conductive resin composition constituting the conductive non-porous resin layer? , It is preferable that they are the same.

本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体は、導電性多孔質樹脂層と導電性無孔質樹脂層とを積層し、一体に成形することで得ることができる。 The resin collector for a lithium ion secondary battery of the present invention can be obtained by laminating a conductive porous resin layer and a conductive non-porous resin layer and integrally molding them.

導電性多孔質樹脂層と導電性無孔質樹脂層とを積層し、一体に成形する方法としては、例えば以下の方法等を用いることができる。
(積層方法1)
上記の方法でそれぞれ得られた導電性多孔質樹脂層と導電性無孔質樹脂層とを積層し、導電性無孔質樹脂層を構成する導電性樹脂組成物の融点以上に加熱溶融して一体にする方法。
(積層方法2)
上記の方法で得られた導電性多孔質樹脂層の一方の面上に、導電性無孔質樹脂層を構成する導電性樹脂組成物の加熱溶融物又は溶液をキャスト法等により塗布して、導電性多孔質樹脂層上に直接導電性無孔質樹脂層を作製する方法。
As a method of laminating the conductive porous resin layer and the conductive non-porous resin layer and integrally molding them, for example, the following method can be used.
(Laminating method 1)
The conductive porous resin layer and the conductive non-porous resin layer obtained by the above methods are laminated and heated and melted above the melting point of the conductive resin composition constituting the conductive non-porous resin layer. How to unite.
(Laminating method 2)
A heated melt or solution of the conductive resin composition constituting the conductive non-porous resin layer is applied onto one surface of the conductive porous resin layer obtained by the above method by a casting method or the like. A method for producing a conductive non-porous resin layer directly on a conductive porous resin layer.

なお、(積層方法1)において、導電性多孔質樹脂層と導電性無孔質樹脂層とは予め別々に作製したものを積層して一体にする工程を行ってもよく、連続的に導電性多孔質樹脂層を作製する工程と連続的に導電性無孔質樹脂層を作製する工程とを並行して行い、導電性多孔質樹脂層及び導電性無孔質樹脂層を積層して巻き取りながら、加熱等の手段により一体化する工程を行ってもよい。 In (Laminating Method 1), a step of laminating and integrating the conductive porous resin layer and the conductive non-porous resin layer separately prepared in advance may be performed, and the conductivity is continuously conductive. The process of producing the porous resin layer and the process of continuously producing the conductive non-porous resin layer are performed in parallel, and the conductive porous resin layer and the conductive non-porous resin layer are laminated and wound up. However, a step of integrating by means such as heating may be performed.

なかでも、導電性多孔質樹脂層と導電性無孔質樹脂層との界面抵抗等の観点から、(積層方法2)が好ましい。 Of these, (lamination method 2) is preferable from the viewpoint of interfacial resistance between the conductive porous resin layer and the conductive non-porous resin layer.

本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体の厚みは、強度を保つことができる範囲内であればよく、好ましくは10~300μm、更に好ましくは30~250μm、特に好ましくは50~150μmである。この範囲内であれば、工程上の強度及び導電性を確保した上で電解液非透過性を有し、更に軽量化による電池の出力密度を高めることができ好ましい。 The thickness of the resin collector for a lithium ion secondary battery of the present invention may be as long as it can maintain the strength, preferably 10 to 300 μm, more preferably 30 to 250 μm, and particularly preferably 50 to 150 μm. be. Within this range, it is preferable that the strength and conductivity of the process are ensured, the electrolytic solution is impermeable, and the output density of the battery can be increased by reducing the weight.

本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体において、導電性多孔質樹脂層の厚みは、機械的強度及び界面抵抗等の観点から、5~150μmであることが好ましく、更に好ましくは20~130μm、特に好ましくは30~50μmである。なお、導電性多孔質樹脂層の厚みはレーザー膜厚計によって測定される。 In the resin collector for a lithium ion secondary battery of the present invention, the thickness of the conductive porous resin layer is preferably 5 to 150 μm, more preferably 20 to 150 μm from the viewpoint of mechanical strength, interfacial resistance, and the like. It is 130 μm, particularly preferably 30 to 50 μm. The thickness of the conductive porous resin layer is measured by a laser film thickness meter.

本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体において、導電性無孔質樹脂層の厚みは機械的強度及び電解液非透過性等の観点から、5~150μmであることが好ましく、更に好ましくは10~120μm、特に好ましくは20~100μmである。上記の成形方法において、適切な条件を設定することで導電性無孔質樹脂層の厚みを好ましい範囲にすることができる。なお、導電性無孔質樹脂層の厚みはレーザー膜厚計によって測定される。 In the resin collector for a lithium ion secondary battery of the present invention, the thickness of the conductive non-porous resin layer is preferably 5 to 150 μm, more preferably 5 to 150 μm, from the viewpoint of mechanical strength, electrolyte impermeableness, and the like. Is 10 to 120 μm, particularly preferably 20 to 100 μm. In the above molding method, the thickness of the conductive non-porous resin layer can be set in a preferable range by setting appropriate conditions. The thickness of the conductive non-porous resin layer is measured by a laser film thickness meter.

本発明のリチウムイオン二次電池は、上記のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を含むリチウムイオン二次電池である。具体的には、上記のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体上に正極活物質層が形成されてなる正極電極、セパレータ、上記のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体上に負極活物質層が形成されてなる負極電極を積層した単電池セルを有する。単電池セルはその両極に電流を取り出すための端子を接続し、電解液と共に外装容器に封入して電池としてもよい。また、複数の単電池セルを直列に積層し、その最も外側に位置する両極集電体に電流を取り出すための端子をそれぞれ接続し、電解液と共に外装容器に封入した双極型リチウムイオン二次電池としてもよい。双極型リチウムイオン二次電池の場合、導電性無孔質樹脂層の両面に導電性多孔質樹脂層がそれぞれ積層されたリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を用いて、一方の面に正極活物質層を形成し、他方の面に負極活物質層を形成することで双極型電極を作製し、この双極型電極をセパレータを介して複数個積層し、電解液と主に外装容器に封入することによっても作製することができる。 The lithium ion secondary battery of the present invention is a lithium ion secondary battery including the above-mentioned resin collector for a lithium ion secondary battery. Specifically, a positive electrode and a separator having a positive electrode active material layer formed on the above-mentioned resin collector for a lithium ion secondary battery, and a negative electrode active material on the above-mentioned resin collector for a lithium ion secondary battery. It has a cell cell in which a negative electrode formed by forming a layer is laminated. The cell may be made into a battery by connecting terminals for taking out current to both poles thereof and enclosing the cell together with the electrolytic solution in an outer container. In addition, a bipolar lithium-ion secondary battery in which multiple cell cells are stacked in series, terminals for extracting current are connected to the outermost bipolar current collectors, and the batteries are enclosed in an outer container together with the electrolytic solution. May be. In the case of a bipolar lithium-ion secondary battery, a resin collector for a lithium-ion secondary battery in which conductive porous resin layers are laminated on both sides of a conductive non-porous resin layer is used, and a positive electrode is used on one surface. A bipolar electrode is produced by forming an active material layer and forming a negative electrode active material layer on the other surface, and a plurality of these bipolar electrodes are laminated via a separator and sealed with an electrolytic solution mainly in an outer container. It can also be produced by doing so.

本発明のリチウムイオン二次電池に用いられる電極について、図2を用いて説明する。
図2は、本発明のリチウムイオン二次電池を構成する電極の一例を模式的に示す図である。
リチウムイオン二次電池を構成する電極1は、導電性無孔質樹脂層100と導電性無孔質樹脂層100上に積層された導電性多孔質樹脂層200からなるリチウムイオン二次電池用樹脂集電体10上に活物質310からなる活物質層300が形成されてなる。
活物質層300を構成する活物質310の一部は導電性多孔質樹脂層200を構成する導電性樹脂繊維210と接触しているため、集電体と活物質層との接触性が良好となり、活物質層が集電体表面から剥離しにくくなるため、耐久性が向上する。
The electrode used in the lithium ion secondary battery of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of electrodes constituting the lithium ion secondary battery of the present invention.
The electrode 1 constituting the lithium ion secondary battery is a resin for a lithium ion secondary battery composed of a conductive non-porous resin layer 100 and a conductive porous resin layer 200 laminated on the conductive non-porous resin layer 100. An active material layer 300 made of an active material 310 is formed on the current collector 10.
Since a part of the active material 310 constituting the active material layer 300 is in contact with the conductive resin fiber 210 constituting the conductive porous resin layer 200, the contact between the current collector and the active material layer becomes good. Since the active material layer is less likely to peel off from the surface of the current collector, durability is improved.

本発明のリチウムイオン二次電池に用いる電極は、本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を構成する導電性多孔質樹脂層の上に、正極活物質層又は負極活物質層を有する。
正極活物質層及び負極活物質層は、正極活物質又は負極活物質を後述する溶媒又は後述する電解液に分散させた活物質スラリーを、上記のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体が有する導電性多孔質樹脂層の上にそれぞれ塗布乾燥することで得ることができる。
活物質スラリーの上記導電性多孔質樹脂層への塗布は、バーコーター、刷毛等の任意の塗工装置を用いて行うことができ、塗布した後、必要に応じて更に乾燥及び加熱プレス等を行ってもよく、乾燥温度、乾燥時間は特に限定されない。なお、上記乾燥は、大気圧下又は減圧下で行ってもよい。
また、活物質の塗布量(活物質層の厚み)は、特に限定されず、作製する電池の容量等に応じて調整することができるが、活物質層の厚みが10~1000μmとなる塗布量が好ましく、より好ましくは50~500μmになる塗布量である。
活物質スラリーを導電性多孔質樹脂層の上にそれぞれ塗布することで活物質粒子と集電体との接触面積が大きくなり界面抵抗を低く抑えることができ、集電体の表面と活物質層との密着性が向上することで耐久性が良好となる。また、活物質スラリーの粘度が高い場合であっても、細孔中に活物質粒子が入り込むことで活物質スラリーの塗布が容易になり、活物質層を安定的に形成することができる効果も奏する。
The electrode used in the lithium ion secondary battery of the present invention has a positive electrode active material layer or a negative electrode active material layer on a conductive porous resin layer constituting the resin current collector for the lithium ion secondary battery of the present invention. ..
The positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer have an active material slurry in which the positive electrode active material or the negative electrode active material is dispersed in a solvent described later or an electrolytic solution described later in the resin current collector for a lithium ion secondary battery. It can be obtained by applying and drying each on a conductive porous resin layer.
The active material slurry can be applied to the conductive porous resin layer by using an arbitrary coating device such as a bar coater or a brush, and after the application, further drying and heating press or the like are performed as necessary. The drying temperature and drying time are not particularly limited. The drying may be performed under atmospheric pressure or reduced pressure.
The coating amount of the active material (thickness of the active material layer) is not particularly limited and can be adjusted according to the capacity of the battery to be manufactured, etc., but the coating amount is such that the thickness of the active material layer is 10 to 1000 μm. Is preferable, and the coating amount is more preferably 50 to 500 μm.
By applying the active material slurry on each of the conductive porous resin layers, the contact area between the active material particles and the current collector can be increased and the interfacial resistance can be suppressed to a low level, and the surface of the current collector and the active material layer can be suppressed. Durability is improved by improving the adhesion with. Further, even when the viscosity of the active material slurry is high, the active material particles enter into the pores, which facilitates the application of the active material slurry and has the effect of stably forming the active material layer. Play.

本発明のリチウムイオン二次電池を構成する活物質層(正極活物質層及び負極活物質層)は、正極活物質又は負極活物質を含む非結着体であることが好ましい。非結着体とは、活物質層を構成する活物質が結着剤(バインダともいう)により互いに位置を固定されていないことを意味する。
従来のリチウムイオン電池における活物質層は、活物質及び結着剤を溶媒中に分散させたスラリーを集電体等の表面に塗布し、加熱・乾燥させることにより製造されるため、活物質層は結着剤により固められた状態となっている。このとき、活物質は結着剤により互いに固定されており、活物質同士の位置が固定されている。そして、活物質層が結着剤により固められていると、充放電時の膨張・収縮によって結着剤により固められた活物質層に亀裂が生じたり、活物質層が集電体の表面から剥離、脱落してしまうことがある。
The active material layer (positive electrode active material layer and negative electrode active material layer) constituting the lithium ion secondary battery of the present invention is preferably a positive electrode active material or a non-bonded body containing the negative electrode active material. The non-binding body means that the active materials constituting the active material layer are not fixed to each other by a binder (also referred to as a binder).
The active material layer in a conventional lithium ion battery is manufactured by applying a slurry in which an active material and a binder are dispersed in a solvent to the surface of a current collector or the like, and heating and drying the active material layer. Is in a state of being hardened by a binder. At this time, the active materials are fixed to each other by the binder, and the positions of the active materials are fixed to each other. When the active material layer is hardened by the binder, the active material layer hardened by the binder may be cracked due to expansion / contraction during charging / discharging, or the active material layer may be released from the surface of the current collector. It may peel off or fall off.

一方、活物質層が正極活物質又は負極活物質を含む非結着体であると、活物質層中の成分が互いに結着されておらず、位置も固定されていない。そのため、充放電時の膨張・収縮によって活物質層に亀裂が生じたり、剥離することがない。そのため、サイクル特性の劣化を抑制することができ好ましい。 On the other hand, when the active material layer is a non-bound body containing a positive electrode active material or a negative electrode active material, the components in the active material layer are not bound to each other and their positions are not fixed. Therefore, the active material layer does not crack or peel off due to expansion / contraction during charging / discharging. Therefore, deterioration of cycle characteristics can be suppressed, which is preferable.

本発明のリチウムイオン二次電池に用いる正極活物質及び負極活物質としては、以下のものが挙げられる。 Examples of the positive electrode active material and the negative electrode active material used in the lithium ion secondary battery of the present invention include the following.

正極活物質としては、例えば、LiMn、LiMnO、LiCoO、LiNiO、Li(Ni-Mn-Co)O及びこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの等のリチウム-遷移金属複合酸化物、リチウム-遷移金属リン酸化合物、リチウム-遷移金属硫酸化合物、遷移金属酸化物(例えばMnO及びV)、遷移金属硫化物(例えばMoS及びTiS)及び導電性高分子(例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ-p-フェニレン及びポリビニルカルバゾール)等が挙げられる。場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、リチウム-遷移金属複合酸化物が、正極活物質として用いられる。 Examples of the positive electrode active material include LiMn 2 O 4 , LiMnO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li (Ni—Mn—Co) O 2 , and a material in which a part of these transition metals is replaced with another element. Lithium-transition metal composite oxides, lithium-transition metal phosphate compounds, lithium-transition metal sulfate compounds, transition metal oxides (eg MnO 2 and V 2 O 5 ), transition metal sulfides (eg MoS 2 and TiS 2 ) ) And conductive polymers (eg, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, poly-p-phenylene and polyvinylcarbazole) and the like. In some cases, two or more kinds of positive electrode active materials may be used in combination. Preferably, a lithium-transition metal composite oxide is used as the positive electrode active material from the viewpoint of capacity and output characteristics.

負極活物質としては、金属(Si及びSn等)、金属合金(例えばリチウム-スズ合金、リチウム-シリコン合金、リチウム-アルミニウム合金及びリチウム-アルミニウム-マンガン合金等)、金属酸化物(TiO、Ti、TiO、SiO、SiO及びSnO等)、リチウムと遷移金属との複合酸化物(Li4/3Ti5/3及びLiMnN等)、Li、炭素材料[グラファイト(天然黒鉛、人造黒鉛)、カーボンブラック、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体(例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等)、コークス類(例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等)、活性炭、カーボンファイバー(炭素繊維)、ソフトカーボン、及びハードカーボン等]並びに導電性高分子(例えばポリアセチレン及びポリピロール等)等が挙げられる。 Examples of the negative electrode active material include metals (Si and Sn, etc.), metal alloys (for example, lithium-tin alloys, lithium-silicon alloys, lithium-aluminum alloys, lithium-aluminum-manganese alloys, etc.), and metal oxides (TIO, Ti 2 ). O 3 , TiO 2 , SiO 2 , SiO and SnO 2 , etc.), composite oxides of lithium and transition metals (Li 4/3 Ti 5/3 O 4 and Li 7 MnN, etc.), Li, carbon materials [graphite (graphite ( Natural graphite, artificial graphite), carbon black, amorphous carbon, high molecular compound calcined material (for example, phenol resin, furan resin, etc. calcined and carbonized), coke (for example, pitch coke, needle coke, petroleum coke, etc.) , Activated carbon, carbon fiber (carbon fiber), soft carbon, hard carbon, etc.] and conductive polymers (for example, polyacetylene, polypyrrole, etc.) and the like.

上記活物質の平均粒子径は、特に限定されないが、電池の高容量化、反応性、サイクル耐久性の観点からは、好ましくは1~100μm、より好ましくは1~20μmである。 The average particle size of the active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 20 μm from the viewpoint of increasing the capacity of the battery, reactivity, and cycle durability.

本発明のリチウムイオン二次電池に用いる正極活物質及び負極活物質としては、活物質の表面の少なくとも一部が被覆用樹脂及び必要に応じて導電助剤を含む被覆剤によって被覆されていることが好ましい。 As the positive electrode active material and the negative electrode active material used in the lithium ion secondary battery of the present invention, at least a part of the surface of the active material is coated with a coating resin and, if necessary, a coating agent containing a conductive auxiliary agent. Is preferable.

被覆剤に含まれる導電助剤としては、上記の導電性フィラーと同じものを用いることができる。これらの導電助剤は1種類を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
なかでも、電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、金、銅、チタン及びこれらの混合物であり、更に好ましくは銀、金、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、特に好ましくはカーボンである。導電助剤の含有量は、活物質層の導電性を所望の程度にまで向上できれば特に限定されないが、活物質層に含まれる固形分の合計重量に基づいて、好ましくは0.5~15質量%であり、より好ましくは1~10質量%である。
As the conductive auxiliary agent contained in the coating agent, the same conductive filler as described above can be used. One type of these conductive aids may be used alone, or two or more types may be used in combination.
Among them, from the viewpoint of electrical stability, aluminum, stainless steel, carbon, silver, gold, copper, titanium and mixtures thereof are preferable, and silver, gold, aluminum, stainless steel and carbon are particularly preferable. Is carbon. The content of the conductive auxiliary agent is not particularly limited as long as the conductivity of the active material layer can be improved to a desired degree, but is preferably 0.5 to 15 mass based on the total weight of the solid content contained in the active material layer. %, More preferably 1 to 10% by mass.

導電助剤の形状(形態)は、粒子形態に限られず、粒子形態以外の形態であってもよく、カーボンナノチューブ等、いわゆるフィラー系導電性樹脂組成物として実用化されている形態であってもよい。 The shape (form) of the conductive auxiliary agent is not limited to the particle form, and may be a form other than the particle form, or may be a form practically used as a so-called filler-based conductive resin composition such as carbon nanotubes. good.

導電助剤の平均粒子径は、特に限定されるものではないが、電池の電気特性の観点から、0.01~10μm程度であることが好ましい。 The average particle size of the conductive auxiliary agent is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 10 μm from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery.

被覆剤に含まれる被覆用樹脂としては、ビニルモノマーを必須構成単量体とする重合体が好ましい。ビニルモノマーを必須構成単量体とする重合体は柔軟性を有するため、活物質を重合体で被覆することにより電極の体積変化を緩和し、電極の膨脹を抑制することができる。 As the coating resin contained in the coating agent, a polymer containing a vinyl monomer as an essential constituent monomer is preferable. Since the polymer containing the vinyl monomer as an essential constituent monomer has flexibility, the volume change of the electrode can be alleviated and the expansion of the electrode can be suppressed by coating the active material with the polymer.

特に、ビニルモノマーとしてカルボキシル基を有するビニルモノマー(b1)及び下記一般式(1)で表されるビニルモノマー(b2)を含むことが好ましい。
CH=C(R)COOR (1)
In particular, it is preferable to include a vinyl monomer (b1) having a carboxyl group and a vinyl monomer (b2) represented by the following general formula (1) as the vinyl monomer.
CH 2 = C (R 1 ) COOR 2 (1)

式(1)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは、炭素数1~4の直鎖のアルキル基又は炭素数4~36の分岐アルキル基である。 In the formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 is a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a branched alkyl group having 4 to 36 carbon atoms.

カルボキシル基を有するビニルモノマー(b1)としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、桂皮酸等の炭素数3~15のモノカルボン酸;(無水)マレイン酸、フマル酸、(無水)イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸等の炭素数4~24のジカルボン酸;アコニット酸等の炭素数6~24の3価~4価又はそれ以上の価数のポリカルボン酸等が挙げられる。これらの中でも(メタ)アクリル酸が好ましく、メタクリル酸が特に好ましい。 Examples of the vinyl monomer (b1) having a carboxyl group include monocarboxylic acids having 3 to 15 carbon atoms such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, and cinnamic acid; (anhydrous) maleic acid, fumaric acid, and (anhydrous) itaconic acid. Examples thereof include dicarboxylic acids having 4 to 24 carbon atoms such as citraconic acid and mesaconic acid; and trivalent to tetravalent or higher valent polycarboxylic acids having 6 to 24 carbon atoms such as aconitic acid. Among these, (meth) acrylic acid is preferable, and methacrylic acid is particularly preferable.

上記一般式(1)で表されるビニルモノマー(b2)において、Rは水素原子又はメチル基を表す。Rはメチル基であることが好ましい。 In the vinyl monomer (b2) represented by the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 1 is preferably a methyl group.

は、炭素数1~4の直鎖のアルキル基又は炭素数4~36の分岐アルキル基である。Rの具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、1-アルキルアルキル基(1-メチルプロピル基(sec-ブチル基)、1,1-ジメチルエチル基(tert-ブチル基)、1-メチルブチル基、1-エチルプロピル基、1,1-ジメチルプロピル基、1-メチルペンチル基、1-エチルブチル基、1-メチルヘキシル基、1-エチルペンチル基、1-メチルヘプチル基、1-エチルヘキシル基、1-メチルオクチル基、1-エチルヘプチル基、1-メチルノニル基、1-エチルオクチル基、1-メチルデシル基、1-エチルノニル基、1-ブチルエイコシル基、1-ヘキシルオクタデシル基、1-オクチルヘキサデシル基、1-デシルテトラデシル基、1-ウンデシルトリデシル基等)、2-アルキルアルキル基(2-メチルプロピル基(iso-ブチル基)、2-メチルブチル基、2-エチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル基、2-メチルペンチル基、2-エチルブチル基、2-メチルヘキシル基、2-エチルペンチル基、2-メチルヘプチル基、2-エチルヘキシル基、2-メチルオクチル基、2-エチルヘプチル基、2-メチルノニル基、2-エチルオクチル基、2-メチルデシル基、2-エチルノニル基、2-ヘキシルオクタデシル基、2-オクチルヘキサデシル基、2-デシルテトラデシル基、2-ウンデシルトリデシル基、2-ドデシルヘキサデシル基、2-トリデシルペンタデシル基、2-デシルオクタデシル基、2-テトラデシルオクタデシル基、2-ヘキサデシルオクタデシル基、2-テトラデシルエイコシル基、2-ヘキサデシルエイコシル基等)、3~34-アルキルアルキル基(3-アルキルアルキル基、4-アルキルアルキル基、5-アルキルアルキル基、32-アルキルアルキル基、33-アルキルアルキル基及び34-アルキルアルキル基等)、ならびに、プロピレンオリゴマー(7~11量体)、エチレン/プロピレン(モル比16/1~1/11)オリゴマー、イソブチレンオリゴマー(7~8量体)及びα-オレフィン(炭素数5~20)オリゴマー(4~8量体)等に対応するオキソアルコールのアルキル残基のような1又はそれ以上の分岐アルキル基を含有する混合アルキル基等が挙げられる。 R2 is a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a branched alkyl group having 4 to 36 carbon atoms. Specific examples of R 2 include methyl group, ethyl group, propyl group, 1-alkylalkyl group (1-methylpropyl group (sec-butyl group), 1,1-dimethylethyl group (tert-butyl group)), 1 -Methylbutyl group, 1-ethylpropyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 1-methylpentyl group, 1-ethylbutyl group, 1-methylhexyl group, 1-ethylpentyl group, 1-methylheptyl group, 1-ethylhexyl Group, 1-methyloctyl group, 1-ethylheptyl group, 1-methylnonyl group, 1-ethyloctyl group, 1-methyldecyl group, 1-ethylnonyl group, 1-butyleicosyl group, 1-hexyloctadecyl group, 1- Octylhexadecyl group, 1-decyltetradecyl group, 1-undecyltridecyl group, etc.), 2-alkylalkyl group (2-methylpropyl group (iso-butyl group), 2-methylbutyl group, 2-ethylpropyl group, etc.) , 2,2-dimethylpropyl group, 2-methylpentyl group, 2-ethylbutyl group, 2-methylhexyl group, 2-ethylpentyl group, 2-methylheptyl group, 2-ethylhexyl group, 2-methyloctyl group, 2 -Ethylheptyl group, 2-methylnonyl group, 2-ethyloctyl group, 2-methyldecyl group, 2-ethylnonyl group, 2-hexyloctadecyl group, 2-octylhexadecyl group, 2-decyltetradecyl group, 2-undecyl group. Tridecyl group, 2-dodecylhexadecyl group, 2-tridecylpentadecyl group, 2-decyl octadecyl group, 2-tetradecyl octadecyl group, 2-hexadecyl octadecyl group, 2-tetradecyleikosyl group, 2-hexa Decyleicosyl group, etc.) 3-34-alkylalkyl group (3-alkylalkyl group, 4-alkylalkyl group, 5-alkylalkyl group, 32-alkylalkyl group, 33-alkylalkyl group and 34-alkylalkyl group Etc.), as well as propylene oligomer (7 to 11 mer), ethylene / propylene (molar ratio 16/1 to 1/11) oligomer, isobutylene oligomer (7 to 8 mer) and α-olefin (5 to 20 carbon atoms). ) A mixed alkyl group containing one or more branched alkyl groups such as an alkyl residue of oxoalcohol corresponding to an oligomer (4 to octamer) and the like.

これらのうち、電解液の吸液及び電気特性等の観点から好ましいのは、メチル基、エチル基、2-アルキルアルキル基であり、更に好ましいのは2-エチルヘキシル基及び2-デシルテトラデシル基である。 Of these, a methyl group, an ethyl group, and a 2-alkylalkyl group are preferable from the viewpoint of liquid absorption and electrical characteristics of the electrolytic solution, and 2-ethylhexyl group and 2-decyltetradecyl group are more preferable. be.

被覆剤によって被覆された活物質(以下、被覆活物質と記載する)は、例えば、活物質を万能混合機に入れて10~500rpmで撹拌した状態で、被覆用樹脂を含む樹脂溶液(被覆用樹脂溶液)を1~90分かけて滴下混合し、更に導電助剤を混合し、撹拌したまま50~200℃に昇温し、0.007~0.04MPaまで減圧した後に10~150分保持することにより得ることができる。なお、樹脂溶液の溶媒としては、被覆用樹脂を溶解できるものであれば特に限定されないが、N,N-ジメチルホルムアミド等が好適に使用できる。 The active material coated with the coating agent (hereinafter referred to as the coating active material) is, for example, a resin solution containing a coating resin (for coating) in a state where the active material is placed in a universal mixer and stirred at 10 to 500 rpm. (Resin solution) is added dropwise over 1 to 90 minutes, a conductive additive is further mixed, the temperature is raised to 50 to 200 ° C. with stirring, the pressure is reduced to 0.007 to 0.04 MPa, and then the mixture is held for 10 to 150 minutes. Can be obtained by doing. The solvent of the resin solution is not particularly limited as long as it can dissolve the coating resin, but N, N-dimethylformamide and the like can be preferably used.

活物質被覆用樹脂と導電助剤の配合比率は特に限定されるものではないが、重量比率で活物質被覆用樹脂(樹脂固形分重量):導電助剤=1:0.2~1:3.0であることが好ましい。 The blending ratio of the active material coating resin and the conductive auxiliary agent is not particularly limited, but the active material coating resin (resin solid content weight): conductive auxiliary agent = 1: 0.2 to 1: 3 in terms of weight ratio. It is preferably 0.0.

活物質と活物質被覆用樹脂(樹脂固形分重量)の配合比率は特に限定されるものではないが、重量比率で活物質:活物質被覆用樹脂(樹脂固形分重量)=1:0.001~1:0.1であることが好ましい。 The mixing ratio of the active material and the active material coating resin (resin solid content weight) is not particularly limited, but the weight ratio is active material: active material coating resin (resin solid content weight) = 1: 0.001. It is preferably ~ 1: 0.1.

なお、被覆用樹脂溶液は、被覆用樹脂及び溶媒を含むが、場合によっては、被覆用樹脂及び導電助剤を混合することによって製造してもよい。事前に混合した被覆用樹脂溶液を活物質と更に混合することにより、活物質を被覆用樹脂溶液が活物質の表面に付着し、活物質を被覆剤で被覆することができる。 The coating resin solution contains a coating resin and a solvent, but may be produced by mixing the coating resin and the conductive auxiliary agent in some cases. By further mixing the coating resin solution mixed in advance with the active material, the coating resin solution adheres to the surface of the active material, and the active material can be coated with the coating agent.

また、被覆剤で被覆する際に、被覆用樹脂、活物質及び導電助剤を同時に混合して、活物質の表面上で被覆用樹脂及び導電助剤を含む被覆剤で被覆してもよい。 Further, when coating with the coating agent, the coating resin, the active material and the conductive auxiliary agent may be mixed at the same time and coated on the surface of the active material with the coating agent containing the coating resin and the conductive auxiliary agent.

また、被覆剤で被覆する際に、活物質に被覆用樹脂を混合し、更に導電助剤を混合して、活物質の表面上で被覆用樹脂及び導電助剤を含む被覆剤で被覆してもよい。 Further, when coating with a coating agent, a coating resin is mixed with the active material, a conductive auxiliary agent is further mixed, and the surface of the active material is coated with a coating agent containing the coating resin and the conductive auxiliary agent. May be good.

上記の活物質スラリーに用いる溶媒としては、リチウムイオン二次電池に用いられる電解液の溶媒と同じものを用いることができ、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、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類を好ましく用いることができる。また、1-メチル-2-ピロリドン、メチルエチルケトン、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルアミノプロピルアミン及びテトラヒドロフラン等も用いることができる。溶媒の使用量は、特に限定されないが、集電体への塗布しやすさ等を考慮すると、スラリーの固形分濃度が、40~80重量%となるような量である。 As the solvent used for the above-mentioned active material slurry, the same solvent as the solvent of the electrolytic solution used for the lithium ion secondary battery can be used, and carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethylmethyl carbonate can be used. Can be preferably used. Further, 1-methyl-2-pyrrolidone, methylethylketone, N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, N, N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran and the like can also be used. The amount of the solvent used is not particularly limited, but is an amount such that the solid content concentration of the slurry is 40 to 80% by weight in consideration of ease of application to the current collector and the like.

電解液としては、上記のカーボネート類にリチウム塩[Li(CFSON、Li(CSON、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiCFSO等]を溶解して電解液を用いることができる。 As the electrolytic solution, the above-mentioned carbonates and lithium salts [Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiTaF 6 , LiCF 3 SO 3 etc.] can be dissolved and an electrolytic solution can be used.

電解液は、上述した成分以外の添加剤を更に含んでもよく、例えば、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、ジフェニルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、ジエチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、1,2-ジビニルエチレンカーボネート、1-メチル-1-ビニルエチレンカーボネート、1-メチル-2-ビニルエチレンカーボネート、1-エチル-1-ビニルエチレンカーボネート、1-エチル-2-ビニルエチレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、ビニルオキシメチルエチレンカーボネート、アリルオキシメチルエチレンカーボネート、アクリルオキシメチルエチレンカーボネート、メタクリルオキシメチルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、プロパルギルエチレンカーボネート、エチニルオキシメチルエチレンカーボネート、プロパルギルオキシエチレンカーボネート、メチレンエチレンカーボネート、1,1-ジメチル-2-メチレンエチレンカーボネート等が挙げられる。 The electrolytic solution may further contain additives other than the above-mentioned components, for example, vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, dimethylvinylene carbonate, phenylvinylene carbonate, diphenylvinylene carbonate, ethylvinylene carbonate, diethylvinylene carbonate, vinylethylene carbonate, etc. 1,2-Divinylethylene carbonate, 1-methyl-1-vinylethylenecarbonate, 1-methyl-2-vinylethylenecarbonate, 1-ethyl-1-vinylethylenecarbonate, 1-ethyl-2-vinylethylenecarbonate, vinylvinylene Carbonate, allylethylene carbonate, vinyloxymethylethylene carbonate, allyloxymethylethylene carbonate, acrylicoxymethylethylene carbonate, methacryloxymethylethylene carbonate, ethynylethylene carbonate, propargylethylene carbonate, ethynyloxymethylethylene carbonate, propargyloxyethylene carbonate, methylene Examples thereof include ethylene carbonate and 1,1-dimethyl-2-methyleneethylene carbonate.

活物質スラリーには、必要に応じて更に導電助剤やバインダーを添加することができる。
バインダーを添加する場合、バインダーとしてはデンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、スチレン-ブタジエンゴム、ポリエチレン及びポリプロピレン等の高分子化合物が挙げられる。バインダーの含有量は、添加したバインダーの分だけ内部抵抗が増加してしまうため、活物質の重量に基づいて5重量%未満が好ましく、0重量%であること(すなわち、活物質層が非結着体であること)が更に好ましい。
If necessary, a conductive auxiliary agent or a binder can be further added to the active material slurry.
When a binder is added, examples of the binder include polymer compounds such as starch, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, styrene-butadiene rubber, polyethylene and polypropylene. The content of the binder is preferably less than 5% by weight, preferably 0% by weight, based on the weight of the active material, because the internal resistance increases by the amount of the added binder (that is, the active material layer is not formed). It is more preferable to be a binder).

活物質スラリーに導電助剤を添加する場合、導電助剤としては上記の被覆剤が含む導電助剤と同じものを用いることができ、好ましくは繊維状の導電助剤であり、更に好ましくは炭素繊維である。導電助剤の含有量は、電池性能の観点から活物質の重量に基づいて0.5~15重量%が好ましく、1~10重量%が更に好ましい。 When a conductive auxiliary agent is added to the active material slurry, the same conductive auxiliary agent as that contained in the above-mentioned coating agent can be used as the conductive auxiliary agent, preferably a fibrous conductive auxiliary agent, and more preferably carbon. It is a fiber. The content of the conductive auxiliary agent is preferably 0.5 to 15% by weight, more preferably 1 to 10% by weight, based on the weight of the active material from the viewpoint of battery performance.

正極活物質層と負極活物質層との間に配置されるセパレータとしては、一般にリチウムイオン二次電池に用いられる公知のセパレータを用いることができ、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体及びポリオレフィン(ポリエチレン及びポリプロピレン等)製の多孔質フィルム、多孔質フィルムの多層フィルム(例えば、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンの3層構造をした積層体等)、合成繊維(ポリエステル繊維及びアラミド繊維等)及びガラス繊維等からなる不織布並びにこれらの表面にシリカ、アルミナ及びチタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等の公知のリチウムイオン二次電池用セパレータ等を用いることができる。 As the separator arranged between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, a known separator generally used for lithium ion secondary batteries can be used, and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer and polyolefin can be used. Porous film made of (polyethylene, polypropylene, etc.), multilayer film of porous film (for example, a laminate having a three-layer structure of polypropylene / polyethylene / polypropylene, etc.), synthetic fiber (polyester fiber, aramid fiber, etc.), and glass fiber. It is possible to use a polypropylene made of polypropylene, a known separator for a lithium ion secondary battery, or the like, which has ceramic fine particles such as silica, alumina, and titania adhered to the surface thereof.

本発明のリチウムイオン二次電池が有する単電池セルは、正極電極、セパレータ及び負極電極を積層した構造を有するが、正極電極、セパレータ及び負極電極の外周部はシール部で封止された構造を有し、シール部は、単電池セルの端部における短絡を防止し、電解液が単電池セルの端部から漏洩することを防止する機能を有する。
シール部を構成する材料としては、絶縁性、固体電解質の脱落に対するシール性や外部からの水分の透湿に対するシール性(密封性)、電池動作温度下での耐熱性等を有するものであればよく、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂及びゴム(エチレン-プロピレン-ジエンゴム等)等を用いることができる。
また、イソシアネート系接着剤や、アクリル樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤等を用いてもよく、ホットメルト接着剤(ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂)等を用いてもよい。
なかでも、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ(製膜性)、経済性等の観点から、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂が、絶縁層の構成材料として好ましく用いられ、非結晶性ポリプロピレン樹脂を主成分とするエチレン、プロピレン及びブテンを共重合した樹脂を用いることが好ましい。
The cell cell of the lithium ion secondary battery of the present invention has a structure in which a positive electrode, a separator and a negative electrode are laminated, but the outer peripheral portion of the positive electrode, the separator and the negative electrode has a structure sealed by a seal portion. The sealing portion has a function of preventing a short circuit at the end of the cell and preventing the electrolytic solution from leaking from the end of the cell.
As the material constituting the sealing portion, if it has insulating property, sealing property against falling off of solid electrolyte, sealing property against moisture permeation from the outside (sealing property), heat resistance under battery operating temperature, etc. Often, acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyimide resin, rubber (ethylene-propylene-diene rubber, etc.) and the like can be used.
Further, an isocyanate-based adhesive, an acrylic resin-based adhesive, a cyanoacrylate-based adhesive, or the like may be used, or a hot melt adhesive (urethane resin, polyamide resin, polyolefin resin) or the like may be used.
Among them, polyethylene resin and polypropylene resin are preferably used as constituent materials of the insulating layer from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film formation), economy, etc., and mainly non-crystalline polypropylene resin. It is preferable to use a resin obtained by copolymerizing ethylene, propylene and butene as components.

本発明のリチウムイオン二次電池の外装容器としては、公知の金属缶ケース及びアルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースを用いることができる。ラミネートフィルムとしては、ポリプロピレン、アルミニウム及びナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等を用いることができる。なかでも、高出力化や冷却性能に優れ、軽量化が可能であり大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、ラミネートフィルムが好ましい。 As the outer container of the lithium ion secondary battery of the present invention, a known metal can case and a bag-shaped case using a laminated film containing aluminum can be used. As the laminating film, a three-layer structure laminating film or the like in which polypropylene, aluminum, and nylon are laminated in this order can be used. Among them, a laminated film is preferable from the viewpoint of high output, excellent cooling performance, light weight, and suitable use for a battery for large equipment.

本発明のリチウムイオン二次電池は、上記のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体上に形成した正極活物質層を有する正極電極、セパレータ、上記のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体上に形成した負極活物質層を有する負極電極を公知の方法で積層した単電池セルを必要に応じて積層し、電解液と共に外装容器に封入することで得ることができる。 The lithium ion secondary battery of the present invention has a positive electrode having a positive electrode active material layer formed on the above resin collector for a lithium ion secondary battery, a separator, and the above resin collector for a lithium ion secondary battery. It can be obtained by laminating a cell cell in which a negative electrode having a negative electrode active material layer formed in 1 is laminated by a known method, if necessary, and enclosing the negative electrode together with an electrolytic solution in an outer container.

以下実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定するものではない。以下の記載において「部」は重量部を示す。 Hereinafter, the present invention will be further described with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. In the following description, "part" indicates a part by weight.

<製造例1:導電性多孔質樹脂層(A1)~(A4)の作製>
二軸押出機にて、ポリプロピレン(商品名「サンアロマー(登録商標)PL500A」、サンアロマー株式会社製)83質量%、アセチレンブラック[デンカブラック(登録商標)HS-100、デンカ(株)製、一次粒子の平均粒子径:36nm]12質量%、および分散剤(三洋化成工業株式会社製、商品名「ユーメックス(登録商標)1001」、無水マレイン酸変性ポリプロピレン)5質量%を、180℃、100rpm、滞留時間10分の条件で溶融混練し、延伸動作することなくガット状に押し出しこれをカットしてペレット状の導電性多孔質樹脂層用材料(1-1)を得た。なお、上記各成分の量は混合比を表わし、ポリプロピレン、アセチレンブラック及び分散剤の合計が100質量%である。
得られた導電性多孔質樹脂層用材料(1-1)を特開2001-271218号公報の実施例3と同様の装置及び条件で紡糸、接着及びプレスして、厚みが90μmの導電性多孔質樹脂層である導電性不織布(A1)、厚みが120μmの導電性多孔質樹脂層である導電性不織布(A2)、厚みが180μmの導電性多孔質樹脂層である導電性不織布(A3)、厚みが70μmの導電性多孔質樹脂層である導電性不織布(A4)(表1において、(A1)~(A4)を「12%AB-PP/不織布」と記載する)をそれぞれ得た。
<Production Example 1: Preparation of Conductive Porous Resin Layers (A1) to (A4)>
In a twin-screw extruder, polypropylene (trade name "SunAllomer (registered trademark) PL500A", manufactured by SunAllomer Ltd.) 83% by mass, acetylene black [Denka Black (registered trademark) HS-100, manufactured by Denka Co., Ltd., primary particles Average particle size: 36 nm] 12% by mass, and 5% by mass of dispersant (manufactured by Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name "Umex (registered trademark) 1001", anhydrous maleic acid-modified polypropylene), retained at 180 ° C., 100 rpm. It was melt-kneaded under the condition of 10 minutes, extruded into a gut shape without stretching operation, and cut to obtain a pellet-shaped material for a conductive porous resin layer (1-1). The amount of each of the above components represents a mixing ratio, and the total of polypropylene, acetylene black and the dispersant is 100% by mass.
The obtained conductive porous resin layer material (1-1) was spun, bonded and pressed under the same equipment and conditions as in Example 3 of JP-A-2001-271218, and the conductive porous material having a thickness of 90 μm was obtained. A conductive non-woven fabric (A1) which is a quality resin layer, a conductive non-woven fabric (A2) which is a conductive porous resin layer having a thickness of 120 μm, a conductive non-woven fabric (A3) which is a conductive porous resin layer having a thickness of 180 μm, Conductive nonwoven fabrics (A4) which are conductive porous resin layers having a thickness of 70 μm (in Table 1, (A1) to (A4) are described as “12% AB-PP / nonwoven fabric”) were obtained.

<製造例2:導電性多孔質樹脂層(A5)の作製>
製造例1において、ポリプロピレン(商品名「サンアロマー(登録商標)PL500A」、サンアロマー株式会社製)83質量%をポリエチレン(商品名「ノバテックLL UJ960」、日本ポリエチレン(株)製)85質量%に、アセチレンブラック[デンカブラック(登録商標)HS-100、デンカ(株)製、一次粒子の平均粒子径:36nm]を12質量%から10質量%に変更して、厚みが80μmの導電性多孔質樹脂層である導電性不織布(A5)(表1において、(A5)を「10%AB-PE/不織布」と記載する)を得た。
<Manufacturing Example 2: Fabrication of Conductive Porous Resin Layer (A5)>
In Production Example 1, 83% by mass of polypropylene (trade name "SunAllomer (registered trademark) PL500A", manufactured by SunAllomer Ltd.) is converted to 85% by mass of polyethylene (trade name "Novatec LL UJ960", manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd.) and acetylene. Black [Denka Black (registered trademark) HS-100, manufactured by Denka Co., Ltd., average particle diameter of primary particles: 36 nm] is changed from 12% by mass to 10% by mass, and a conductive porous resin layer having a thickness of 80 μm. (A5) (in Table 1, (A5) is described as "10% AB-PE / nonwoven fabric") was obtained.

<導電性多孔質樹脂層(A6)>
ニッケルメッキにより導電化処理されたウレタンフォーム[セーレン(株)製 Sui-70-5005:厚さ450μm:電気伝導度300mS/cm]を導電性多孔質樹脂層(A6)とした。
<Conductive porous resin layer (A6)>
A urethane foam [Sui-70-5005 manufactured by Salen Co., Ltd .: thickness 450 μm: electric conductivity 300 mS / cm] which was conductively treated by nickel plating was used as a conductive porous resin layer (A6).

<製造例3:導電性無孔質樹脂層(B1)~(B3)の作製>
二軸押出機にて、ポリプロピレン(商品名「サンアロマー(登録商標)PL500A」、サンアロマー株式会社製)75質量%、アセチレンブラック[デンカブラック(登録商標)HS-100、デンカ(株)製、一次粒子の平均粒子径:36nm]20質量%、および分散剤(三洋化成工業株式会社製、商品名「ユーメックス(登録商標)1001」、無水マレイン酸変性ポリプロピレン)5質量%を、180℃、100rpm、滞留時間10分の条件で溶融混練し、導電性無孔質樹脂層用材料(2-1)を得た。得られた導電性無孔質樹脂層用材料(2-1)を、熱プレス機により圧延することで、厚さ50μmの導電性無孔質樹脂層(B1)、厚さ100μmの導電性無孔質樹脂層(B2)、厚さ140μmの導電性無孔質樹脂層(B3)(表1において、(B1)~(B3)を「20%AB-PP/シート」と記載する)をそれぞれ得た。
<Production Example 3: Preparation of Conductive Non-porous Resin Layers (B1) to (B3)>
In a twin-screw extruder, polypropylene (trade name "SunAllomer (registered trademark) PL500A", manufactured by SunAllomer Ltd.) 75% by mass, acetylene black [Denka Black (registered trademark) HS-100, manufactured by Denka Co., Ltd., primary particles Average particle size: 36 nm] 20% by mass, and a dispersant (manufactured by Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name "Umex (registered trademark) 1001", anhydrous maleic acid-modified polypropylene) 5% by mass, retained at 180 ° C., 100 rpm. The material (2-1) for a conductive non-porous resin layer was obtained by melt-kneading under the condition of 10 minutes. By rolling the obtained conductive non-porous resin layer material (2-1) with a hot press machine, a conductive non-porous resin layer (B1) having a thickness of 50 μm and a thickness of 100 μm are non-conductive. The porous resin layer (B2) and the conductive non-porous resin layer (B3) having a thickness of 140 μm (in Table 1, (B1) to (B3) are referred to as “20% AB-PP / sheet”), respectively. Obtained.

<製造例4:導電性無孔質樹脂層(B4)の作製>
製造例3において、ポリプロピレン(商品名「サンアロマー(登録商標)PL500A」、サンアロマー株式会社製)を75質量%から25質量%に、アセチレンブラック[デンカブラック(登録商標)HS-100、デンカ(株)製、一次粒子の平均粒子径:36nm]20質量%をニッケル粉(ヴァーレ製 Type255)70質量%に変更して、厚さ120μmの導電性無孔質樹脂層(B4)(表1において、(B4)を「70%Ni粒子-PP/シート」と記載する)を得た。
<Production Example 4: Fabrication of Conductive Non-porous Resin Layer (B4)>
In Production Example 3, polypropylene (trade name "SunAllomer (registered trademark) PL500A", manufactured by SunAllomer Ltd.) was changed from 75% by mass to 25% by mass, and acetylene black [Denka Black (registered trademark) HS-100, Denka Co., Ltd. , Average particle size of primary particles: 36 nm] 20% by mass changed to 70% by mass of nickel powder (Type 255 manufactured by Vale), and a conductive non-porous resin layer (B4) with a thickness of 120 μm (in Table 1, (Table 1). B4) is described as "70% Ni particles-PP / sheet").

<製造例5:導電性無孔質樹脂層(B5)の作製>
製造例3において、ポリプロピレン(商品名「サンアロマー(登録商標)PL500A」、サンアロマー株式会社製)をポリエチレン(商品名「ノバテックLL UJ960」、日本ポリエチレン(株)製)に変更して、厚さ100μmの導電性無孔質樹脂層(B5)(表1において、(B5)を「20%AB-PE/シート」と記載する)を得た。
<Manufacturing Example 5: Preparation of Conductive Non-porous Resin Layer (B5)>
In Production Example 3, polypropylene (trade name "SunAllomer (registered trademark) PL500A", manufactured by SunAllomer Ltd.) was changed to polyethylene (trade name "Novatec LL UJ960", manufactured by Japan Polyethylene Corporation) to have a thickness of 100 μm. A conductive non-porous resin layer (B5) (in Table 1, (B5) is referred to as "20% AB-PE / sheet") was obtained.

<製造例6:導電性無孔質樹脂層(B6)の作製>
製造例3において、ポリプロピレン(商品名「サンアロマー(登録商標)PL500A」、サンアロマー株式会社製)を75質量%から55質量%に、アセチレンブラック[デンカブラック(登録商標)HS-100、デンカ(株)製、一次粒子の平均粒子径:36nm]を20質量%から40質量%に変更して、厚さ200μmの導電性無孔質樹脂層(B6)(表1において、(B6)を「40%AB-PP/シート」と記載する)を得た。
<Manufacturing Example 6: Fabrication of Conductive Non-porous Resin Layer (B6)>
In Production Example 3, polypropylene (trade name "SunAllomer (registered trademark) PL500A", manufactured by SunAllomer Ltd.) was changed from 75% by mass to 55% by mass, and acetylene black [Denka Black (registered trademark) HS-100, Denka Co., Ltd. , Average particle size of primary particles: 36 nm] was changed from 20% by mass to 40% by mass, and the conductive non-porous resin layer (B6) with a thickness of 200 μm ((B6) in Table 1 was changed to “40%”. AB-PP / sheet ") was obtained.

<製造例7:被覆用樹脂溶液の作製>
撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素ガス導入管を付した4つ口フラスコにN,N-ジメチルホルムアミド407.9部を仕込み、75℃に昇温した。次いで、メタクリル酸242.8部、メチルメタクリレート97.1部、2-エチルヘキシルメタクリレート242.8部及びDMF116.5部を配合したモノマー配合液と、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)1.7部及び2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)4.7部をN,N-ジメチルホルムアミド58.3部に溶解した開始剤溶液とを4つ口フラスコ内に窒素を吹き込みながら、撹拌下、滴下ロートで2時間かけて連続的に滴下してラジカル重合を行った。滴下終了後、75℃で反応を3時間継続した。次いで、80℃に昇温して反応を3時間継続し、樹脂濃度50%の共重合体溶液を得た。これにN,N-ジメチルホルムアミドを789.8部加えて、樹脂固形分濃度30重量%である被覆用樹脂溶液を得た。
<Production Example 7: Preparation of coating resin solution>
407.9 parts of N, N-dimethylformamide was charged into a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping funnel and a nitrogen gas introduction tube, and the temperature was raised to 75 ° C. Next, a monomer compounded solution containing 242.8 parts of methacrylic acid, 97.1 parts of methyl methacrylate, 242.8 parts of 2-ethylhexyl methacrylate and 116.5 parts of DMF, and 2,2'-azobis (2,4-dimethylvalero). Initiator solution in which 1.7 parts of nitrile) and 4.7 parts of 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile) are dissolved in 58.3 parts of N, N-dimethylformamide are placed in a four-necked flask. Radical polymerization was carried out by continuously dropping the mixture with a dropping funnel over 2 hours while blowing nitrogen. After completion of the dropping, the reaction was continued at 75 ° C. for 3 hours. Then, the temperature was raised to 80 ° C. and the reaction was continued for 3 hours to obtain a copolymer solution having a resin concentration of 50%. 789.8 parts of N, N-dimethylformamide was added thereto to obtain a coating resin solution having a resin solid content concentration of 30% by weight.

<製造例8:被覆正極活物質の作製>
LiCoO粉末1578gを万能混合機に入れ、室温、150rpmで撹拌した状態で、製造例7で作製した樹脂溶液(樹脂固形分濃度30重量%)146gを60分かけて滴下混合し、さらに30分撹拌した。次いで、撹拌した状態でアセチレンブラック[デンカ(株)製]44gを3回に分けて混合し、30分撹拌したままで70℃に昇温し、0.01MPaまで減圧し30分保持した。上記操作により、被覆正極活物質1666gを得た。
<Production Example 8: Preparation of coated positive electrode active material>
1578 g of LiCoO 2 powder was placed in a universal mixer, and 146 g of the resin solution (resin solid content concentration 30% by weight) prepared in Production Example 7 was added dropwise over 60 minutes in a state of stirring at room temperature and 150 rpm, and further 30 minutes. Stirred. Then, 44 g of acetylene black [manufactured by Denka Co., Ltd.] was mixed in 3 portions in a stirred state, the temperature was raised to 70 ° C. with stirring for 30 minutes, the pressure was reduced to 0.01 MPa, and the mixture was held for 30 minutes. By the above operation, 1666 g of the coated positive electrode active material was obtained.

<実施例1>
製造例1で作製した導電性多孔質樹脂層用不織布(A1)、および製造例3で作製した導電性無孔質樹脂層(B1)を重ね、熱プレス機により圧延しながら120℃に加熱融着することで、導電性多孔質樹脂層と導電性無孔質樹脂層の2層を有する厚さ100μmの本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を得た。融着後の(A1)の厚さは50μm、(B1)の厚さは50μmであった。
<Example 1>
The non-woven fabric for the conductive porous resin layer (A1) produced in Production Example 1 and the conductive non-porous resin layer (B1) produced in Production Example 3 are laminated and heated to 120 ° C. while being rolled by a hot press machine. By rolling, a resin collector for a lithium ion secondary battery of the present invention having a thickness of 100 μm having two layers, a conductive porous resin layer and a conductive non-porous resin layer, was obtained. The thickness of (A1) after fusion was 50 μm, and the thickness of (B1) was 50 μm.

<実施例2~6>
表1に従って、実施例1と同様に実施例2~6のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を得た。
<Examples 2 to 6>
According to Table 1, resin current collectors for lithium ion secondary batteries of Examples 2 to 6 were obtained in the same manner as in Example 1.

以下の方法で評価用リチウムイオン二次電池の作製と充放電サイクル特性の評価を行った。 The lithium-ion secondary battery for evaluation was manufactured and the charge / discharge cycle characteristics were evaluated by the following method.

<リチウムイオン二次電池の作製>
製造例8で作製した被覆正極活物質90部、アセチレンブラック[デンカ(株)製]5部及びポリフッ化ビニリデン5部を混合し、更にN-メチル-2-ピロリドン50部を混合して正極活物質スラリーを調製した。このスラリーを被覆正極活物質の塗布量(面密度)が2.5mg/cmになるように、実施例1で作製したリチウムイオン二次電池用樹脂集電体の導電性多孔質樹脂層上に塗布した後、更に減圧下で80℃に加熱して、リチウムイオン二次電池用樹脂集電体上に被覆正極活物質層(厚さ:40μm)を形成した。
次いで、被覆正極活物質層にセパレータ(厚さ25μmのポリプロピレン製)を積層した。得られた積層体を直径15mmの円盤状に打ち抜き、金属リチウムを直径15mmの円盤状に打ち抜いたものをセパレータ上に重ね、それを評価用コインセル容器に収納し、更に電解液を注入した後に封止して評価用リチウムイオン二次電池(V1)を作製した。なお、電解液として、1M LiPFをエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとの混合溶媒(体積比1:1)に溶解した溶液を準備した。
実施例2~6についても同様にして、評価用リチウムイオン二次電池(V2~V6)を作製した。
<Manufacturing of lithium-ion secondary battery>
90 parts of the coated positive electrode active material prepared in Production Example 8, 5 parts of acetylene black [manufactured by Denka Co., Ltd.] and 5 parts of polyvinylidene fluoride are mixed, and 50 parts of N-methyl-2-pyrrolidone are further mixed to activate the positive electrode. A substance slurry was prepared. This slurry is coated on the conductive porous resin layer of the resin collector for a lithium ion secondary battery produced in Example 1 so that the coating amount (surface density) of the positive electrode active material is 2.5 mg / cm 2 . Then, it was further heated to 80 ° C. under reduced pressure to form a coated positive electrode active material layer (thickness: 40 μm) on a resin current collector for a lithium ion secondary battery.
Next, a separator (made of polypropylene having a thickness of 25 μm) was laminated on the coated positive electrode active material layer. The obtained laminate was punched into a disk shape with a diameter of 15 mm, and the metal lithium punched into a disk shape with a diameter of 15 mm was stacked on a separator, stored in a coin cell container for evaluation, further injected with an electrolytic solution, and then sealed. It was stopped to produce a lithium ion secondary battery (V1) for evaluation. As an electrolytic solution, a solution prepared by dissolving 1M LiPF 6 in a mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio 1: 1) was prepared.
Similarly for Examples 2 to 6, evaluation lithium ion secondary batteries (V2 to V6) were produced.

<リチウムイオン二次電池の充放電サイクル特性の評価>
充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、評価用リチウムイオン二次電池(V1)を0.1Cの電流で電圧4.3Vまで充電し、10分間の休止後、0.1Cの電流で電池電圧を3.0Vまで放電し、この充放電を繰り返した。この時の初回充電時の電池容量と200サイクル目充電時の電池容量を測定し、下記式から充放電サイクル特性(以下、サイクル特性ともいう)を算出した。得られた充放電サイクル特性の値は91%であった。
充放電サイクル特性(%)=(200サイクル目充電時の電池容量/初回充電時の電池容量)×100
同様にして、評価用リチウムイオン二次電池(V2~V6)についても充放電サイクル特性の評価を行った。結果を表1に示す。
なお、充放電サイクル特性の値が大きい程、充放電サイクル特性が良好であり、優れた長期の信頼性を有することを示す。
<Evaluation of charge / discharge cycle characteristics of lithium-ion secondary battery>
Using the charge / discharge measuring device "Battery Analyzer 1470" [manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.], the evaluation lithium ion secondary battery (V1) is charged to a voltage of 4.3 V with a current of 0.1 C for 10 minutes. After the pause, the battery voltage was discharged to 3.0 V with a current of 0.1 C, and this charging and discharging was repeated. At this time, the battery capacity at the time of the first charge and the battery capacity at the time of the 200th cycle charge were measured, and the charge / discharge cycle characteristics (hereinafter, also referred to as cycle characteristics) were calculated from the following formulas. The value of the obtained charge / discharge cycle characteristics was 91%.
Charge / discharge cycle characteristics (%) = (battery capacity at the time of charging the 200th cycle / battery capacity at the time of initial charging) × 100
Similarly, the charge / discharge cycle characteristics of the evaluation lithium ion secondary batteries (V2 to V6) were evaluated. The results are shown in Table 1.
The larger the value of the charge / discharge cycle characteristic, the better the charge / discharge cycle characteristic, indicating that the charge / discharge cycle characteristic has excellent long-term reliability.

<比較例1>
実施例1で作製したリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を、製造例3で作製した導電性無孔質樹脂層の厚さを180μmに変更したもの(B7)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして比較評価用リチウムイオン二次電池(H1)を作製し、実施例1と同様に充放電サイクル特性を測定、算出した。得られた充放電サイクル特性の値は80%であった。
<Comparative Example 1>
Except that the resin collector for the lithium ion secondary battery produced in Example 1 was changed to the one in which the thickness of the conductive non-porous resin layer produced in Production Example 3 was changed to 180 μm (B7). A lithium ion secondary battery (H1) for comparative evaluation was produced in the same manner as in Example 1, and the charge / discharge cycle characteristics were measured and calculated in the same manner as in Example 1. The value of the obtained charge / discharge cycle characteristics was 80%.

評価用リチウムイオン二次電池(V1~V6)及び比較評価用リチウムイオン二次電池(H1)の充放電サイクル特性の結果を表1に記載した。表1に示すように、導電性多孔質樹脂層を有する実施例1~6は、導電性多孔質樹脂層を有さない比較例1よりも充放電サイクル特性に優れ、優れた長期の信頼性を有していた。以上の結果から、導電性多孔質樹脂層を有するリチウムイオン二次電池用樹脂集電体は、活物質層との接着強度に優れ、200サイクルの充放電試験中における抵抗値の上昇が抑えられると考えられる。 Table 1 shows the results of charge / discharge cycle characteristics of the evaluation lithium ion secondary batteries (V1 to V6) and the comparative evaluation lithium ion secondary batteries (H1). As shown in Table 1, Examples 1 to 6 having a conductive porous resin layer have better charge / discharge cycle characteristics than Comparative Example 1 having no conductive porous resin layer, and have excellent long-term reliability. Had. From the above results, the resin collector for lithium ion secondary batteries having a conductive porous resin layer has excellent adhesive strength with the active material layer, and an increase in resistance value during a 200-cycle charge / discharge test is suppressed. it is conceivable that.

Figure 0007061454000001
Figure 0007061454000001

本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を用いた電池は、充放電サイクル特性に優れている。これは、集電体が導電性多孔質樹脂層を有することで活物質層との密着性が向上し、充放電時の活物質の体積変化による応力によっても界面での剥離等の欠陥が生じにくくなったためと考えられる。 The battery using the resin collector for a lithium ion secondary battery of the present invention has excellent charge / discharge cycle characteristics. This is because the current collector has a conductive porous resin layer, which improves the adhesion to the active material layer, and the stress caused by the volume change of the active material during charging and discharging also causes defects such as peeling at the interface. It is thought that it became difficult.

本発明のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体は、充放電サイクル特性に優れているため、これを用いたリチウムイオン二次電池はサイクル特性に優れ、特に携帯電話等の可搬装置及び電気自動車等に用いられるリチウムイオン二次電池用樹脂集電体として有用である。 Since the resin collector for a lithium ion secondary battery of the present invention has excellent charge / discharge cycle characteristics, the lithium ion secondary battery using the resin collector has excellent cycle characteristics, and in particular, a portable device such as a mobile phone and electricity. It is useful as a resin collector for lithium-ion secondary batteries used in automobiles and the like.

1 電極
10 リチウムイオン二次電池用樹脂集電体
100 導電性無孔質樹脂層
200 導電性多孔質樹脂層
210 導電性樹脂繊維
300 活物質層
310 活物質
1 Electrode 10 Resin collector for lithium ion secondary battery 100 Conductive non-porous resin layer 200 Conductive porous resin layer 210 Conductive resin fiber 300 Active material layer 310 Active material

Claims (7)

導電性無孔質樹脂層と、
前記導電性無孔質樹脂層上に積層される導電性多孔質樹脂層とからなり、
前記導電性多孔質樹脂層が、導電性樹脂繊維の織布、不織布又は編物であることを特徴とするリチウムイオン二次電池用樹脂集電体。
With a conductive non-porous resin layer,
It is composed of a conductive porous resin layer laminated on the conductive non-porous resin layer .
A resin current collector for a lithium ion secondary battery , wherein the conductive porous resin layer is a woven fabric, a non-woven fabric, or a knitted fabric of conductive resin fibers .
前記導電性樹脂繊維が、第1の導電性フィラーと第1の非導電性樹脂とを含んでなる第1の導電性樹脂組成物からなる請求項に記載のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体。 The resin collection for a lithium ion secondary battery according to claim 1 , wherein the conductive resin fiber comprises a first conductive resin composition comprising a first conductive filler and a first non-conductive resin. Electric body. 前記導電性無孔質樹脂層が、第2の導電性フィラーと第2の非導電性樹脂とを含んでなる第2の導電性樹脂組成物からなる請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体。 The lithium ion II according to claim 1 or 2 , wherein the conductive non-porous resin layer comprises a second conductive resin composition comprising a second conductive filler and a second non-conductive resin. Resin collector for next battery. 記導電性樹脂繊維が、第1の導電性フィラーと第1の非導電性樹脂とを含んでなる第1の導電性樹脂組成物からなり、
前記導電性無孔質樹脂層が、第2の導電性フィラーと第2の非導電性樹脂とを含んでなる第2の導電性樹脂組成物からなり、
前記第1の導電性フィラーと前記第2の導電性フィラー、及び、前記第1の非導電性樹脂と前記第2の非導電性樹脂が、それぞれ同じである請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体。
The conductive resin fiber comprises a first conductive resin composition comprising a first conductive filler and a first non-conductive resin.
The conductive non-porous resin layer comprises a second conductive resin composition comprising a second conductive filler and a second non-conductive resin.
The lithium ion II according to claim 1, wherein the first conductive filler and the second conductive filler, and the first non-conductive resin and the second non-conductive resin are the same. Resin collector for next battery.
前記導電性無孔質樹脂層が、5~150μmの厚みを有する請求項1~のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体。 The resin current collector for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4 , wherein the conductive non-porous resin layer has a thickness of 5 to 150 μm. 前記導電性多孔質樹脂層が、5~150μmの厚みを有する請求項1~のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体。 The resin current collector for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5 , wherein the conductive porous resin layer has a thickness of 5 to 150 μm. 請求項1~のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用樹脂集電体を含むリチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising the resin collector for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 6 .
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