JP7393860B2 - Active material recycling system - Google Patents
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Description
本発明は、活物質リサイクルシステムに関する。 The present invention relates to an active material recycling system.
リチウムイオン(二次)電池は、高容量で小型軽量な二次電池として、近年様々な用途
に多用されている。一般的なリチウムイオン電池は、正極活物質、バインダ樹脂及び電
解液を含む正極活物質層と、同様に負極活物質、バインダ樹脂及び電解液を含む負極活
物質層とがセパレータを挾んで積層された状態で容器に収納されて構成されている(例え
ば特許文献1参照)。
Lithium ion (secondary) batteries are high-capacity, small-sized, lightweight secondary batteries that have been widely used in a variety of applications in recent years. In a typical lithium ion battery, a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, a binder resin, and an electrolytic solution, and a negative electrode active material layer similarly containing a negative electrode active material, a binder resin, and an electrolytic solution are stacked with a separator in between. The device is configured such that it is housed in a container in a state of being closed (for example, see Patent Document 1).
正極活物質の材料には、ニッケルの酸化物やコバルトの酸化物が使用される。これらの金属は価格が高価であり、その埋蔵量が限られていることから価格変動も大きい。
そのため、これらの金属を含む活物質をリサイクルして使用することによりリチウムイオン電池を安定的に製造することが望まれている。
Nickel oxide and cobalt oxide are used as the material for the positive electrode active material. These metals are expensive, and their prices are subject to large fluctuations because their reserves are limited.
Therefore, it is desired to stably manufacture lithium ion batteries by recycling and using active materials containing these metals.
従来のリチウムイオン電池では、正極活物質層及び負極活物質層にはバインダ樹脂が含まれており、このバインダ樹脂により正極活物質層及び負極活物質層が固化され、活物質層が集電体と強固に結着しているため、リチウムイオン電池から活物質を取り出すことは困難であった。 In conventional lithium ion batteries, the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer contain a binder resin, and the binder resin solidifies the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and the active material layer acts as a current collector. It has been difficult to remove the active material from the lithium ion battery because it is strongly bound to the lithium ion battery.
また、このようなリチウムイオン電池から活物質を取り出すことができたとしても、その取り出しに要するコストが高く、リサイクルを含むシステムを構築することは現実的ではなかった。 Furthermore, even if it were possible to extract the active material from such a lithium ion battery, the cost required to extract it was high, making it impractical to construct a system that included recycling.
また、活物質をリサイクルしたとしても、リサイクル後の活物質を使用して製造される電池の電池容量は、新品の電池の電池容量よりも低くなることがあり、リサイクル前に使用されていた電池と同じ用途には使用できないことがあった。
そのため、リサイクル後の活物質を使用して製造されるリサイクル済み電池を有効に使用する方法も必要とされていた。
In addition, even if active materials are recycled, the battery capacity of batteries manufactured using recycled active materials may be lower than that of new batteries, and the battery capacity of batteries manufactured using recycled active materials may be lower than that of new batteries. It may not be possible to use it for the same purpose.
Therefore, there has been a need for a method for effectively using recycled batteries manufactured using recycled active materials.
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、高価な金属を使用した活物質を複数回にわたって繰り返し再利用することで有効に利用することのできる活物質リサイクルシステムを提供することを目標とする。 The present invention has been made in order to solve the above problems, and provides an active material recycling system that can effectively utilize active materials using expensive metals by repeatedly reusing them multiple times. The goal is
本発明の活物質リサイクルシステムは、リチウムイオン電池用活物質粒子が被覆材で被覆された被覆活物質を含み、被覆活物質の非結着体からなる電極活物質層を備えるリチウムイオン電池における被覆活物質を繰り返し使用する、活物質リサイクルシステムであって、
1次製品としてのリチウムイオン電池につき、電池容量を計測する電池容量測定部と、リサイクル時期を判断するコンピュータとが電気通信回線を通じて接続されており、上記電池容量測定部で測定した電池容量が上記コンピュータに送られて、上記コンピュータが受信した電池容量と上記1次製品としての仕様で定められた電池容量を比較することによりリサイクル時期を判断するリサイクル時期判断手段を使用して、上記1次製品としてのリチウムイオン電池のリサイクル時期を判断するステップ、
上記1次製品としてのリチウムイオン電池を解体し、被覆活物質を取り出すステップ、
上記1次製品から取り出した活物質を含む被覆活物質を使用して、2次製品としてのリチウムイオン電池を製造するステップ、を備えることを特徴とする。
The active material recycling system of the present invention provides a coating in a lithium ion battery in which active material particles for a lithium ion battery include a coated active material coated with a coating material, and an electrode active material layer consisting of a non-binding body of the coated active material. An active material recycling system that repeatedly uses active materials,
For lithium-ion batteries as primary products, a battery capacity measurement unit that measures battery capacity and a computer that determines when to recycle are connected through a telecommunications line, and the battery capacity measured by the battery capacity measurement unit is The primary product is sent to a computer and is sent to the computer, and the recycling time determination means determines the recycling time by comparing the battery capacity received by the computer with the battery capacity specified in the specifications for the primary product. Steps to determine when to recycle lithium-ion batteries,
a step of disassembling the lithium ion battery as the primary product and taking out the coated active material;
The present invention is characterized by comprising the step of manufacturing a lithium ion battery as a secondary product using a coated active material containing the active material taken out from the primary product.
本発明によれば、高価な金属を使用した活物質を複数回にわたって繰り返し再利用することで有効に利用することのできる活物質リサイクルシステムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an active material recycling system that can effectively utilize an active material using an expensive metal by repeatedly reusing it multiple times.
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本明細書において、リチウムイオン電池と記載する場合、リチウムイオン二次電池も含む概念とする。
The present invention will be explained in detail below.
In addition, in this specification, when describing a lithium ion battery, it is a concept that also includes a lithium ion secondary battery.
本発明の活物質リサイクルシステムは、リチウムイオン電池用活物質粒子が被覆材で被覆された被覆活物質を含み、被覆活物質の非結着体からなる電極活物質層を備えるリチウムイオン電池における被覆活物質を繰り返し使用する、活物質リサイクルシステムであって、1次製品としてのリチウムイオン電池につき、電池容量を計測する電池容量測定部と、リサイクル時期を判断するコンピュータとが電気通信回線を通じて接続されており、上記電池容量測定部で測定した電池容量が上記コンピュータに送られて、上記コンピュータが受信した電池容量と上記1次製品としての仕様で定められた電池容量を比較することによりリサイクル時期を判断するリサイクル時期判断手段を使用して、上記1次製品としてのリチウムイオン電池のリサイクル時期を判断するステップ、上記1次製品としてのリチウムイオン電池を解体し、被覆活物質を取り出すステップ、上記1次製品から取り出した活物質を含む被覆活物質を使用して、2次製品としてのリチウムイオン電池を製造するステップ、を備えることを特徴とする。 The active material recycling system of the present invention provides a coating in a lithium ion battery in which active material particles for a lithium ion battery include a coated active material coated with a coating material, and an electrode active material layer consisting of a non-binding body of the coated active material. This is an active material recycling system that repeatedly uses active materials, and for lithium ion batteries as the primary product, a battery capacity measurement unit that measures the battery capacity and a computer that determines when to recycle are connected through a telecommunications line. The battery capacity measured by the battery capacity measuring section is sent to the computer, and the computer compares the battery capacity received with the battery capacity specified in the specifications for the primary product to determine when it is time to recycle. a step of determining the recycle time of the lithium ion battery as the primary product using a recycling time determining means; a step of disassembling the lithium ion battery as the primary product and taking out the coated active material; The present invention is characterized by comprising the step of manufacturing a lithium ion battery as a secondary product using a coated active material containing an active material taken out from a secondary product.
まず、本発明の活物質リサイクルシステムでリサイクルの対象となるリチウムイオン電池について説明する。
リチウムイオン電池は、リチウムイオン電池用活物質粒子が被覆材で被覆された被覆活物質を含み、被覆活物質の非結着体からなる電極活物質層を備える。
First, a lithium ion battery to be recycled in the active material recycling system of the present invention will be described.
A lithium ion battery includes a coated active material in which lithium ion battery active material particles are coated with a coating material, and includes an electrode active material layer consisting of a non-bound body of the coated active material.
リチウムイオン電池用活物質粒子としては、リチウムイオン電池用正極活物質又はリチウムイオン電池用負極活物質の粒子を使用することができる。
リチウムイオン電池用正極活物質としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物{遷移金属が1種である複合酸化物(LiCoO2、LiNiO2、LiAlMnO4、LiMnO2及びLiMn2O4等)、遷移金属元素が2種である複合酸化物(例えばLiFeMnO4、LiNi1-xCoxO2、LiMn1-yCoyO2、LiNi1/3Co1/3Al1/3O2及びLiNi0.8Co0.15Al0.05O2)及び金属元素が3種類以上である複合酸化物[例えばLiMaM’bM’’cO2(M、M’及びM’’はそれぞれ異なる遷移金属元素であり、a+b+c=1を満たす。例えばLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2)等]等}、リチウム含有遷移金属リン酸塩(例えばLiFePO4、LiCoPO4、LiMnPO4及びLiNiPO4)、遷移金属酸化物(例えばMnO2及びV2O5)、遷移金属硫化物(例えばMoS2及びTiS2)及び導電性高分子(例えばポリアニリン、ポリフッ化ビニリデン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリ-p-フェニレン及びポリカルバゾール)等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。
なお、リチウム含有遷移金属リン酸塩は、遷移金属サイトの一部を他の遷移金属で置換したものであってもよい。
As the active material particles for lithium ion batteries, particles of a positive electrode active material for lithium ion batteries or a negative electrode active material for lithium ion batteries can be used.
As positive electrode active materials for lithium ion batteries, composite oxides of lithium and transition metals {complex oxides containing one type of transition metal (LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiAlMnO 4 , LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 , etc.); Composite oxides containing two types of transition metal elements (for example, LiFeMnO 4 , LiNi 1-x Co x O 2 , LiMn 1-y Co y O 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Al 1/3 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 ) and a composite oxide containing three or more types of metal elements [for example, LiM a M' b M'' c O 2 (M, M' and M'' are each lithium-containing transition metal phosphates ( e.g. , LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 and LiNiPO 4 ), transition metal oxides (e.g. MnO 2 and V 2 O 5 ), transition metal sulfides (e.g. MoS 2 and TiS 2 ) and conductive polymers (e.g. polyaniline, polyvinylidene fluoride, polypyrrole, polythiophene, (polyacetylene, poly-p-phenylene, polycarbazole), etc., and two or more types may be used in combination.
Note that the lithium-containing transition metal phosphate may be one in which some of the transition metal sites are replaced with another transition metal.
リチウムイオン電池用負極活物質としては、炭素系材料[黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、樹脂焼成体(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)及び炭素繊維等]、珪素系材料[珪素、酸化珪素(SiOx)、珪素-炭素複合体(炭素粒子の表面を珪素及び/又は炭化珪素で被覆したもの、珪素粒子又は酸化珪素粒子の表面を炭素及び/又は炭化珪素で被覆したもの並びに炭化珪素等)及び珪素合金(珪素-アルミニウム合金、珪素-リチウム合金、珪素-ニッケル合金、珪素-鉄合金、珪素-チタン合金、珪素-マンガン合金、珪素-銅合金及び珪素-スズ合金等)等]、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)、金属(スズ、アルミニウム、ジルコニウム及びチタン等)、金属酸化物(チタン酸化物及びリチウム・チタン酸化物等)及び金属合金(例えばリチウム-スズ合金、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)等及びこれらと炭素系材料との混合物等が挙げられる。
上記リチウムイオン電池用負極活物質のうち、内部にリチウム又はリチウムイオンを含まないものについては、予め負極活物質の一部又は全部にリチウム又はリチウムイオンを含ませるプレドープ処理を施してもよい。
Negative electrode active materials for lithium ion batteries include carbon-based materials [graphite, non-graphitizable carbon, amorphous carbon, fired resin bodies (e.g. carbonized carbonized materials such as phenol resins and furan resins), cokes (e.g. pitch coke, needle coke, petroleum coke, etc.) and carbon fibers], silicon-based materials [silicon, silicon oxide (SiOx), silicon-carbon composites (carbon particles whose surfaces are coated with silicon and/or silicon carbide, silicon particles or silicon oxide particles whose surfaces are coated with carbon and/or silicon carbide, silicon carbide, etc.) and silicon alloys (silicon-aluminum alloys, silicon-lithium alloys, silicon-nickel alloys, silicon-iron alloys, silicon- titanium alloys, silicon-manganese alloys, silicon-copper alloys, silicon-tin alloys, etc.), conductive polymers (e.g. polyacetylene and polypyrrole, etc.), metals (tin, aluminum, zirconium, titanium, etc.), metal oxides ( Examples include titanium oxides and lithium titanium oxides), metal alloys (for example, lithium-tin alloys, lithium-aluminum alloys, and lithium-aluminum-manganese alloys), and mixtures of these with carbon-based materials.
Among the negative electrode active materials for lithium ion batteries, those that do not contain lithium or lithium ions may be subjected to a pre-doping treatment in which part or all of the negative electrode active material contains lithium or lithium ions.
被覆材は高分子化合物を含む。
また、被覆材は好ましくはさらに導電剤を含むことが好ましい。
リチウムイオン電池用活物質の周囲が被覆材で被覆されている被覆活物質であると、活物質粒子の体積変化が緩和され、電極の膨張を抑制することができる。
The coating material includes a polymer compound.
Moreover, it is preferable that the coating material further contains a conductive agent.
A coated active material in which the periphery of the active material for a lithium ion battery is coated with a coating material can reduce volume change of the active material particles and suppress expansion of the electrode.
続いて、被覆材を構成する高分子化合物について具体的に説明する。
被覆材を構成する高分子化合物としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などが挙げられ、例えば、ビニル樹脂(A)、ウレタン樹脂(B)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート、ポリサッカロイド(アルギン酸ナトリウム等)及びこれらの混合物等が挙げられる。
これらの中では、電解液に浸漬した際の吸液率が10%以上であり、飽和吸液状態での引張破断伸び率が10%以上である高分子化合物がより好ましい。
Next, the polymer compound constituting the coating material will be specifically explained.
Examples of the polymer compound constituting the coating material include thermoplastic resins and thermosetting resins, such as vinyl resin (A), urethane resin (B), polyester resin, polyamide resin, epoxy resin, polyimide resin, Examples include silicone resins, phenolic resins, melamine resins, urea resins, aniline resins, ionomer resins, polycarbonates, polysaccharides (such as sodium alginate), and mixtures thereof.
Among these, a polymer compound having a liquid absorption rate of 10% or more when immersed in an electrolytic solution and a tensile elongation at break in a saturated liquid absorption state of 10% or more is more preferable.
ビニル樹脂(A)は、ビニルモノマー(a)を必須構成単量体とする重合体(A1)を含んでなる樹脂である。
特に、重合体(A1)は、ビニルモノマー(a)としてカルボキシル基又は酸無水物基を有するビニルモノマー(a1)又は下記一般式(2)で表されるビニルモノマー(a2)を含むことが好ましい。
CH2=C(R1)COOR2 (2)
[式(2)中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数4~12の直鎖又は炭素数4~36の分岐アルキル基である。]
ビニル樹脂(A)のうち、電解液に浸漬した際の吸液率が10%以上であり、飽和吸液状態での引張破断伸び率が10%以上であるものがより好ましい。
The vinyl resin (A) is a resin comprising a polymer (A1) having the vinyl monomer (a) as an essential constituent monomer.
In particular, the polymer (A1) preferably contains, as the vinyl monomer (a), a vinyl monomer (a1) having a carboxyl group or an acid anhydride group, or a vinyl monomer (a2) represented by the following general formula (2). .
CH 2 =C(R 1 )COOR 2 (2)
[In formula (2), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 is a straight chain having 4 to 12 carbon atoms or a branched alkyl group having 4 to 36 carbon atoms. ]
Among the vinyl resins (A), those having a liquid absorption rate of 10% or more when immersed in an electrolytic solution and a tensile elongation at break in a saturated liquid absorption state of 10% or more are more preferable.
カルボキシル基又は酸無水物基を有するビニルモノマー(a1)としては、(メタ)アクリル酸(a11)、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(a11)が好ましく、メタクリル酸がより好ましい。 Examples of the vinyl monomer (a1) having a carboxyl group or an acid anhydride group include monocarboxylic acids having 3 to 15 carbon atoms such as (meth)acrylic acid (a11), crotonic acid, and cinnamic acid; (anhydrous) maleic acid, and fumaric acid. acids, (anhydrous) dicarboxylic acids with 4 to 24 carbon atoms such as itaconic acid, citraconic acid, and mesaconic acid; polycarboxylic acids with 6 to 24 carbon atoms, trivalent to tetravalent or higher valences such as aconitic acid, etc. can be mentioned. Among these, (meth)acrylic acid (a11) is preferred, and methacrylic acid is more preferred.
上記一般式(2)で表されるビニルモノマー(a2)において、R1は水素原子又はメチル基を表す。R1はメチル基であることが好ましい。
R2は、炭素数4~12の直鎖若しくは分岐アルキル基、又は、炭素数13~36の分岐アルキル基であることが好ましい。
In the vinyl monomer (a2) represented by the above general formula (2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. Preferably, R 1 is a methyl group.
R 2 is preferably a straight chain or branched alkyl group having 4 to 12 carbon atoms, or a branched alkyl group having 13 to 36 carbon atoms.
(a21)R2が炭素数4~12の直鎖又は分岐アルキル基であるエステル化合物
炭素数4~12の直鎖アルキル基としては、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基が挙げられる。
炭素数4~12の分岐アルキル基としては、1-メチルプロピル基(sec-ブチル基)、2-メチルプロピル基、1,1-ジメチルエチル基(tert-ブチル基)、1-メチルブチル基、1,1-ジメチルプロピル基、1,2-ジメチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル基(ネオペンチル基)、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、1-エチルブチル基、2-エチルブチル基、1-メチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、4-メチルヘキシル基、5-メチルヘキシル基、1-エチルペンチル基、2-エチルペンチル基、3-エチルペンチル基、1,1-ジメチルペンチル基、1,2-ジメチルペンチル基、1,3-ジメチルペンチル基、2,2-ジメチルペンチル基、2,3-ジメチルペンチル基、2-エチルペンチル基、1-メチルヘプチル基、2-メチルヘプチル基、3-メチルヘプチル基、4-メチルヘプチル基、5-メチルヘプチル基、6-メチルヘプチル基、1,1-ジメチルヘキシル基、1,2-ジメチルヘキシル基、1,3-ジメチルヘキシル基、1,4-ジメチルヘキシル基、1,5-ジメチルヘキシル基、1-エチルヘキシル基、2-エチルヘキシル基、1-メチルオクチル基、2-メチルオクチル基、3-メチルオクチル基、4-メチルオクチル基、5-メチルオクチル基、6-メチルオクチル基、7-メチルオクチル基、1,1-ジメチルヘプチル基、1,2-ジメチルヘプチル基、1,3-ジメチルヘプチル基、1,4-ジメチルヘプチル基、1,5-ジメチルヘプチル基、1,6-ジメチルヘプチル基、1-エチルヘプチル基、2-エチルヘプチル基、1-メチルノニル基、2-メチルノニル基、3-メチルノニル基、4-メチルノニル基、5-メチルノニル基、6-メチルノニル基、7-メチルノニル基、8-メチルノニル基、1,1-ジメチルオクチル基、1,2-ジメチルオクチル基、1,3-ジメチルオクチル基、1,4-ジメチルオクチル基、1,5-ジメチルオクチル基、1,6-ジメチルオクチル基、1,7-ジメチルオクチル基、1-エチルオクチル基、2-エチルオクチル基、1-メチルデシル基、2-メチルデシル基、3-メチルデシル基、4-メチルデシル基、5-メチルデシル基、6-メチルデシル基、7-メチルデシル基、8-メチルデシル基、9-メチルデシル基、1,1-ジメチルノニル基、1,2-ジメチルノニル基、1,3-ジメチルノニル基、1,4-ジメチルノニル基、1,5-ジメチルノニル基、1,6-ジメチルノニル基、1,7-ジメチルノニル基、1,8-ジメチルノニル基、1-エチルノニル基、2-エチルノニル基、1-メチルウンデシル基、2-メチルウンデシル基、3-メチルウンデシル基、4-メチルウンデシル基、5-メチルウンデシル基、6-メチルウンデシル基、7-メチルウンデシル基、8-メチルウンデシル基、9-メチルウンデシル基、10-メチルウンデシル基、1,1-ジメチルデシル基、1,2-ジメチルデシル基、1,3-ジメチルデシル基、1,4-ジメチルデシル基、1,5-ジメチルデシル基、1,6-ジメチルデシル基、1,7-ジメチルデシル基、1,8-ジメチルデシル基、1,9-ジメチルデシル基、1-エチルデシル基、2-エチルデシル基等が挙げられる。
(a21) Ester compound in which R 2 is a straight chain or branched alkyl group having 4 to 12 carbon atoms Examples of straight chain alkyl groups having 4 to 12 carbon atoms include butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, Examples include nonyl group, decyl group, undecyl group, and dodecyl group.
Examples of branched alkyl groups having 4 to 12 carbon atoms include 1-methylpropyl group (sec-butyl group), 2-methylpropyl group, 1,1-dimethylethyl group (tert-butyl group), 1-methylbutyl group, , 1-dimethylpropyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group (neopentyl group), 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group , 1,1-dimethylbutyl group, 1,2-dimethylbutyl group, 1,3-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 2,3-dimethylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group , 1-methylhexyl group, 2-methylhexyl group, 2-methylhexyl group, 4-methylhexyl group, 5-methylhexyl group, 1-ethylpentyl group, 2-ethylpentyl group, 3-ethylpentyl group, 1 , 1-dimethylpentyl group, 1,2-dimethylpentyl group, 1,3-dimethylpentyl group, 2,2-dimethylpentyl group, 2,3-dimethylpentyl group, 2-ethylpentyl group, 1-methylheptyl group , 2-methylheptyl group, 3-methylheptyl group, 4-methylheptyl group, 5-methylheptyl group, 6-methylheptyl group, 1,1-dimethylhexyl group, 1,2-dimethylhexyl group, 1,3 -dimethylhexyl group, 1,4-dimethylhexyl group, 1,5-dimethylhexyl group, 1-ethylhexyl group, 2-ethylhexyl group, 1-methyloctyl group, 2-methyloctyl group, 3-methyloctyl group, 4 -Methyloctyl group, 5-methyloctyl group, 6-methyloctyl group, 7-methyloctyl group, 1,1-dimethylheptyl group, 1,2-dimethylheptyl group, 1,3-dimethylheptyl group, 1,4 -dimethylheptyl group, 1,5-dimethylheptyl group, 1,6-dimethylheptyl group, 1-ethylheptyl group, 2-ethylheptyl group, 1-methylnonyl group, 2-methylnonyl group, 3-methylnonyl group, 4- Methylnonyl group, 5-methylnonyl group, 6-methylnonyl group, 7-methylnonyl group, 8-methylnonyl group, 1,1-dimethyloctyl group, 1,2-dimethyloctyl group, 1,3-dimethyloctyl group, 1,4 -dimethyloctyl group, 1,5-dimethyloctyl group, 1,6-dimethyloctyl group, 1,7-dimethyloctyl group, 1-ethyloctyl group, 2-ethyloctyl group, 1-methyldecyl group, 2-methyldecyl group , 3-methyldecyl group, 4-methyldecyl group, 5-methyldecyl group, 6-methyldecyl group, 7-methyldecyl group, 8-methyldecyl group, 9-methyldecyl group, 1,1-dimethylnonyl group, 1,2-dimethylnonyl group group, 1,3-dimethylnonyl group, 1,4-dimethylnonyl group, 1,5-dimethylnonyl group, 1,6-dimethylnonyl group, 1,7-dimethylnonyl group, 1,8-dimethylnonyl group, 1-ethylnonyl group, 2-ethylnonyl group, 1-methylundecyl group, 2-methylundecyl group, 3-methylundecyl group, 4-methylundecyl group, 5-methylundecyl group, 6-methylundecyl group group, 7-methylundecyl group, 8-methylundecyl group, 9-methylundecyl group, 10-methylundecyl group, 1,1-dimethyldecyl group, 1,2-dimethyldecyl group, 1,3- Dimethyldecyl group, 1,4-dimethyldecyl group, 1,5-dimethyldecyl group, 1,6-dimethyldecyl group, 1,7-dimethyldecyl group, 1,8-dimethyldecyl group, 1,9-dimethyldecyl group group, 1-ethyldecyl group, 2-ethyldecyl group, etc.
(a22)R2が炭素数13~36の分岐アルキル基であるエステル化合物
炭素数13~36の分岐アルキル基としては、1-アルキルアルキル基[1-メチルドデシル基、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-メチルドデシル基、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)、並びに、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)等から得られるオキソアルコールから水酸基を除いた残基のような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。
(a22) Ester compound in which R 2 is a branched alkyl group having 13 to 36 carbon atoms The branched alkyl group having 13 to 36 carbon atoms includes a 1-alkylalkyl group [1-methyldodecyl group, 1-butyleicosyl group, 1-hexyloctadecyl group, 1-octylhexadecyl group, 1-decyltetradecyl group, 1-undecyltridecyl group, etc.], 2-alkylalkyl group [2-methyldodecyl group, 2-hexyloctadecyl group, 2- Octylhexadecyl group, 2-decyltetradecyl group, 2-undecyltridecyl group, 2-dodecylhexadecyl group, 2-tridecylpentadecyl group, 2-decyloctadecyl group, 2-tetradecyloctadecyl group, 2- hexadecyl octadecyl group, 2-tetradecyl eicosyl group, 2-hexadecyl eicosyl group, etc.], 3-34-alkylalkyl group (3-alkylalkyl group, 4-alkylalkyl group, 5-alkylalkyl group, 32 -alkylalkyl group, 33-alkylalkyl group, 34-alkylalkyl group, etc.), propylene oligomer (7-11mer), ethylene/propylene (molar ratio 16/1-1/11) oligomer, isobutylene oligomer ( One or more branched alkyl groups, such as residues obtained by removing the hydroxyl group from oxo alcohols obtained from α-olefins (7- to 8-mer) and α-olefin (5-20 carbon atoms) oligomers (4- to 8-mer), etc. Examples include mixed alkyl groups.
重合体(A1)は、炭素数1~3の1価の脂肪族アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化合物(a3)をさらに含んでいることが好ましい。
エステル化合物(a3)を構成する炭素数1~3の1価の脂肪族アルコールとしては、メタノール、エタノール、1-プロパノール及び2-プロパノール等が挙げられる。
It is preferable that the polymer (A1) further contains an ester compound (a3) of a monovalent aliphatic alcohol having 1 to 3 carbon atoms and (meth)acrylic acid.
Examples of the monovalent aliphatic alcohol having 1 to 3 carbon atoms constituting the ester compound (a3) include methanol, ethanol, 1-propanol, and 2-propanol.
エステル化合物(a3)の含有量は、正極活物質の体積変化抑制等の観点から、重合体(A1)の合計重量に基づいて、10~60重量%であることが好ましく、15~55重量%であることがより好ましく、20~50重量%であることがさらに好ましい。 The content of the ester compound (a3) is preferably 10 to 60% by weight, and 15 to 55% by weight, based on the total weight of the polymer (A1), from the viewpoint of suppressing volume change of the positive electrode active material. More preferably, the amount is 20 to 50% by weight.
また、重合体(A1)は、さらに重合性不飽和二重結合とアニオン性基とを有するアニオン性単量体の塩(a4)を含有することが好ましい。
重合性不飽和二重結合を有する構造としてはビニル基、アリル基、スチレニル基及び(メタ)アクリロイル基等が挙げられる。
アニオン性基としては、スルホン酸基及びカルボキシル基等が挙げられる。
重合性不飽和二重結合とアニオン性基とを有するアニオン性単量体はこれらの組み合わせにより得られる化合物であり、例えばビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸及び(メタ)アクリル酸が挙げられる。
なお、(メタ)アクリロイル基は、アクリロイル基及び/又はメタクリロイル基を意味する。
アニオン性単量体の塩(a4)を構成するカチオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン及びアンモニウムイオン等が挙げられる。
Moreover, it is preferable that the polymer (A1) further contains a salt (a4) of an anionic monomer having a polymerizable unsaturated double bond and an anionic group.
Examples of the structure having a polymerizable unsaturated double bond include a vinyl group, an allyl group, a styrenyl group, and a (meth)acryloyl group.
Examples of the anionic group include a sulfonic acid group and a carboxyl group.
Anionic monomers having a polymerizable unsaturated double bond and an anionic group are compounds obtained by a combination of these, and include, for example, vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, and (meth)acrylic acid. It will be done.
In addition, a (meth)acryloyl group means an acryloyl group and/or a methacryloyl group.
Examples of the cations constituting the anionic monomer salt (a4) include lithium ions, sodium ions, potassium ions, and ammonium ions.
アニオン性単量体の塩(a4)の含有量は、内部抵抗等の観点から、高分子化合物の合計重量に基づいて0.1~15重量%であることが好ましく、1~15重量%であることがより好ましく、2~10重量%であることがさらに好ましい。 The content of the anionic monomer salt (a4) is preferably 0.1 to 15% by weight, based on the total weight of the polymer compound, from the viewpoint of internal resistance, etc., and 1 to 15% by weight. It is more preferable that the amount is 2 to 10% by weight.
重合体(A1)は、(メタ)アクリル酸(a11)とエステル化合物(a21)とを含むことが好ましく、さらにエステル化合物(a3)を含むことがより好ましく、さらにアニオン性単量体の塩(a4)を含むことが特に好ましい。 The polymer (A1) preferably contains (meth)acrylic acid (a11) and an ester compound (a21), more preferably contains an ester compound (a3), and further contains a salt of an anionic monomer ( Particularly preferred is a4).
高分子化合物は、(メタ)アクリル酸(a11)、下記一般式(1)で示されるエステル化合物(a21)、炭素数1~3の1価の脂肪族アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化合物(a3)及び重合性不飽和二重結合とアニオン性基とを有するアニオン性単量体の塩(a4)を含んでなる単量体組成物を重合してなり、上記エステル化合物(a21)と上記(メタ)アクリル酸(a11)の重量比[上記エステル化合物(a21)/上記(メタ)アクリル酸(a11)]が10/90~90/10であることが好ましい。
CH2=C(R1)COOR2 (1)
[R1は水素原子又はメチル基、R2は炭素数4~12の直鎖又は分岐アルキル基である。]
エステル化合物(a21)と(メタ)アクリル酸(a11)の重量比が10/90~90/10であると、これを重合してなる重合体は、正極活物質との接着性が良好で剥離しにくくなる。
上記重量比は、30/70~85/15であることが好ましく、40/60~70/30であることがさらに好ましい。
The polymer compound includes (meth)acrylic acid (a11), an ester compound (a21) represented by the following general formula (1), and an ester of a monohydric aliphatic alcohol having 1 to 3 carbon atoms and (meth)acrylic acid. The above ester compound (a21) is obtained by polymerizing a monomer composition comprising a compound (a3) and a salt (a4) of an anionic monomer having a polymerizable unsaturated double bond and an anionic group. The weight ratio of the above (meth)acrylic acid (a11) [the above ester compound (a21)/the above (meth)acrylic acid (a11)] is preferably 10/90 to 90/10.
CH 2 =C(R 1 )COOR 2 (1)
[R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 is a straight chain or branched alkyl group having 4 to 12 carbon atoms. ]
When the weight ratio of the ester compound (a21) and (meth)acrylic acid (a11) is 10/90 to 90/10, the polymer obtained by polymerizing them has good adhesion to the positive electrode active material and can be peeled off. It becomes difficult to do.
The weight ratio is preferably 30/70 to 85/15, more preferably 40/60 to 70/30.
また、重合体(A1)を構成する単量体には、カルボキシル基又は酸無水物基を有するビニルモノマー(a1)、上記一般式(2)で表されるビニルモノマー(a2)、炭素数1~3の1価の脂肪族アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化合物(a3)及び重合性不飽和二重結合とアニオン性基とを有するアニオン性単量体の塩(a4)の他に、活性水素を含有しない共重合性ビニルモノマー(a5)が含まれていてもよい。
活性水素を含有しない共重合性ビニルモノマー(a5)としては、下記(a51)~(a58)が挙げられる。
(a51)炭素数13~20の直鎖脂肪族モノオール、炭素数5~20の脂環式モノオール又は炭素数7~20の芳香脂肪族モノオールと(メタ)アクリル酸から形成されるハイドロカルビル(メタ)アクリレート
上記モノオールとしては、(i)直鎖脂肪族モノオール(トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、セチルアルコール、ヘプタデシルアルコール、ステアリルアルコール、ノナデシルアルコール、アラキジルアルコール等)、(ii)脂環式モノオール(シクロペンチルアルコール、シクロヘキシルアルコール、シクロヘプチルアルコール、シクロオクチルアルコール等)、(iii)芳香脂肪族モノオール(ベンジルアルコール等)及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
In addition, the monomers constituting the polymer (A1) include a vinyl monomer (a1) having a carboxyl group or an acid anhydride group, a vinyl monomer (a2) represented by the above general formula (2), and a carbon number 1. In addition to the ester compound (a3) of ~3 monovalent aliphatic alcohol and (meth)acrylic acid and the salt of an anionic monomer having a polymerizable unsaturated double bond and an anionic group (a4) , a copolymerizable vinyl monomer (a5) containing no active hydrogen may be included.
Examples of the copolymerizable vinyl monomer (a5) containing no active hydrogen include the following (a51) to (a58).
(a51) A hydrocarbon compound formed from a linear aliphatic monool having 13 to 20 carbon atoms, an alicyclic monool having 5 to 20 carbon atoms, or an aromatic aliphatic monool having 7 to 20 carbon atoms and (meth)acrylic acid. Carbyl (meth)acrylate The above monools include (i) straight chain aliphatic monools (tridecyl alcohol, myristyl alcohol, pentadecyl alcohol, cetyl alcohol, heptadecyl alcohol, stearyl alcohol, nonadecyl alcohol, arachidyl alcohol) ), (ii) alicyclic monools (cyclopentyl alcohol, cyclohexyl alcohol, cycloheptyl alcohol, cyclooctyl alcohol, etc.), (iii) aromatic aliphatic monools (benzyl alcohol, etc.) and mixtures of two or more of these Can be mentioned.
(a52)ポリ(n=2~30)オキシアルキレン(炭素数2~4)アルキル(炭素数1~18)エーテル(メタ)アクリレート[メタノールのエチレンオキサイド(以下EOと略記)10モル付加物(メタ)アクリレート、メタノールのプロピレンオキサイド(以下POと略記)10モル付加物(メタ)アクリレート等] (a52) Poly(n=2-30) oxyalkylene (carbon number 2-4) alkyl (carbon number 1-18) ether (meth)acrylate [10 mol adduct of methanol with ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO) (meth) ) acrylate, 10 mole adduct of methanol with propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO) (meth)acrylate, etc.]
(a53)窒素含有ビニル化合物
(a53-1)アミド基含有ビニル化合物
(i)炭素数3~30の(メタ)アクリルアミド化合物、例えばN,N-ジアルキル(炭素数1~6)又はジアラルキル(炭素数7~15)(メタ)アクリルアミド(N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジベンジルアクリルアミド等)、ジアセトンアクリルアミド
(ii)上記(メタ)アクリルアミド化合物を除く、炭素数4~20のアミド基含有ビニル化合物、例えばN-メチル-N-ビニルアセトアミド、環状アミド[ピロリドン化合物(炭素数6~13、例えば、N-ビニルピロリドン等)]
(a53) Nitrogen-containing vinyl compound (a53-1) Vinyl compound containing amide group (i) (meth)acrylamide compound having 3 to 30 carbon atoms, such as N,N-dialkyl (1 to 6 carbon atoms) or dialkyl (carbon number 7-15) (Meth)acrylamide (N,N-dimethylacrylamide, N,N-dibenzylacrylamide, etc.), diacetone acrylamide (ii) Containing an amide group having 4 to 20 carbon atoms, excluding the above (meth)acrylamide compounds Vinyl compounds, such as N-methyl-N-vinylacetamide, cyclic amides [pyrrolidone compounds (6 to 13 carbon atoms, such as N-vinylpyrrolidone)]
(a53-2)(メタ)アクリレート化合物
(i)ジアルキル(炭素数1~4)アミノアルキル(炭素数1~4)(メタ)アクリレート[N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t-ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、モルホリノエチル(メタ)アクリレート等]
(ii)4級アンモニウム基含有(メタ)アクリレート{3級アミノ基含有(メタ)アクリレート[N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等]の4級化物(メチルクロライド、ジメチル硫酸、ベンジルクロライド、ジメチルカーボネート等の4級化剤を用いて4級化したもの)等}
(a53-2) (meth)acrylate compound (i) Dialkyl (1 to 4 carbon atoms) Aminoalkyl (1 to 4 carbon atoms) (meth)acrylate [N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N - diethylaminoethyl (meth)acrylate, t-butylaminoethyl (meth)acrylate, morpholinoethyl (meth)acrylate, etc.]
(ii) Quaternary ammonium group-containing (meth)acrylate {tertiary amino group-containing (meth)acrylate [N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylate, etc.] compounds (quaternized using a quaternizing agent such as methyl chloride, dimethyl sulfate, benzyl chloride, dimethyl carbonate, etc.), etc.}
(a53-3)複素環含有ビニル化合物
ピリジン化合物(炭素数7~14、例えば2-又は4-ビニルピリジン)、イミダゾール化合物(炭素数5~12、例えばN-ビニルイミダゾール)、ピロール化合物(炭素数6~13、例えばN-ビニルピロール)、ピロリドン化合物(炭素数6~13、例えばN-ビニル-2-ピロリドン)
(a53-3) Heterocycle-containing vinyl compounds, pyridine compounds (7 to 14 carbon atoms, e.g. 2- or 4-vinylpyridine), imidazole compounds (5 to 12 carbon atoms, e.g. N-vinylimidazole), pyrrole compounds (carbon atoms 6-13 carbon atoms, e.g. N-vinylpyrrole), pyrrolidone compounds (6-13 carbon atoms, e.g. N-vinyl-2-pyrrolidone)
(a53-4)ニトリル基含有ビニル化合物
炭素数3~15のニトリル基含有ビニル化合物、例えば(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレン、シアノアルキル(炭素数1~4)アクリレート
(a53-4) Nitrile group-containing vinyl compound Nitrile group-containing vinyl compound having 3 to 15 carbon atoms, such as (meth)acrylonitrile, cyanostyrene, cyanoalkyl (1 to 4 carbon atoms) acrylate
(a53-5)その他の窒素含有ビニル化合物
ニトロ基含有ビニル化合物(炭素数8~16、例えばニトロスチレン)等
(a53-5) Other nitrogen-containing vinyl compounds Nitro group-containing vinyl compounds (8 to 16 carbon atoms, such as nitrostyrene), etc.
(a54)ビニル炭化水素
(a54-1)脂肪族ビニル炭化水素
炭素数2~18又はそれ以上のオレフィン(エチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、オクタデセン等)、炭素数4~10又はそれ以上のジエン(ブタジエン、イソプレン、1,4-ペンタジエン、1,5-ヘキサジエン、1,7-オクタジエン等)等
(a54) Vinyl hydrocarbon (a54-1) Aliphatic vinyl hydrocarbon Olefin having 2 to 18 or more carbon atoms (ethylene, propylene, butene, isobutylene, pentene, heptene, diisobutylene, octene, dodecene, octadecene, etc.), Dienes having 4 to 10 or more carbon atoms (butadiene, isoprene, 1,4-pentadiene, 1,5-hexadiene, 1,7-octadiene, etc.), etc.
(a54-2)脂環式ビニル炭化水素
炭素数4~18又はそれ以上の環状不飽和化合物、例えばシクロアルケン(例えばシクロヘキセン)、(ジ)シクロアルカジエン[例えば(ジ)シクロペンタジエン]、テルペン(例えばピネン及びリモネン)、インデン
(a54-2) Alicyclic vinyl hydrocarbon Cyclic unsaturated compounds having 4 to 18 or more carbon atoms, such as cycloalkenes (e.g. cyclohexene), (di)cycloalkadienes [e.g. (di)cyclopentadiene], terpenes ( e.g. pinene and limonene), indene
(a54-3)芳香族ビニル炭化水素
炭素数8~20又はそれ以上の芳香族不飽和化合物、例えばスチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4-ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン
(a54-3) Aromatic vinyl hydrocarbon Aromatic unsaturated compounds having 8 to 20 carbon atoms or more, such as styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, 2,4-dimethylstyrene, ethylstyrene, isopropylstyrene, butyl Styrene, phenylstyrene, cyclohexylstyrene, benzylstyrene
(a55)ビニルエステル
脂肪族ビニルエステル[炭素数4~15、例えば脂肪族カルボン酸(モノ-又はジカルボン酸)のアルケニルエステル(例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメトキシアセテート)]
芳香族ビニルエステル[炭素数9~20、例えば芳香族カルボン酸(モノ-又はジカルボン酸)のアルケニルエステル(例えばビニルベンゾエート、ジアリルフタレート、メチル-4-ビニルベンゾエート)、脂肪族カルボン酸の芳香環含有エステル(例えばアセトキシスチレン)]
(a55) Vinyl ester aliphatic vinyl ester [carbon number 4-15, e.g. alkenyl ester of aliphatic carboxylic acid (mono- or dicarboxylic acid) (e.g. vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, diallyl adipate, isopropenyl acetate, vinyl methoxy acetate)]
Aromatic vinyl esters [9 to 20 carbon atoms, such as alkenyl esters of aromatic carboxylic acids (mono- or dicarboxylic acids) (such as vinyl benzoate, diallyl phthalate, methyl-4-vinyl benzoate), aromatic ring-containing aliphatic carboxylic acids ester (e.g. acetoxystyrene)]
(a56)ビニルエーテル
脂肪族ビニルエーテル[炭素数3~15、例えばビニルアルキル(炭素数1~10)エーテル(ビニルメチルエーテル、ビニルブチルエーテル、ビニル2-エチルヘキシルエーテル等)、ビニルアルコキシ(炭素数1~6)アルキル(炭素数1~4)エーテル(ビニル-2-メトキシエチルエーテル、メトキシブタジエン、3,4-ジヒドロ-1,2-ピラン、2-ブトキシ-2’-ビニロキシジエチルエーテル、ビニル-2-エチルメルカプトエチルエーテル等)、ポリ(2~4)(メタ)アリロキシアルカン(炭素数2~6)(ジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシブタン、テトラメタアリロキシエタン等)]、芳香族ビニルエーテル(炭素数8~20、例えばビニルフェニルエーテル、フェノキシスチレン)
(a56) Vinyl ether aliphatic vinyl ether [3 to 15 carbon atoms, such as vinyl alkyl (1 to 10 carbon atoms) ether (vinyl methyl ether, vinyl butyl ether, vinyl 2-ethylhexyl ether, etc.), vinyl alkoxy (1 to 6 carbon atoms) Alkyl (1-4 carbon atoms) ether (vinyl-2-methoxyethyl ether, methoxybutadiene, 3,4-dihydro-1,2-pyran, 2-butoxy-2'-vinyloxydiethyl ether, vinyl-2-ethyl mercaptoethyl ether, etc.), poly(2-4)(meth)allyloxyalkane (carbon number 2-6) (diallyloxyethane, triaryloxyethane, tetraallyloxybutane, tetramethallyloxyethane, etc.)], Aromatic vinyl ether (8 to 20 carbon atoms, e.g. vinyl phenyl ether, phenoxystyrene)
(a57)ビニルケトン
脂肪族ビニルケトン(炭素数4~25、例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン)、芳香族ビニルケトン(炭素数9~21、例えばビニルフェニルケトン)
(a57) Vinyl ketone Aliphatic vinyl ketone (4 to 25 carbon atoms, e.g. vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone), aromatic vinyl ketone (9 to 21 carbon atoms, e.g. vinyl phenyl ketone)
(a58)不飽和ジカルボン酸ジエステル
炭素数4~34の不飽和ジカルボン酸ジエステル、例えばジアルキルフマレート(2個のアルキル基は、炭素数1~22の、直鎖、分岐鎖又は脂環式の基)、ジアルキルマレエート(2個のアルキル基は、炭素数1~22の、直鎖、分岐鎖又は脂環式の基)
(a58) Unsaturated dicarboxylic acid diester Unsaturated dicarboxylic acid diester having 4 to 34 carbon atoms, such as dialkyl fumarate (two alkyl groups are linear, branched, or alicyclic groups having 1 to 22 carbon atoms) ), dialkyl maleate (two alkyl groups are linear, branched or alicyclic groups having 1 to 22 carbon atoms)
上記(a5)として例示したもののうち耐電圧の観点から好ましいのは、(a51)、(a52)及び(a53)である。 Among those exemplified as (a5) above, (a51), (a52), and (a53) are preferable from the viewpoint of withstand voltage.
重合体(A1)において、カルボキシル基又は酸無水物基を有するビニルモノマー(a1)、上記一般式(2)で表されるビニルモノマー(a2)、炭素数1~3の1価の脂肪族アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化合物(a3)、重合性不飽和二重結合とアニオン性基とを有するアニオン性単量体の塩(a4)及び活性水素を含有しない共重合性ビニルモノマー(a5)の含有量は、重合体(A1)の重量を基準として、(a1)が0.1~80重量%、(a2)が0.1~99.9重量%、(a3)が0~60重量%、(a4)が0~15重量%、(a5)が0~99.8重量%であることが好ましい。
モノマーの含有量が上記範囲内であると、電解液への吸液性が良好となる。
より好ましい含有量は、(a1)が15~60重量%、(a2)が5~60重量%、(a3)が10~60重量%、(a4)が0.1~15重量%、(a5)が5~69.9重量%であり、さらに好ましい含有量は、(a1)が25~49重量%、(a2)が15~39重量%、(a3)が15~39重量%、(a4)が1~15重量%、(a5)が20~44重量%である。
In the polymer (A1), a vinyl monomer (a1) having a carboxyl group or an acid anhydride group, a vinyl monomer (a2) represented by the above general formula (2), a monovalent aliphatic alcohol having 1 to 3 carbon atoms; and (meth)acrylic acid (a3), a salt of an anionic monomer having a polymerizable unsaturated double bond and an anionic group (a4), and a copolymerizable vinyl monomer containing no active hydrogen ( The content of a5) is, based on the weight of the polymer (A1), (a1) is 0.1 to 80% by weight, (a2) is 0.1 to 99.9% by weight, and (a3) is 0 to 80% by weight. 60% by weight, (a4) preferably from 0 to 15% by weight, and (a5) from 0 to 99.8% by weight.
When the content of the monomer is within the above range, the liquid absorption property to the electrolytic solution will be good.
More preferable contents are 15 to 60% by weight of (a1), 5 to 60% by weight of (a2), 10 to 60% by weight of (a3), 0.1 to 15% by weight of (a4), and (a5). ) is 5 to 69.9% by weight, and more preferable contents are (a1) 25 to 49% by weight, (a2) 15 to 39% by weight, (a3) 15 to 39% by weight, (a4) ) is 1 to 15% by weight, and (a5) is 20 to 44% by weight.
重合体(A1)の数平均分子量の好ましい下限は3,000、より好ましくは50,000、さらに好ましくは100,000、特に好ましくは200,000であり、好ましい上限は2,000,000、より好ましくは1,500,000、さらに好ましくは1,000,000、特に好ましくは800,000である。 The preferable lower limit of the number average molecular weight of the polymer (A1) is 3,000, more preferably 50,000, even more preferably 100,000, particularly preferably 200,000, and the preferable upper limit is 2,000,000, more preferably Preferably it is 1,500,000, more preferably 1,000,000, particularly preferably 800,000.
重合体(A1)の数平均分子量は、以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下GPCと略記)測定により求めることができる。
装置:Alliance GPC V2000(Waters社製)
溶媒:オルトジクロロベンゼン
標準物質:ポリスチレン
検出器:RI
サンプル濃度:3mg/ml
カラム固定相:PLgel 10μm、MIXED-B 2本直列(ポリマーラボラトリーズ社製)
カラム温度:135℃
The number average molecular weight of the polymer (A1) can be determined by gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as GPC) under the following conditions.
Equipment: Alliance GPC V2000 (manufactured by Waters)
Solvent: Orthodichlorobenzene Standard material: Polystyrene Detector: RI
Sample concentration: 3mg/ml
Column stationary phase: PLgel 10μm, MIXED-B 2 in series (manufactured by Polymer Laboratories)
Column temperature: 135℃
重合体(A1)は、公知の重合方法(塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合等)により製造することができる。
重合に際しては、公知の重合開始剤{アゾ系開始剤[2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル等)]、パーオキサイド系開始剤(ベンゾイルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド等)等}を使用して行なうことができる。
重合開始剤の使用量は、モノマーの全重量に基づいて好ましくは0.01~5重量%、より好ましくは0.05~2重量%、さらに好ましくは0.1~1.5重量%である。
The polymer (A1) can be produced by a known polymerization method (bulk polymerization, solution polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, etc.).
During polymerization, known polymerization initiators {azo initiators [2,2'-azobis(2-methylpropionitrile), 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile, etc.)], peroxide This can be carried out using a system initiator (benzoyl peroxide, di-t-butyl peroxide, lauryl peroxide, etc.).
The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.01 to 5% by weight, more preferably 0.05 to 2% by weight, even more preferably 0.1 to 1.5% by weight, based on the total weight of the monomers. .
溶液重合の場合に使用される溶媒としては、例えばエステル(炭素数2~8、例えば酢酸エチル及び酢酸ブチル)、アルコール(炭素数1~8、例えばメタノール、エタノール及びオクタノール)、炭化水素(炭素数4~8、例えばn-ブタン、シクロヘキサン及びトルエン)及びケトン(炭素数3~9、例えばメチルエチルケトン)が挙げられ、使用量はモノマーの合計重量に基づいて好ましくは5~900重量%、より好ましくは10~400重量%、さらに好ましくは30~300重量%であり、モノマー濃度としては、好ましくは10~95重量%、より好ましくは20~90重量%、さらに好ましくは30~80重量%である。 Solvents used in solution polymerization include, for example, esters (with 2 to 8 carbon atoms, such as ethyl acetate and butyl acetate), alcohols (with 1 to 8 carbon atoms, such as methanol, ethanol and octanol), hydrocarbons (with 1 to 8 carbon atoms, such as methanol, ethanol and octanol), 4-8, e.g. The monomer concentration is preferably 10 to 400% by weight, more preferably 30 to 300% by weight, and the monomer concentration is preferably 10 to 95% by weight, more preferably 20 to 90% by weight, and even more preferably 30 to 80% by weight.
乳化重合及び懸濁重合における分散媒としては、水、アルコール(例えばエタノール)、エステル(例えばプロピオン酸エチル)、軽ナフサ等が挙げられ、乳化剤としては、高級脂肪酸(炭素数10~24)金属塩(例えばオレイン酸ナトリウム及びステアリン酸ナトリウム)、高級アルコール(炭素数10~24)硫酸エステル金属塩(例えばラウリル硫酸ナトリウム)、エトキシ化テトラメチルデシンジオール、メタクリル酸スルホエチルナトリウム、メタクリル酸ジメチルアミノメチル等が挙げられる。さらに安定剤としてポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等を加えてもよい。
溶液又は分散液のモノマー濃度は好ましくは5~95重量%、より好ましくは10~90重量%、さらに好ましくは15~85重量%であり、重合開始剤の使用量は、モノマーの全重量に基づいて好ましくは0.01~5重量%、より好ましくは0.05~2重量%である。
重合に際しては、公知の連鎖移動剤、例えばメルカプト化合物(ドデシルメルカプタン、n-ブチルメルカプタン等)及び/又はハロゲン化炭化水素(四塩化炭素、四臭化炭素、塩化ベンジル等)を使用することができる。使用量はモノマーの全重量に基づいて好ましくは2重量%以下、より好ましくは0.5重量%以下、さらに好ましくは0.3重量%以下である。
Dispersion media in emulsion polymerization and suspension polymerization include water, alcohol (e.g. ethanol), ester (e.g. ethyl propionate), light naphtha, etc., and emulsifiers include higher fatty acid (carbon number 10-24) metal salts. (e.g. sodium oleate and sodium stearate), higher alcohol (10-24 carbon atoms) sulfate ester metal salt (e.g. sodium lauryl sulfate), ethoxylated tetramethyldecynediol, sodium sulfoethyl methacrylate, dimethylaminomethyl methacrylate, etc. can be mentioned. Furthermore, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, etc. may be added as a stabilizer.
The monomer concentration of the solution or dispersion is preferably 5 to 95% by weight, more preferably 10 to 90% by weight, even more preferably 15 to 85% by weight, and the amount of the polymerization initiator used is based on the total weight of the monomers. The amount is preferably 0.01 to 5% by weight, more preferably 0.05 to 2% by weight.
During polymerization, known chain transfer agents such as mercapto compounds (dodecyl mercaptan, n-butyl mercaptan, etc.) and/or halogenated hydrocarbons (carbon tetrachloride, carbon tetrabromide, benzyl chloride, etc.) can be used. . The amount used is preferably 2% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less, even more preferably 0.3% by weight or less, based on the total weight of the monomers.
続いて、被覆材に含まれる導電剤について説明する。
被覆材に含まれる導電剤は、導電性を有する材料から選択される。
具体的には、金属[ニッケル、アルミニウム、ステンレス(SUS)、銀、銅及びチタン等]、カーボン[グラファイト及びカーボンブラック(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等)等]、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
これらの導電剤は1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物を用いてもよい。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、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、さらに好ましくはカーボンである。またこれらの導電剤としては、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料(上記した導電剤の材料のうち金属のもの)をめっき等でコーティングしたものでもよい。
Next, the conductive agent contained in the coating material will be explained.
The conductive agent contained in the coating material is selected from materials that have conductivity.
Specifically, metals [nickel, aluminum, stainless steel (SUS), silver, copper, titanium, etc.], carbon [graphite and carbon black (acetylene black, Ketjen black, furnace black, channel black, thermal lamp black, etc.), etc.] ], mixtures thereof, etc., but are not limited thereto.
These conductive agents may be used alone or in combination of two or more. Further, alloys or metal oxides of these may also be used. From the viewpoint of electrical stability, aluminum, stainless steel, carbon, silver, copper, titanium, and mixtures thereof are preferred, silver, aluminum, stainless steel, and carbon are more preferred, and carbon is still more preferred. Further, these conductive agents may be ones in which a particulate ceramic material or a resin material is coated with a conductive material (metal among the above-mentioned conductive agent materials) by plating or the like.
導電剤の平均粒子径は、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であることが好ましく、0.02~5μmであることがより好ましく、0.03~1μmであることがさらに好ましい。なお、本明細書中において、「粒子径」とは、導電剤の輪郭線上の任意の2点間の距離のうち、最大の距離Lを意味する。「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。 The average particle diameter of the conductive agent is not particularly limited, but from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery, it is preferably 0.01 to 10 μm, more preferably 0.02 to 5 μm, and 0.01 to 10 μm, more preferably 0.02 to 5 μm. More preferably, the thickness is 0.03 to 1 μm. In addition, in this specification, "particle diameter" means the maximum distance L among the distances between any two points on the outline of the conductive agent. The value of "average particle diameter" is the average value of the particle diameter of particles observed in several to several dozen fields of view using observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). The calculated value shall be adopted.
導電剤の形状(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 agent is not limited to the particle form, and may be in a form other than the particle form, and may be in a form that has been put into practical use as a so-called filler-based conductive resin composition, such as carbon nanotubes. .
導電剤は、その形状が繊維状である導電性繊維であってもよい。
導電性繊維としては、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では炭素繊維が好ましい。また、グラフェンを練りこんだポリプロピレン樹脂も好ましい。
導電剤が導電性繊維である場合、その平均繊維径は0.1~20μmであることが好ましい。
The conductive agent may be a conductive fiber having a fibrous shape.
Examples of conductive fibers include carbon fibers such as PAN-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers, conductive fibers made by uniformly dispersing highly conductive metals or graphite in synthetic fibers, and metals such as stainless steel. Examples include fibrous metal fibers, conductive fibers in which the surface of organic fibers is coated with metal, and conductive fibers in which the surface of organic fibers is coated with resin containing a conductive substance. Among these conductive fibers, carbon fibers are preferred. Further, polypropylene resin kneaded with graphene is also preferable.
When the conductive agent is a conductive fiber, the average fiber diameter is preferably 0.1 to 20 μm.
リチウムイオン電池用被覆活物質は、高分子化合物、導電剤及びリチウムイオン電池用活物質を混合することによって製造してもよく、高分子化合物と導電剤とを混合して被覆材を準備したのち、該被覆材とリチウムイオン電池用活物質とを混合することにより製造してもよい。
なお、リチウムイオン電池用活物質と高分子化合物と導電剤とを混合する場合、混合順序には特に制限はない。
The coated active material for lithium ion batteries may be manufactured by mixing a polymer compound, a conductive agent, and an active material for lithium ion batteries, and after preparing the coating material by mixing the polymer compound and the conductive agent. , it may be manufactured by mixing the coating material and an active material for a lithium ion battery.
In addition, when mixing the active material for lithium ion batteries, the polymer compound, and the conductive agent, there is no particular restriction on the mixing order.
リチウムイオン電池用被覆活物質は、例えば、リチウムイオン電池用活物質を万能混合機に入れて30~50rpmで撹拌した状態で、高分子化合物を含む高分子溶液を1~90分かけて滴下混合し、さらに導電剤を混合し、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。 The coated active material for lithium ion batteries can be prepared by, for example, placing the active material for lithium ion batteries in a universal mixer and stirring at 30 to 50 rpm, and then dropwise mixing a polymer solution containing a polymer compound over 1 to 90 minutes. It can be obtained by further mixing a conductive agent, raising the temperature to 50 to 200° C. while stirring, reducing the pressure to 0.007 to 0.04 MPa, and holding for 10 to 150 minutes.
リチウムイオン電池用被覆活物質を電極活物質層とする際は、リチウムイオン電池用被覆活物質及び導電材料を、分散媒(水、電解液又は溶剤)の重量に基づいて30~60重量%の濃度で分散してスラリー化した分散液を、集電体にバーコーター等の塗工装置で塗布後、分散媒として水又は溶剤を用いた場合には乾燥することによって、分散媒として電解液を用いた場合には過剰の電解液をスポンジ等の吸収体に吸収させたり、メッシュを介して吸引することよって分散媒を除去して、必要によりプレス機でプレスすればよい。
上記分散液には、電極用バインダは添加しないことが好ましい。活物質として被覆活物質を用いていないリチウムイオン電池用電極においては、電極用バインダで活物質を電極内に固定することで導電経路を維持する必要がある。しかし、リチウムイオン電池用被覆活物質を用いた場合は、被覆材の働きによって活物質を電極内に固定することなく導電経路を維持することができるため、電極用バインダを添加する必要がない。電極用バインダを添加しないことによって、活物質が電極活物質層内で固定化されないため活物質の体積変化に対する緩和能力が更に良好となる。
このようにして得られる電極活物質層は、被覆活物質の非結着体からなるといえる。
なお、電極活物質層の製造に用いる導電材料は、被覆材が含む導電剤とは別であり、被覆活物質が有する被覆材の外部に存在し、電極活物質層中において被覆活物質表面からの電子伝導性を向上する機能を有する。
When using the coated active material for lithium ion batteries as an electrode active material layer, the coated active material for lithium ion batteries and the conductive material are mixed in an amount of 30 to 60% by weight based on the weight of the dispersion medium (water, electrolyte, or solvent). After applying the dispersion liquid, which is made into a slurry by dispersing it at a concentration, to the current collector using a coating device such as a bar coater, and drying it if water or a solvent is used as the dispersion medium, the electrolyte solution can be used as the dispersion medium. When used, the dispersion medium may be removed by absorbing the excess electrolyte into an absorbent such as a sponge or suctioning through a mesh, and pressing with a press if necessary.
It is preferable that an electrode binder is not added to the dispersion. In a lithium ion battery electrode that does not use a coated active material as an active material, it is necessary to maintain a conductive path by fixing the active material within the electrode with an electrode binder. However, when a coated active material for lithium ion batteries is used, the conductive path can be maintained without fixing the active material within the electrode due to the action of the coating material, so there is no need to add an electrode binder. By not adding an electrode binder, the active material is not immobilized within the electrode active material layer, so that the ability to relax the volume change of the active material becomes even better.
It can be said that the electrode active material layer obtained in this manner consists of a non-bound body of the coated active material.
Note that the conductive material used for manufacturing the electrode active material layer is separate from the conductive agent included in the coating material, and is present outside the coating material of the coating active material. It has the function of improving the electronic conductivity of
リチウムイオン電池用被覆活物質を含む電極活物質層を用いてリチウムイオン電池を作製する際には、対極となる電極を組み合わせて、セパレータと共にセル容器に収容し、電解液を注入し、セル容器を密封する方法等により製造することができる。
また、集電体の一方の面に正極を形成し、もう一方の面に負極を形成して双極型電極を作製し、双極型電極をセパレータと積層してセル容器に収容し、電解液を注入し、セル容器を密閉することでも得られる。
When producing a lithium ion battery using an electrode active material layer containing a coated active material for lithium ion batteries, a counter electrode is combined and housed together with a separator in a cell container, an electrolyte is injected, and the cell container is It can be manufactured by a method such as sealing.
In addition, a positive electrode is formed on one side of the current collector and a negative electrode is formed on the other side to create a bipolar electrode, and the bipolar electrode is laminated with a separator and housed in a cell container, and the electrolyte is poured into the cell container. It can also be obtained by injecting it and sealing the cell container.
セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン製フィルムの微多孔膜、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンとの多層フィルム、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、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電池用セパレータが挙げられる。 Separators include microporous films made of polyethylene or polypropylene, multilayer films of porous polyethylene and polypropylene, nonwoven fabrics made of polyester fibers, aramid fibers, glass fibers, etc., and silica, alumina, titania, etc. on their surfaces. Examples include known separators for lithium ion batteries, such as those having ceramic fine particles attached thereto.
セル容器に注入する電解液としては、公知のリチウムイオン電池の製造に用いられる、電解質及び非水溶媒を含有する公知の電解液を使用することができる。 As the electrolytic solution injected into the cell container, a known electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous solvent, which is used in the production of known lithium ion batteries, can be used.
電解質としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、LiN(FSO2)2、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6及びLiClO4等の無機酸のリチウム塩、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2及びLiC(CF3SO2)3等の有機酸のリチウム塩等が挙げられる。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはイミド系電解質[LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2及びLiN(C2F5SO2)2等]及びLiPF6である。 As the electrolyte, those used in known electrolytes can be used, such as lithium salts of inorganic acids such as LiN(FSO 2 ) 2 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 and LiClO 4 , Examples include lithium salts of organic acids such as LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 and LiC(CF 3 SO 2 ) 3 . Among these, imide-based electrolytes [LiN(FSO 2 ) 2 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 and LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , etc.] are preferred from the viewpoint of battery output and charge/discharge cycle characteristics. It is LiPF 6 .
非水溶媒としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。 As the non-aqueous solvent, those used in known electrolytes can be used, such as lactone compounds, cyclic or chain carbonates, chain carboxylic esters, cyclic or chain ethers, phosphate esters, and nitriles. compounds, amide compounds, sulfones, sulfolanes, etc. and mixtures thereof can be used.
電解液の電解質濃度は、1~5mol/Lであることが好ましく、1.5~4mol/Lであることがより好ましく、2~3mol/Lであることがさらに好ましい。
電解液の電解質濃度が1mol/L未満であると、電池の充分な入出力特性が得られないことがあり、5mol/Lを超えると、電解質が析出してしまうことがある。
なお、電解液の電解質濃度は、リチウムイオン電池用電極又はリチウムイオン電池を構成する電解液を、溶媒などを用いずに抽出して、その濃度を測定することで確認することができる。
The electrolyte concentration of the electrolytic solution is preferably 1 to 5 mol/L, more preferably 1.5 to 4 mol/L, and even more preferably 2 to 3 mol/L.
If the electrolyte concentration of the electrolytic solution is less than 1 mol/L, sufficient input/output characteristics of the battery may not be obtained, and if it exceeds 5 mol/L, the electrolyte may precipitate.
Note that the electrolyte concentration of the electrolyte solution can be confirmed by extracting the electrolyte solution constituting the lithium ion battery electrode or the lithium ion battery without using a solvent or the like, and measuring the concentration.
本発明の活物質リサイクルシステムでリサイクルの対象となる活物質は、正極活物質、負極活物質のいずれでもよいが、高価な活物質をリサイクルすることが効果的であるため、正極活物質を対象にすることが好ましい。
以下の説明では、活物質が高価な正極活物質であることを前提にしているが、負極活物質を対象としてもよい。
The active material to be recycled in the active material recycling system of the present invention may be either the positive electrode active material or the negative electrode active material, but since it is effective to recycle expensive active materials, the active material to be recycled is the positive electrode active material. It is preferable to
The following description assumes that the active material is an expensive positive electrode active material, but the negative electrode active material may also be used.
1次製品としてのリチウムイオン電池の用途は、特に限定されるものではないが、単位体積当たりの電池容量が大きいことが要求される用途に使用することができる。例えば、車載用途、モバイル端末(ノートパソコン、タブレット、スマートフォン、携帯電話等)が挙げられる。
特に、車載用途には、電気自動車、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車等の台数増加に伴って、これらの車の駆動用に多くのリチウムイオン電池が使用されることが予想される。このことから、車載用途に使用されるリチウムイオン電池のリサイクルをすることが望まれているため、車載用途に使用することがより好ましい。
1次製品としては、その電池容量が300Wh/L以上であることが必要とされる用途であることが好ましい。
車載用途に使用されるリチウムイオン電池は、複数のセルを組み込んだモジュールにまとめられているものであってもよい。
The use of a lithium ion battery as a primary product is not particularly limited, but it can be used in applications that require a large battery capacity per unit volume. Examples include in-vehicle applications and mobile terminals (laptops, tablets, smartphones, mobile phones, etc.).
In particular, in in-vehicle applications, as the number of electric vehicles, hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, etc. increases, it is expected that many lithium ion batteries will be used to drive these vehicles. For this reason, it is desired to recycle lithium ion batteries used for in-vehicle applications, and therefore it is more preferable to use them for in-vehicle applications.
As a primary product, it is preferable that the battery capacity is required to be 300Wh/L or more.
Lithium ion batteries used for automotive applications may be assembled into modules incorporating multiple cells.
2次製品としてのリチウムイオン電池の用途は、特に限定されるものではないが、リサイクル後には1次製品よりも単位体積当たりの電池容量が小さくなることから、必要とされる単位体積当たりの電池容量が1次製品よりも小さくてもよい用途に使用することが好ましい。
例えば、家庭用、業務用の定置用電源、非常用電源が挙げられる。
2次製品としては、その電池容量が200Wh/L以上であることが必要とされる用途であることが好ましい。また、その電池容量が200Wh/L未満であってもよい用途に使用しても構わない。
The use of lithium-ion batteries as secondary products is not particularly limited, but after recycling, the battery capacity per unit volume will be smaller than that of the primary product, so the required battery capacity per unit volume will be lower than that of the primary product. It is preferable to use it in applications where the capacity may be smaller than that of the primary product.
Examples include stationary power supplies for home and commercial use, and emergency power supplies.
As a secondary product, it is preferable that the application requires a battery capacity of 200Wh/L or more. Further, it may be used for applications where the battery capacity may be less than 200Wh/L.
そして、本発明のリサイクルシステムにおける1次製品としてのリチウムイオン電池の用途と2次製品としてのリチウムイオン電池の用途が異なることが好ましい。
1次製品の用途が車載用途であり、2次製品の用途が定置用電源用途であることが好ましい。
Further, it is preferable that the use of the lithium ion battery as a primary product and the use of the lithium ion battery as a secondary product in the recycling system of the present invention are different.
It is preferable that the primary product be used in a vehicle, and the secondary product be used as a stationary power source.
図1は、活物質リサイクルシステムの処理の流れを示すフローチャートである。
活物質リサイクルシステムにおいて、リサイクル時期を判断するステップS1では、以下のようにして1次製品として使用可能な期限を判断する。
まず、1次製品としてのリチウムイオン電池の用途でリチウムイオン電池を使用する(S11)。
リチウムイオン電池は、充電と放電(電池の使用)を繰り返して使用される。
リチウムイオン電池の充電の際に、電池容量測定部10において電池容量を計測する(S12)。
電池容量測定部は、リチウムイオン電池の一部品として組み込まれていることが多い。リチウムイオン電池が、複数のセルを組み込んだモジュールにまとめられているものである場合、モジュールの一部品として組み込まれることが多い。
FIG. 1 is a flowchart showing the process flow of the active material recycling system.
In the active material recycling system, in step S1 for determining the recycling time, the expiration date for use as a primary product is determined as follows.
First, a lithium ion battery is used as a primary product (S11).
Lithium ion batteries are used by repeatedly charging and discharging (battery usage).
When charging the lithium ion battery, the battery capacity is measured in the battery capacity measuring section 10 (S12).
A battery capacity measuring section is often incorporated as a component of a lithium ion battery. When a lithium ion battery is assembled into a module that incorporates a plurality of cells, it is often incorporated as one component of the module.
電池容量測定部10は、コンピュータ20と電気通信回線を通じて接続されている。電池容量測定部において計測された電池容量はコンピュータ20に送られる。
コンピュータ20には、1次製品としてのリチウムイオン電池の用途において仕様で定められた電池容量が記憶されており、受信した電池容量の数値と比較される(S13)。
The battery
The
コンピュータが受信した電池容量と1次製品としての仕様で定められた電池容量を比較し、受信した電池容量が1次製品としての仕様で定められた電池容量以上である場合は、まだ1次製品として使用可能と判断し、1次製品としてリチウムイオン電池を使用するステップS11に戻る。 The computer compares the received battery capacity with the battery capacity specified in the specifications as a primary product, and if the received battery capacity is greater than or equal to the battery capacity specified in the specifications as a primary product, it is still a primary product. It is determined that the lithium ion battery can be used as the primary product, and the process returns to step S11 where the lithium ion battery is used as the primary product.
コンピュータが受信した電池容量と1次製品としての仕様で定められた電池容量を比較し、受信した電池容量が1次製品としての仕様で定められた電池容量未満である場合、1次製品としての使用はできないと判断し、1次製品としてのリチウムイオン電池を解体し、被覆活物質を取り出すステップS2へ移る。 The computer compares the received battery capacity with the battery capacity specified in the specifications as a primary product, and if the received battery capacity is less than the battery capacity specified in the specifications as a primary product, it is considered as a primary product. It is determined that the battery cannot be used, and the process moves to step S2 in which the lithium ion battery as a primary product is disassembled and the coated active material is taken out.
被覆活物質を取り出すステップS2では、1次製品としてのリチウムイオン電池を解体して被覆活物質を取り出す(S21)。リチウムイオン電池を解体して被覆活物質を取り出す手順及び方法は特に限定されるものではないが、例えば以下のようにすることができる。
リチウムイオン電池は、通常は外装容器に覆われているので、外装容器を取り外す。外装容器を取り外して電極活物質層を露出させる。
電極活物質層における被覆活物質は、バインダ(結着剤)で固められていない非結着体からなる。この場合、電極活物質層中において、例え被覆活物質同士が接触したとしても、接触面において被覆材同士が不可逆的に接着することはなく、接着は一時的なものであるから、被覆活物質同士が不可逆的に被覆材によって固定されておらず、被覆活物質を破壊することなくほぐすことができる。被覆活物質を含む混合物の非結着体を含んでなる電極活物質層は、被覆活物質が互いに結着されているものではなく、非結着体である被覆活物質を手や道具でほぐして分離して取り出すことができる。また、シャワーノズル等を用いて電解液を注ぐことによってスラリー状にして、被覆活物質を活物質スラリーとして取り出してもよい。
In step S2 of taking out the coated active material, the lithium ion battery as a primary product is disassembled and the coated active material is taken out (S21). The procedure and method for disassembling the lithium ion battery and taking out the coated active material are not particularly limited, but can be performed as follows, for example.
Lithium ion batteries are usually covered with an outer container, so remove the outer container. The outer container is removed to expose the electrode active material layer.
The coated active material in the electrode active material layer consists of a non-bound body that is not hardened with a binder (binder). In this case, even if the coated active materials come into contact with each other in the electrode active material layer, the coated active materials will not irreversibly adhere to each other at the contact surface, and the adhesion is temporary. They are not irreversibly fixed to each other by the coating material, and can be loosened without destroying the coating active material. An electrode active material layer containing a non-bound substance of a mixture containing a coated active material is one in which the coated active materials are not bound to each other, and the coated active material, which is a non-bound body, is loosened by hand or with a tool. It can be separated and taken out. Alternatively, the coated active material may be taken out as a slurry by pouring an electrolytic solution using a shower nozzle or the like.
1次製品としてのリチウムイオン電池を解体して取り出した被覆活物質は、そのまま2次製品としてのリチウムイオン電池の製造に使用してもよい。
被覆活物質をそのまま使用するとは、被覆活物質から被覆材を除去せずに使用することを意味しており、被覆活物質に対して必要な洗浄処理等を行ったのちに使用することは許容される。
The coated active material taken out by disassembling a lithium ion battery as a primary product may be used as it is for manufacturing a lithium ion battery as a secondary product.
Using the coated active material as is means using it without removing the coating material from the coated active material, and it is permissible to use the coated active material after performing necessary cleaning treatments. be done.
また、1次製品としてのリチウムイオン電池を解体し、被覆活物質を取り出すステップの後に、取り出した被覆活物質から被覆材を除去し、再度被覆材でリチウムイオン電池用活物質粒子を再被覆することにより被覆活物質をリサイクルするステップを行い、再被覆した被覆活物質を2次製品としてのリチウムイオン電池の製造に使用してもよい(S4、S41)。被覆材を構成する高分子化合物の変性等によって被覆活物質の表面状態が変化し、電池容量の低下の原因になる場合があり、このような場合には被覆材を再被覆することによって被覆活物質の性能を回復させることができる。
被覆材の除去方法としては、被覆材を構成する高分子化合物を溶解させることのできる溶剤中で高分子化合物を溶解除去する方法や、高分子化合物の焼失温度以上に被覆活物質を加熱する方法が挙げられる。
活物質の再被覆方法は、最初の被覆活物質の製造工程において活物質を被覆材で被覆する方法と同様にすることができる。
In addition, after the step of disassembling the lithium ion battery as a primary product and taking out the coated active material, the coating material is removed from the coated active material taken out, and the active material particles for lithium ion battery are recoated with the coating material again. By doing so, a step of recycling the coated active material may be performed, and the re-coated coated active material may be used for manufacturing a lithium ion battery as a secondary product (S4, S41). The surface condition of the coated active material may change due to denaturation of the polymer compound that makes up the coating material, which may cause a decrease in battery capacity. Can restore the performance of substances.
Methods for removing the coating material include a method of dissolving and removing the polymer compound in a solvent that can dissolve the polymer compound constituting the coating material, and a method of heating the coating active material to a temperature higher than the burnout temperature of the polymer compound. can be mentioned.
The method for recoating the active material can be the same as the method for covering the active material with a coating material in the first manufacturing process of the coated active material.
上記1次製品から取り出した活物質を含む被覆活物質を使用して、2次製品としてのリチウムイオン電池を製造するステップS3では、上記被覆活物質を使用して、2次製品としてのリチウムイオン電池を製造する(S31)。
1次製品から取り出した活物質を含む被覆活物質としては、1次製品から取り出した被覆活物質をそのまま使用してもよく、1次製品から取り出した被覆活物質から被覆材を除去し、再度被覆材でリチウムイオン電池用活物質粒子を再被覆することにより得られた被覆活物質を使用してもよい。
In step S3 of manufacturing a lithium ion battery as a secondary product using a coated active material including the active material taken out from the primary product, the coated active material is used to produce a lithium ion battery as a secondary product. A battery is manufactured (S31).
As the coated active material containing the active material taken out from the primary product, the coated active material taken out from the primary product may be used as it is, or the coating material may be removed from the coated active material taken out from the primary product and then the coated active material taken out from the primary product may be used again. A coated active material obtained by re-coating active material particles for lithium ion batteries with a coating material may also be used.
上記被覆活物質を使用して、2次製品としてのリチウムイオン電池を製造する際には、1次製品としてのリチウムイオン電池と同様にバインダを使用せずにリチウムイオン電池用電極を製造してもよい。また、バインダを使用してリチウムイオン電池用電極を製造するようにしてもよい。 When manufacturing a lithium ion battery as a secondary product using the above-mentioned coated active material, the electrode for the lithium ion battery is manufactured without using a binder, similar to the lithium ion battery as a primary product. Good too. Alternatively, a binder may be used to manufacture the electrode for a lithium ion battery.
2次製品としてのリチウムイオン電池が、バインダを使用せずに製造されたリチウムイオン電池である場合、1次製品としてのリチウムイオン電池と同様に、2次製品としてのリチウムイオン電池を解体してさらに3次製品としてのリチウムイオン電池を製造するリサイクルを行うことができる。
この場合、2次製品としてのリチウムイオン電池について電池容量測定部で測定した電池容量と、2次製品としての仕様で定められた電池容量を比較することにより、リサイクル時期を判断すればよい。
2次製品としての仕様で定められた電池容量は、1次製品としての仕様で定められた電池容量より小さい。
If the lithium ion battery as a secondary product is a lithium ion battery manufactured without using a binder, the lithium ion battery as a secondary product must be disassembled in the same way as the lithium ion battery as a primary product. Furthermore, recycling can be performed to produce lithium ion batteries as tertiary products.
In this case, the recycling time may be determined by comparing the battery capacity of the lithium ion battery as a secondary product measured by the battery capacity measurement unit with the battery capacity defined in the specifications for the secondary product.
The battery capacity specified in the specifications as a secondary product is smaller than the battery capacity specified in the specifications as a primary product.
2次製品としてのリチウムイオン電池をさらにリサイクルして、3次製品、さらに4次製品・・・としてのリチウムイオン電池として使用すると、高価な金属を使用した活物質を有効にかつ複数回にわたって使用することができるので、資源保護の観点及び経済的な観点から非常に有益である。 If a lithium-ion battery as a secondary product is further recycled and used as a lithium-ion battery as a tertiary product, then a tertiary product, and then a lithium-ion battery as a quaternary product, active materials made of expensive metals can be used effectively and multiple times. Therefore, it is very beneficial from the viewpoint of resource conservation and from the economic viewpoint.
また、本発明の活物質リサイクルシステムに関連して、高価な活物質の価格変動によりリチウムイオン電池の製造者及び使用者が受ける影響を緩和するため、被覆活物質の所有権を証券化する枠組みを利用することも好ましい。
例えば、1次製品としてのリチウムイオン電池の製造者は、上記被覆活物質の所有権を証券化して資金調達し、1次製品としてのリチウムイオン電池を購入して使用する使用者は、リチウムイオン電池の使用後に活物質リサイクルシステムにリチウムイオン電池のリサイクルを委託し、2次製品としてのリチウムイオン電池の製造者は、証券化された被覆活物質の所有権を購入する、又は、証券化された被覆活物質の賃借権を得て、2次製品としてのリチウムイオン電池を製造するようにすることが好ましい。
In addition, in connection with the active material recycling system of the present invention, a framework for securitizing the ownership of coated active materials is provided in order to alleviate the impact on lithium ion battery manufacturers and users due to price fluctuations of expensive active materials. It is also preferable to use
For example, a manufacturer of lithium-ion batteries as a primary product raises funds by securitizing the ownership of the coated active material, and a user who purchases and uses a lithium-ion battery as a primary product After the battery is used, the active material recycling system is entrusted with the recycling of the lithium-ion battery, and the manufacturer of the lithium-ion battery as a secondary product purchases the ownership of the securitized coated active material, or It is preferable to obtain the lease right for the coated active material and manufacture lithium ion batteries as secondary products.
1次製品としてのリチウムイオン電池の製造者は、上記被覆活物質の所有権を証券化して資金調達することができる。被覆活物質の所有権を証券化することで、活物質の購入にかかる費用の一部を証券の購入者(銀行、保険会社等の投資家)が負担することになるので好ましい。費用の一部を証券の購入者が負担することでリチウムイオン電池の製造者は、実質的に市場価格よりも安い価格で活物質を使用して1次製品としてのリチウムイオン電池を製造することができる。 Manufacturers of lithium ion batteries as primary products can raise funds by securitizing ownership of the coated active material. It is preferable to securitize the ownership of the coated active material because the purchaser of the security (an investor such as a bank or insurance company) will bear part of the cost of purchasing the active material. With a portion of the cost borne by the purchaser of securities, lithium-ion battery manufacturers can produce lithium-ion batteries as primary products using active materials at substantially lower prices than market prices. I can do it.
1次製品としてのリチウムイオン電池の製造者は、市場価格よりも安い価格で活物質の調達ができたことから、リチウムイオン電池の販売価格を安くすることができる。
1次製品としてのリチウムイオン電池の使用者は、安い価格でリチウムイオン電池を購入して使用することができる。ここで、被覆活物質の所有権は証券の購入者が有しているので、リチウムイオン電池の使用者は被覆活物質の所有権は有していないことになり、証券の購入者から被覆活物質を借りている状態となる。そのため、1次製品としてのリチウムイオン電池の使用者は何らかの形で証券の購入者に費用を払うようにする。
費用を払う指標としては、月ぎめの費用のように使用期間に応じた費用とする方法や、リチウムイオン電池の使用により得た便益(例えば、使用した電力量、車載用であれば走行距離等の指標)に応じて費用を支払う方法が挙げられる。
このようにすることで、証券の購入者は利益を享受することができる。
Manufacturers of lithium-ion batteries as primary products can lower the selling price of lithium-ion batteries because they can procure active materials at a price lower than the market price.
Users of lithium ion batteries as primary products can purchase and use lithium ion batteries at low prices. Here, since the purchaser of the securities has ownership of the covering active material, the user of the lithium ion battery does not have ownership of the covering active material. It becomes a state of borrowing material. Therefore, users of lithium-ion batteries as primary products must pay some form of expense to the purchaser of the securities.
Indicators for paying costs include methods such as monthly costs, which are based on the period of use, and benefits obtained from using lithium-ion batteries (e.g., amount of electricity used, distance traveled if used in a car, etc.) One method is to pay the cost according to the index).
By doing so, the purchaser of securities can enjoy benefits.
1次製品としてのリチウムイオン電池の使用者は、リチウムイオン電池の使用の際に測定した電池容量が1次製品としてのリチウムイオン電池の用途において仕様で定められた電池容量未満となった場合に、活物質リサイクルシステムにリチウムイオン電池のリサイクルを委託する。
1次製品としてのリチウムイオン電池の使用者は、リサイクルを委託することで実質的には被覆活物質を返却することとなる。
A user of a lithium-ion battery as a primary product shall be held liable if the battery capacity measured during use of the lithium-ion battery is less than the battery capacity specified in the specifications for the use of the lithium-ion battery as a primary product. , will outsource the recycling of lithium-ion batteries to Active Material Recycling System.
Users of lithium ion batteries as primary products essentially return the coated active material by outsourcing recycling.
リサイクルを実施するのは、1次製品としてのリチウムイオン電池の製造者、1次製品としてのリチウムイオン電池の使用者、2次製品としてのリチウムイオン電池の製造者、又は、他の第三者(リサイクルのみを行う者)であってもよい。
リサイクルの実施者は、具体的には、1次製品としてのリチウムイオン電池を解体して被覆活物質を取り出す。リサイクルの実施者は、取り出した被覆活物質から被覆材を除去し、活物質に被覆材を再被覆してもよい。
以下の説明では、1次製品から取り出した活物質を含む被覆活物質について、取り出した被覆活物質がそのまま使用される場合の被覆活物質と、活物質に被覆材を再被覆した被覆活物質が使用される場合の被覆活物質をまとめて、「リサイクル済みの被覆活物質」とする。
リサイクルの実施者は、証券の購入者(被覆活物質の所有者)からリサイクルに係る作業費用を得ることができる。
Recycling is carried out by the manufacturer of lithium-ion batteries as a primary product, the user of lithium-ion batteries as a primary product, the manufacturer of lithium-ion batteries as a secondary product, or another third party. (a person who only performs recycling).
Specifically, the person carrying out the recycling disassembles the lithium ion battery as a primary product and takes out the coated active material. The person carrying out the recycling may remove the coating material from the removed coated active material and recoat the active material with the coating material.
In the following explanation, the coated active material including the active material taken out from the primary product will be described as the coated active material when the taken out coated active material is used as it is, and the coated active material where the active material is re-coated with the coating material. When used, the coated active materials are collectively referred to as "recycled coated active materials."
The person carrying out the recycling can obtain work costs related to recycling from the purchaser of the securities (the owner of the coated active material).
1次製品としてのリチウムイオン電池の使用者がリサイクルを実施する場合、リチウムイオン電池の使用後にリチウムイオン電池を解体し被覆活物質を取り出して、リサイクル済みの被覆活物質を市場に戻す。
1次製品としてのリチウムイオン電池の製造者又は他の第三者(リサイクルのみを行う者)がリサイクルを実施する場合は、1次製品としてのリチウムイオン電池の使用者が被覆活物質の所有者に返却した1次製品としてのリチウムイオン電池を入手して、リチウムイオン電池の使用後にリチウムイオン電池を解体し被覆活物質を取り出して、リサイクル済みの被覆活物質を市場に戻す。
When a user of a lithium ion battery as a primary product carries out recycling, the lithium ion battery is disassembled after use, the coated active material is taken out, and the recycled coated active material is returned to the market.
If the manufacturer of the lithium-ion battery as a primary product or another third party (person who only performs recycling) carries out the recycling, the user of the lithium-ion battery as a primary product is the owner of the coated active material. After the lithium ion battery has been used, the lithium ion battery is dismantled, the coated active material is taken out, and the recycled coated active material is returned to the market.
2次製品としてのリチウムイオン電池の製造者は、証券化された被覆活物質の所有権を購入する、又は、証券化された被覆活物質の賃借権を得て、2次製品としてのリチウムイオン電池を製造する。
2次製品としてのリチウムイオン電池が最終用途である場合は被覆活物質の所有権を購入することが好ましいが、さらに3次製品としてのリチウムイオン電池に被覆活物質を使用することを予定している場合は、証券化された被覆活物質の賃借権を得るようにすることが好ましい。
また、2次製品としてのリチウムイオン電池の製造者がリサイクルを実施する場合は、証券化された被覆活物質の所有権を購入する、又は、証券化された被覆活物質の賃借権を得たのちに、1次製品としてのリチウムイオン電池を入手し、解体して被覆活物質を取り出し、リサイクル済みの被覆活物質を用いて2次製品としてのリチウムイオン電池を製造する。
Manufacturers of lithium ion batteries as secondary products purchase the ownership rights to the securitized coated active materials or obtain the lease rights to the securitized coated active materials and produce lithium ion batteries as secondary products. Manufacture batteries.
If the final use is a lithium-ion battery as a secondary product, it is preferable to purchase ownership of the coated active material, but if you also plan to use the coated active material in a lithium-ion battery as a tertiary product. If so, it is preferable to obtain the lease rights of the securitized coated active material.
In addition, if a manufacturer of lithium-ion batteries as a secondary product carries out recycling, it may purchase ownership of the securitized coated active material or obtain a lease right for the securitized coated active material. Later, a lithium ion battery as a primary product is obtained, disassembled and the coated active material is taken out, and a lithium ion battery as a secondary product is manufactured using the recycled coated active material.
2次製品としてのリチウムイオン電池の製造者は、市場から新しい活物質を購入してリチウムイオン電池を製造する場合に比べて、安価にリチウムイオン電池を製造することができる。
2次製品としてのリチウムイオン電池は、その用途から、新しい活物質を使用することは必須ではなくリサイクル済みの被覆活物質を使用しても電池容量の値がその仕様を満たすことができるので、安価であるリサイクル済みの被覆活物質を使用することができる。
Manufacturers of lithium ion batteries as secondary products can manufacture lithium ion batteries at a lower cost than when manufacturing lithium ion batteries by purchasing new active materials from the market.
Due to its use, lithium-ion batteries as secondary products do not require the use of new active materials; even if recycled coated active materials are used, the battery capacity value can still meet the specifications. Recycled coated active materials that are inexpensive can be used.
証券の購入者は、この枠組みの中で、活物質の価格変動によるメリットとリスクを背負うことになる。活物質の市場価格が証券の購入時より上昇した場合は証券価格が上昇するので証券を売却することで利益を得ることができるが、活物質の市場価格が証券の購入時よりも低下した場合は証券価格も低下するので損失を被ることとなる。 Within this framework, purchasers of securities bear the benefits and risks of price fluctuations in active materials. If the market price of the active material increases from when the security was purchased, the security price will rise and you can make a profit by selling the security, but if the market price of the active material decreases from the time the security was purchased. will incur a loss because the security price will also fall.
また、証券の購入者は、当該証券に係る被覆活物質を使用したリチウムイオン電池が使用されている限り、その使用に係る費用の支払いを受けることができる。
最終製品としてのリチウムイオン電池の使用が終了した時点で、その証券に係る被覆活物質の価値は実質的にゼロとなる。そのため、証券の価格も実質的にゼロとなる。
そこで、1次製品としてのリチウムイオン電池から、最終製品としてのリチウムイオン電池まで、被覆活物質の使用開始から使用終了までに得られる費用支払い額が、証券の購入額より高くなるように被覆活物質の使用に係る価格を設定することで、証券の購入者がより確実に利益を得ることができる。
In addition, the purchaser of a security can receive payment for the costs associated with the use of a lithium-ion battery using the coated active material covered by the security, as long as the lithium-ion battery is used.
Once a lithium ion battery is no longer used as a final product, the value of the coated active material associated with the security becomes essentially zero. Therefore, the price of the security will also be effectively zero.
Therefore, from the lithium ion battery as a primary product to the lithium ion battery as a final product, we have developed a method for covering active materials so that the amount paid from the start of use to the end of use of the covered active material is higher than the purchase price of the securities. By setting prices for the use of substances, purchasers of securities can be more assured of profits.
この枠組みに参加する各事業者は以下のようなメリットを得ることができる。
1次製品としてのリチウムイオン電池の製造者は市場価格よりも安い価格で活物質を調達してリチウムイオン電池を製造することができる。
1次製品としてのリチウムイオン電池の使用者は市場価格よりも安い価格でリチウムイオン電池を調達することができる。
2次製品としてのリチウムイオン電池の製造者は市場価格よりも安い価格で被覆活物質を調達してリチウムイオン電池を製造することができる。
そして、各事業者は活物質の価格変動に係るリスクを低減させることができる。
また、証券化された被覆活物質の所有権を購入する投資家は、被覆活物質がリサイクルされて使用される過程でその使用に係る費用の支払いを受けることができる。
すなわち、この枠組みに参加する事業者のそれぞれが、被覆活物質のリサイクルによる便益を享受することができる。
Businesses participating in this framework will receive the following benefits:
Manufacturers of lithium-ion batteries as primary products can procure active materials at lower prices than market prices and manufacture lithium-ion batteries.
Users of lithium ion batteries as primary products can procure lithium ion batteries at a price lower than the market price.
Manufacturers of lithium ion batteries as secondary products can procure coated active materials at lower prices than market prices and manufacture lithium ion batteries.
In addition, each business operator can reduce the risk associated with price fluctuations of active materials.
In addition, investors who purchase ownership of the securitized coated active material can receive payment for usage costs in the process of recycling and using the coated active material.
In other words, each of the businesses participating in this framework can enjoy the benefits of recycling the coated active material.
本発明の活物質リサイクルシステムは、高価な金属を使用した活物質を有効にかつ複数回にわたってリチウムイオン電池の活物質として使用することができるので、資源保護の観点及び経済的な観点から非常に有用である。 The active material recycling system of the present invention allows active materials made of expensive metals to be used effectively and multiple times as active materials for lithium-ion batteries, so it is very effective from the viewpoint of resource conservation and economics. Useful.
10 電池容量測定部
20 コンピュータ
10 Battery
Claims (2)
1次製品としてのリチウムイオン電池の用途が車載用途であり、
2次製品としてのリチウムイオン電池の用途が、家庭用又は業務用の、定置用電源又は非常用電源であり、
1次製品としてのリチウムイオン電池につき、電池容量を計測する電池容量測定部と、リサイクル時期を判断するコンピュータとが電気通信回線を通じて接続されており、前記電池容量測定部で測定した電池容量が前記コンピュータに送られて、前記コンピュータが受信した電池容量と前記1次製品としての仕様で定められた電池容量を比較することによりリサイクル時期を判断するリサイクル時期判断手段を使用して、前記1次製品としてのリチウムイオン電池のリサイクル時期を判断するステップ、
前記1次製品としてのリチウムイオン電池を解体し、被覆活物質を取り出すステップ、
取り出した被覆活物質から被覆材を除去し、再度被覆材でリチウムイオン電池用活物質粒子を再被覆することにより被覆活物質をリサイクルするステップ、
再被覆した被覆活物質を使用して、2次製品としてのリチウムイオン電池を製造するステップ、を備えることを特徴とする活物質リサイクルシステム。 An active material in which active material particles for lithium ion batteries include a coated active material coated with a coating material, and the coated active material in a lithium ion battery is provided with an electrode active material layer consisting of a non-binding body of the coated active material. A recycling system,
The primary product for lithium-ion batteries is automotive use.
The use of the lithium-ion battery as a secondary product is as a stationary power source or emergency power source for home or business use,
For lithium ion batteries as primary products, a battery capacity measurement unit that measures the battery capacity and a computer that determines when to recycle are connected through a telecommunication line, and the battery capacity measured by the battery capacity measurement unit is The primary product is determined by using a recycling time determining means that determines the recycling time by comparing the battery capacity sent to the computer and received by the computer with the battery capacity specified in the specifications for the primary product. Steps to determine when to recycle lithium-ion batteries,
disassembling the lithium ion battery as the primary product and taking out the coated active material;
Recycling the coated active material by removing the coating material from the taken out coated active material and recoating the lithium ion battery active material particles with the coating material again;
An active material recycling system comprising the step of manufacturing a lithium ion battery as a secondary product using the re-coated active material .
1次製品としてのリチウムイオン電池を購入して使用する使用者は、リチウムイオン電池の使用後に活物質リサイクルシステムにリチウムイオン電池のリサイクルを委託し、
2次製品としてのリチウムイオン電池の製造者は、証券化された被覆活物質の所有権を購入する、又は、証券化された被覆活物質の賃借権を得て、2次製品としてのリチウムイオン電池を製造する、請求項1に記載の活物質リサイクルシステム。 A manufacturer of a lithium ion battery as a primary product securitizes the ownership of the coated active material to raise funds,
Users who purchase and use lithium-ion batteries as primary products entrust the recycling of lithium-ion batteries to an active material recycling system after use.
Manufacturers of lithium ion batteries as secondary products purchase the ownership rights to the securitized coated active materials or obtain the lease rights to the securitized coated active materials and produce lithium ion batteries as secondary products. The active material recycling system according to claim 1 , which manufactures a battery.
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