JP7434218B2 - Manufacturing method of non-aqueous secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、非水二次電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a non-aqueous secondary battery.
電気自動車やハイブリッド車両では、その電源として非水二次電池が用いられている。非水二次電池の一例であるリチウムイオン二次電池の分野では、負極活物質の粒子表面を負極分散剤によって被覆することで、負極活物質を負極溶媒中に分散させる技術が知られている(例えば、特許文献1)。具体的に、負極活物質の一例である黒鉛は、疎水性を有する。負極分散剤は、親水基と疎水基とを備える高分子材料である。負極分散剤は、その疎水基によって黒鉛表面に吸着するとともに、親水基によって負極溶媒である水との界面を形成する。 Electric vehicles and hybrid vehicles use non-aqueous secondary batteries as their power source. In the field of lithium ion secondary batteries, which are an example of non-aqueous secondary batteries, there is a known technology in which the negative electrode active material is dispersed in the negative electrode solvent by coating the particle surface of the negative electrode active material with a negative electrode dispersant. (For example, Patent Document 1). Specifically, graphite, which is an example of a negative electrode active material, has hydrophobicity. The negative electrode dispersant is a polymeric material that includes a hydrophilic group and a hydrophobic group. The negative electrode dispersant is adsorbed onto the graphite surface by its hydrophobic groups, and forms an interface with water, which is a negative electrode solvent, by its hydrophilic groups.
一般的な黒鉛は、その粒子の表面にカルボキシ基やヒドロキシ基等の官能基を有する。黒鉛粒子の表面における官能基の近傍では、疎水性が低下することにより、負極分散剤が黒鉛粒子の表面に吸着し難くなる。黒鉛粒子の表面において、負極溶媒との界面が形成されない部分が生じることで、黒鉛粒子の負極溶媒への分散性が悪化する。その結果、負極合剤ペーストでダイラタンシーが生じて、負極基材への負極合剤ペーストの塗工性が悪化する。 General graphite has functional groups such as carboxy groups and hydroxy groups on the surface of its particles. In the vicinity of the functional groups on the surface of the graphite particle, the hydrophobicity decreases, making it difficult for the negative electrode dispersant to adsorb onto the surface of the graphite particle. On the surface of the graphite particles, a portion where an interface with the negative electrode solvent is not formed deteriorates the dispersibility of the graphite particles in the negative electrode solvent. As a result, dilatancy occurs in the negative electrode mixture paste, which deteriorates the coatability of the negative electrode mixture paste onto the negative electrode base material.
上記課題を解決するための非水二次電池の製造方法は、負極活物質、負極分散剤、負極溶媒、及び、負極結着剤を用いて負極合剤ペーストを生成する工程と、前記負極合剤ペーストを負極基材に塗工して負極合剤層を形成する工程と、を含む非水二次電池の製造方法であって、前記負極合剤ペーストを生成する工程は、表面官能基を除去する表面処理が施された黒鉛である前記負極活物質と、前記黒鉛の前記表面官能基が除去された表面に対し吸着性を有する前記負極分散剤と、を混錬した後、前記負極溶媒を加えて混錬物を生成する第1工程と、前記第1工程で生成した前記混錬物に前記負極結着剤を加え、前記負極結着剤が加えられた前記混錬物から前記負極合剤ペーストを生成する第2工程と、を含む。 A method for manufacturing a non-aqueous secondary battery to solve the above problems includes a step of producing a negative electrode mixture paste using a negative electrode active material, a negative electrode dispersant, a negative electrode solvent, and a negative electrode binder, and A method for manufacturing a non-aqueous secondary battery, comprising: forming a negative electrode mixture layer by coating a negative electrode mixture paste on a negative electrode base material; After kneading the negative electrode active material, which is graphite that has been subjected to a surface treatment for removal, and the negative electrode dispersant, which has adsorption properties to the surface of the graphite from which the surface functional groups have been removed, a first step of adding the negative electrode binder to the kneaded material produced in the first step, and producing the negative electrode from the kneaded material to which the negative electrode binder has been added; and a second step of producing a mixture paste.
上記製造方法によれば、負極活物質として、表面官能基を除去するための表面処理が施された黒鉛を用いることで、負極分散剤を黒鉛粒子の表面全体に吸着させ易くすることができる。これにより、黒鉛粒子の負極溶媒への分散性を向上でき、結果として、負極合剤ペーストの負極基材への塗工性の悪化を抑制できる。また、黒鉛粒子の表面全体を負極分散剤によって被覆することで、負極活物質の粒子表面全体が均一な極性を有する。これにより、第2工程において、黒鉛粒子の表面のうち負極分散剤が被覆されていない部分への負極結着剤の偏析が抑制され、負極結着剤が黒鉛粒子の表面全体に負極分散剤を介して均一に吸着される。結果として、負極結着剤の偏析に伴う黒鉛粒子同士の結着力の低下を抑制できる。 According to the above manufacturing method, by using graphite that has been surface-treated to remove surface functional groups as the negative electrode active material, the negative electrode dispersant can be easily adsorbed onto the entire surface of the graphite particles. Thereby, the dispersibility of the graphite particles in the negative electrode solvent can be improved, and as a result, it is possible to suppress deterioration in the coatability of the negative electrode mixture paste onto the negative electrode base material. Moreover, by coating the entire surface of the graphite particles with the negative electrode dispersant, the entire particle surface of the negative electrode active material has uniform polarity. As a result, in the second step, segregation of the negative electrode binder to the part of the surface of the graphite particle that is not coated with the negative electrode dispersant is suppressed, and the negative electrode binder spreads the negative electrode dispersant over the entire surface of the graphite particle. It is evenly adsorbed through the medium. As a result, it is possible to suppress a decrease in the binding force between graphite particles due to segregation of the negative electrode binder.
上記非水二次電池の製造方法において、前記負極合剤ペーストに含まれる前記負極分散剤は、前記負極活物質に吸着する第1量の前記負極分散剤と、前記負極合剤ペーストの粘度を調整するための第2量の前記負極分散剤と、を含み、前記第1工程では、前記第1量の前記負極分散剤と前記負極活物質とを混錬した後に前記負極溶媒を加え、前記第2工程では、前記負極結着剤が加えられた前記混錬物に、さらに前記第2量の前記負極分散剤を加えることが好ましい。 In the above method for manufacturing a non-aqueous secondary battery, the negative electrode dispersant contained in the negative electrode mixture paste has a viscosity of a first amount of the negative electrode dispersant adsorbed to the negative electrode active material and a viscosity of the negative electrode mixture paste. a second amount of the negative electrode dispersant for adjustment; in the first step, the negative electrode solvent is added after kneading the first amount of the negative electrode dispersant and the negative electrode active material; In the second step, it is preferable that the second amount of the negative electrode dispersant is further added to the kneaded material to which the negative electrode binder has been added.
第1工程において混錬された負極分散剤は、黒鉛表面を被覆して黒鉛粒子の分散に寄与する一方で、黒鉛表面を被覆する負極分散剤が飽和した際には遊離した状態となる。遊離した負極分散剤は、負極合剤ペーストの粘度を増加させる機能を有する一方で、添加された負極結着剤を吸着して黒鉛粒子同士の結着に寄与する負極結着剤の量を減少させる。そのため、負極分散剤を第1工程と第2工程で負極結着剤が加えられた後とに分けて添加することで、第1工程で黒鉛表面を被覆するために必要な負極分散剤と、負極合剤ペーストの粘度を調整するために必要な負極分散剤とを一度に添加する場合よりも、負極結着剤を添加する際に遊離した状態の負極分散剤の量を低減できる。このため、負極結着剤の添加に際して、遊離した状態の負極分散剤が少ない分だけ負極結着剤の添加量を低減できる。結果として、電池容量の増加や、内部抵抗の低減が可能となる。 The negative electrode dispersant kneaded in the first step coats the graphite surface and contributes to the dispersion of graphite particles, but becomes liberated when the negative electrode dispersant covering the graphite surface becomes saturated. The liberated negative electrode dispersant has the function of increasing the viscosity of the negative electrode mixture paste, while adsorbing the added negative electrode binder and reducing the amount of negative electrode binder that contributes to binding between graphite particles. let Therefore, by adding the negative electrode dispersant separately in the first step and after the negative electrode binder is added in the second step, the negative electrode dispersant necessary for coating the graphite surface in the first step, The amount of the free negative electrode dispersant when adding the negative electrode binder can be reduced compared to the case where the negative electrode dispersant necessary for adjusting the viscosity of the negative electrode mixture paste is added at once. Therefore, when adding the negative electrode binder, the amount of the negative electrode binder added can be reduced by the amount of the negative electrode dispersant in a free state. As a result, it is possible to increase battery capacity and reduce internal resistance.
上記非水二次電池の製造方法において、前記負極分散剤は、カルボキシメチルセルロースであることが好ましい。
カルボキシメチルセルロースは、親水基及び疎水基を有するため、疎水基によって黒鉛粒子の表面に吸着するとともに、親水基によって負極溶媒との界面を形成できる。また、負極活物質の粒子表面に吸着せず遊離した状態のカルボキシメチルセルロースは、負極合剤ペーストの粘度を増加させる機能を有する。したがって、負極分散剤としてカルボキシメチルセルロースを用いることで、黒鉛粒子の負極溶媒への分散性を高めるだけでなく、負極合剤ペーストの粘度の調整も可能となる。
In the method for manufacturing a non-aqueous secondary battery, the negative electrode dispersant is preferably carboxymethyl cellulose.
Since carboxymethyl cellulose has a hydrophilic group and a hydrophobic group, it can be adsorbed to the surface of graphite particles by the hydrophobic group, and can form an interface with the negative electrode solvent by the hydrophilic group. Further, carboxymethylcellulose in a free state without being adsorbed on the particle surface of the negative electrode active material has a function of increasing the viscosity of the negative electrode mixture paste. Therefore, by using carboxymethyl cellulose as a negative electrode dispersant, it is possible not only to improve the dispersibility of graphite particles in the negative electrode solvent, but also to adjust the viscosity of the negative electrode mixture paste.
上記非水二次電池の製造方法において、前記第1量は、前記負極活物質の質量に対して0.18%以上0.42%以下であることが好ましい。
上記製造方法によれば、第1工程において、負極分散剤であるカルボキシメチルセルロースの添加量である第1量が、負極活物質である黒鉛の質量に対して0.18%以上0.42%以下であることで、負極分散剤によって黒鉛粒子の表面全体を覆うことができ、かつ、第2工程において負極結着剤が添加される際に存在する遊離した負極分散剤の量を低減できる。
In the method for manufacturing a non-aqueous secondary battery, the first amount is preferably 0.18% or more and 0.42% or less based on the mass of the negative electrode active material.
According to the above manufacturing method, in the first step, the first amount of carboxymethylcellulose, which is a negative electrode dispersant, is 0.18% or more and 0.42% or less based on the mass of graphite, which is a negative electrode active material. By doing so, the entire surface of the graphite particles can be covered with the negative electrode dispersant, and the amount of free negative electrode dispersant present when the negative electrode binder is added in the second step can be reduced.
上記非水二次電池の製造方法において、前記負極結着剤は、スチレンブタジエンラバーであることが好ましい。
上記製造方法によれば、負極結着剤としてスチレンブタジエンラバーを用いることで、スチレンブタジエンラバーが負極分散剤を介して黒鉛粒子の表面に吸着され、これによって、黒鉛粒子同士の結着力を高めることができる。
In the method for manufacturing a non-aqueous secondary battery, the negative electrode binder is preferably styrene-butadiene rubber.
According to the above manufacturing method, by using styrene-butadiene rubber as the negative electrode binder, the styrene-butadiene rubber is adsorbed to the surface of the graphite particles via the negative electrode dispersant, thereby increasing the binding force between the graphite particles. I can do it.
上記非水二次電池の製造方法において、前記第2工程において添加される前記負極結着剤の質量は、前記第1量に対して1.2倍以上1.6倍以下であることが好ましい。
上記製造方法によれば、第2工程において添加される負極結着剤であるスチレンブタジエンラバーの質量が、負極分散剤であるカルボキシメチルセルロースの質量である第1量に対して1.2倍以上1.6倍以下であることで、負極合剤ペーストにおける黒鉛粒子の結着力を十分に確保でき、かつ、負極結着剤が過剰に添加されることに伴う電池容量の低下や、内部抵抗の増加を抑制できる。
In the method for manufacturing a nonaqueous secondary battery, the mass of the negative electrode binder added in the second step is preferably 1.2 times or more and 1.6 times or less relative to the first amount. .
According to the above manufacturing method, the mass of styrene-butadiene rubber, which is a negative electrode binder added in the second step, is 1.2 times or more relative to the first amount, which is the mass of carboxymethyl cellulose, which is a negative electrode dispersant. By being 6 times or less, it is possible to sufficiently secure the binding force of the graphite particles in the negative electrode mixture paste, and to prevent a decrease in battery capacity and an increase in internal resistance due to excessive addition of negative electrode binder. can be suppressed.
上記非水二次電池の製造方法において、前記負極活物質は、炭素元素量に対する酸素元素量の割合が1%未満であることが好ましい。
上記製造方法によれば、負極活物質において、炭素元素量に対する酸素元素量の割合が1%未満であることで、黒鉛粒子の表面全体のうち、官能基の存在によって疎水性が低められた部分が十分に小さい状態であるため、負極分散剤によって黒鉛粒子の表面全体をより好適に被覆できる。これにより、黒鉛粒子の負極溶媒への分散性をより向上できる。
In the above method for manufacturing a non-aqueous secondary battery, it is preferable that the negative electrode active material has a ratio of an amount of oxygen element to an amount of carbon element of less than 1%.
According to the above manufacturing method, in the negative electrode active material, the ratio of the amount of oxygen element to the amount of carbon element is less than 1%, so that the portion of the entire surface of the graphite particle whose hydrophobicity is reduced due to the presence of the functional group. is in a sufficiently small state, the entire surface of the graphite particles can be more suitably coated with the negative electrode dispersant. Thereby, the dispersibility of the graphite particles in the negative electrode solvent can be further improved.
本発明によれば、負極合剤ペーストに含まれる黒鉛粒子の負極溶媒への分散性を向上することで、負極合剤ペーストの塗工性の悪化を抑制できる。 According to the present invention, by improving the dispersibility of graphite particles contained in the negative electrode mixture paste into the negative electrode solvent, deterioration in the coatability of the negative electrode mixture paste can be suppressed.
以下、本発明の一実施形態について図1~図7を参照して説明する。
[リチウムイオン二次電池]
図1に示すように、非水二次電池の一例であるリチウムイオン二次電池10は、セル電池として構成される。リチウムイオン二次電池10は、複数台スタックされた状態で樹脂ケースなどに封入された後、制御装置や測定器などが装着されて車載用の電池パックとして使用される。リチウムイオン二次電池10を含む電池パックは、ハイブリッド自動車や電気自動車に用いられる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.
[Lithium ion secondary battery]
As shown in FIG. 1, a lithium ion
リチウムイオン二次電池10は、電池ケース11と、蓋体12と、を備える。電池ケース11は、上側に開口部を有した直方体形状を有する。蓋体12は、電池ケース11の開口部を封止する。電池ケース11及び蓋体12は、アルミニウム合金等の金属で構成される。リチウムイオン二次電池10は、電池ケース11に蓋体12を取り付けることで密閉された電槽が構成される。
The lithium ion
蓋体12には、2つの外部端子13A,13Bが設けられる。外部端子13A,13Bは、電力の充放電に用いられる。電池ケース11の内部には、電極体20が収容される。電極体20における正極側の端部である正極側集電部20Aは、正極側集電部材14Aを介して正極の外部端子13Aに電気的に接続される。電極体20における負極側の端部である負極側集電部20Bは、負極側集電部材14Bを介して負極の外部端子13Bに電気的に接続される。また、電池ケース11内には、図示しない注液孔から非水電解液が注入される。
The
図2に示すように、電極体20は、長尺の正極板21と負極板24とがセパレータ27を介して積層した積層体を捲回した偏平な捲回体である。捲回前の積層体は、正極板21及び負極板24の長手方向が一致するように、正極板21、セパレータ27、負極板24、セパレータ27の順に積層される。
As shown in FIG. 2, the
[正極板]
正極板21は、長尺状に形成されたシート状の正極基材22と、正極基材22の両面に設けられた正極合剤層23とを備える。正極板21は、正極合剤層23を構成する材料を混錬して正極合剤ペーストを作製した後、正極合剤ペーストを正極基材22に塗工して乾燥することで作製される。正極基材22は、正極における集電体として機能する。正極基材22は、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金から構成される薄膜が用いられる。
[Positive plate]
The
正極板21における短手方向の一方の端部には、正極合剤層23が形成されずに正極基材22が露出した接続部22Aが設けられる。接続部22Aは、捲回体の状態において、向かい合う面が互いに圧接されて正極側集電部20Aを構成する。
At one end of the
正極合剤層23の材料である正極合剤ペーストは、正極活物質、正極導電材、正極溶媒、及び、正極結着材を含む。正極活物質は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な材料であり、例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)等を用いることができる。また、LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2を任意の割合で混合した材料を用いてもよい。
The positive electrode mixture paste, which is the material of the positive
正極導電材としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛が用いられる。正極溶媒としては、例えば、NMP(N-メチル-2-ピロリドン)溶液が用いられる。正極結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチルセルロース(CMC)が用いられる。 As the positive electrode conductive material, for example, carbon black such as acetylene black and Ketjen black, and graphite are used. As the positive electrode solvent, for example, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) solution is used. As the positive electrode binder, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, or carboxymethyl cellulose (CMC) is used.
[負極板]
負極板24は、長尺状に形成されたシート状の負極基材25と、負極基材25の両面に設けられた負極合剤層26とを備える。負極板24は、負極合剤層26を構成する材料を混錬して負極合剤ペーストを作製した後、負極合剤ペーストを負極基材25に塗工して乾燥することで作製される。負極基材25は、負極における集電体として機能する。負極基材25は、銅または銅を主成分とする合金から構成される薄膜を用いることができる。
[Negative electrode plate]
The
負極板24における短手方向の一方の端部には、負極合剤層26が形成されずに負極基材25が露出した接続部25Aが設けられる。接続部25Aは、捲回体の状態において、向かい合う面が互いに圧接されて負極側集電部20Bを構成する。
A connecting
負極合剤層26は、負極基材25の表面に設けられる。負極合剤層26の材料である負極合剤ペーストは、負極活物質、負極分散剤、負極溶媒、及び、負極結着材等を含む。本実施形態では、負極溶媒として水を用いる。
The negative
負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な材料であり、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛等の黒鉛である。本実施形態では、負極活物質として粉末状の黒鉛を用いる。一般的な黒鉛は、その粒子表面に存在する官能基として、カルボキシ基やヒドロキシ基等の親水基を有する。黒鉛の粒子表面における官能基の近傍では、疎水性が低下することにより、黒鉛粒子の表面への負極分散剤の吸着性が低下する。本実施形態では、黒鉛粒子の表面への負極分散剤の吸着性を高めるため、負極活物質として、表面処理によって表面官能基が除去された黒鉛が用いられる。具体的に、本実施形態の黒鉛は、アルゴン等の不活性ガス雰囲気の高温環境下で熱処理されることで、黒鉛粒子の表面に存在する官能基が除去されたものを用いる。 The negative electrode active material is a material capable of inserting and releasing lithium ions, and is, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite. In this embodiment, powdered graphite is used as the negative electrode active material. General graphite has hydrophilic groups such as carboxy groups and hydroxy groups as functional groups present on its particle surface. In the vicinity of the functional groups on the graphite particle surface, the hydrophobicity decreases, so that the adsorption of the negative electrode dispersant onto the graphite particle surface decreases. In this embodiment, graphite whose surface functional groups have been removed by surface treatment is used as the negative electrode active material in order to enhance adsorption of the negative electrode dispersant onto the surface of graphite particles. Specifically, the graphite used in this embodiment is heat-treated in a high-temperature environment of an inert gas atmosphere such as argon to remove functional groups present on the surface of graphite particles.
発明者らの調査によれば、黒鉛は、表面官能基を除去するための表面処理を行わない状態での炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]が4.5%であった。また、表面処理によって黒鉛粒子の表面官能基が完全に除去された状態での炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]が0.5%であった。したがって、黒鉛粒子には、黒鉛粒子の内部に含まれる酸素のように、表面官能基以外の形態の酸素が0.5%程度存在すると考えられる。なお、黒鉛における炭素元素量に対する酸素元素量は、公知の分析手法、例えば、X線光電子分光法(XPS)によって求めることができる。 According to the inventors' investigation, the ratio O C [%] of the amount of oxygen element to the amount of carbon element was 4.5% in graphite without surface treatment to remove surface functional groups. . Further, the ratio O C [%] of the amount of oxygen element to the amount of carbon element in a state where the surface functional groups of the graphite particles were completely removed by the surface treatment was 0.5%. Therefore, it is thought that about 0.5% of oxygen in a form other than the surface functional group exists in the graphite particles, like the oxygen contained inside the graphite particles. Note that the amount of oxygen element relative to the amount of carbon element in graphite can be determined by a known analytical method, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
本実施形態において、負極活物質としての黒鉛は、炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]が3%以下、好ましくは1%未満、より好ましくは0.7%以下、最も好ましくは0.5%以下である。炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]が3%以下であれば、負極分散剤を黒鉛粒子の表面に吸着させ易くすることができる。特に、炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]が1%未満であれば、黒鉛粒子の表面全体のうち、官能基の存在によって疎水性が低下した部分が十分に少ない状態であるため、負極分散剤によって黒鉛粒子の表面全体をより好適に被覆できる。 In this embodiment, graphite as the negative electrode active material has a ratio O C [%] of the amount of oxygen element to the amount of carbon element of 3% or less, preferably less than 1%, more preferably 0.7% or less, and most preferably It is 0.5% or less. If the ratio O C [%] of the amount of oxygen element to the amount of carbon element is 3% or less, the negative electrode dispersant can be easily adsorbed on the surface of the graphite particles. In particular, if the ratio O C [%] of the amount of oxygen element to the amount of carbon element is less than 1%, the portion of the entire surface of the graphite particle whose hydrophobicity is reduced due to the presence of the functional group is sufficiently small. Therefore, the entire surface of the graphite particles can be more suitably coated with the negative electrode dispersant.
負極分散剤は、負極活物質の表面を被覆して負極溶媒との界面を形成することで、負極溶媒中での負極活物質の分散性を高める。負極分散剤は、負極活物質である黒鉛に対する吸着性を有する水溶性の高分子材料である。負極分散剤は、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)である。CMCは、その官能基として、親水基及び疎水基を有することから、負極活物質である黒鉛に対する吸着性を有するとともに、負極溶媒である水に対する親和性を有する。 The negative electrode dispersant coats the surface of the negative electrode active material to form an interface with the negative electrode solvent, thereby increasing the dispersibility of the negative electrode active material in the negative electrode solvent. The negative electrode dispersant is a water-soluble polymeric material that has adsorption properties to graphite, which is a negative electrode active material. The negative electrode dispersant is, for example, carboxymethyl cellulose (CMC). Since CMC has a hydrophilic group and a hydrophobic group as its functional groups, it has an adsorption property for graphite, which is a negative electrode active material, and an affinity for water, which is a negative electrode solvent.
負極結着剤は、負極活物質の粒子同士の結着力を高める。負極結着剤は、水溶性の高分子材料であり、例えば、スチレンブタジエンラバー(SBR)である。SBRは、非極性を有した高分子材料である。 The negative electrode binder increases the binding force between particles of the negative electrode active material. The negative electrode binder is a water-soluble polymer material, such as styrene-butadiene rubber (SBR). SBR is a non-polar polymer material.
[セパレータ]
セパレータ27は、正極板21と負極板24との接触を防ぐとともに、正極板21及び負極板24の間で非水電解液を保持する。非水電解液に電極体20に浸漬させると、セパレータ27の端部から中央部に向けて非水電解液が浸透する。
[Separator]
The
セパレータ27は、ポリプロピレン製等の不織布である。セパレータ27としては、例えば、多孔性ポリエチレン膜、多孔性ポリオレフィン膜、多孔性ポリ塩化ビニル膜等の多孔性ポリマー膜、及び、イオン導電性ポリマー電解質膜等を用いることができる。
The
[非水電解液]
非水電解液は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等からなる群から選択された一種または二種以上の材料を用いることができる。また、支持塩としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiI等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物(リチウム塩)を用いることができる。
[Nonaqueous electrolyte]
A non-aqueous electrolyte is a composition containing a supporting salt in a non-aqueous solvent. As the non-aqueous solvent, one or more materials selected from the group consisting of propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, etc. can be used. Supporting salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , LiI One or more kinds of lithium compounds (lithium salts) selected from the following can be used.
本実施形態では、非水溶媒としてエチレンカーボネートを採用している。非水電解液には、添加剤としてのリチウム塩としてのリチウムビスオキサレートボレート(LiBOB)が添加される。例えば、非水電解液におけるLiBOBの濃度が0.001~0.1[mol/L]となるように、非水電解液にLiBOBを添加する。 In this embodiment, ethylene carbonate is employed as the nonaqueous solvent. Lithium bisoxalate borate (LiBOB) as a lithium salt as an additive is added to the non-aqueous electrolyte. For example, LiBOB is added to the nonaqueous electrolyte so that the concentration of LiBOB in the nonaqueous electrolyte is 0.001 to 0.1 [mol/L].
[実施形態の作用]
まず、図3,図4を参照して、従来の負極合剤ペーストの製造工程について説明する。
図3に示すように、従来の負極合剤ペーストの製造工程では、まず、負極活物質31と負極分散剤32とを混錬したのち、負極溶媒である水(非図示)を添加して第1混錬物30Aを生成する第1工程が行われる。
[Operation of embodiment]
First, with reference to FIGS. 3 and 4, a conventional manufacturing process for negative electrode mixture paste will be described.
As shown in FIG. 3, in the conventional negative electrode mixture paste manufacturing process, first, a negative electrode
負極活物質31は、一例として黒鉛粒子である。負極活物質31は、その表面にヒドロキシ基やカルボキシ基等の表面官能基31Aを備える。負極活物質31の表面のうち表面官能基31Aの近傍では、表面官能基31Aの存在によって疎水性が低められる。
The negative electrode
負極分散剤32は、一例としてCMCである。負極分散剤32は、負極活物質31の粒子表面を被覆した状態である被覆体32Aと、負極溶媒に遊離した状態である遊離体32Bとの2つの状態として存在する。
The
被覆体32Aは、その疎水基によって負極活物質31の粒子表面に吸着するとともに、その親水基によって負極溶媒である水との界面を形成する。負極活物質31における表面官能基31Aの近傍では、負極活物質31の表面自体は疎水性であるものの、表面官能基31Aの存在によってその疎水性が低下する。負極分散剤32は、表面官能基31Aと比較して粒子が大きいため、表面官能基31Aによる疎水性の低下に伴って負極活物質31への吸着性が低下する。そのため、負極活物質31に表面官能基31Aが存在する場合では、負極分散剤32によって負極活物質31の表面全体を均一に被覆し難く、負極活物質31の表面において負極分散剤32によって被覆されない部分が多く存在する。この場合、負極活物質31の負極溶媒である水への分散性が悪化することで、負極合剤ペーストでダイラタンシーが生じて、負極基材への負極合剤ペーストの塗工性が悪化する。
The
遊離体32Bは、被覆体32Aとして存在する負極分散剤32が飽和した状態における余剰分の負極分散剤32である。遊離体32Bは、負極合剤ペーストの粘度を増加させる機能を有する。従来の負極合剤ペーストの混錬工程では、負極分散剤32は、負極活物質31の粒子表面を被覆するために必要な量と、負極合剤ペーストの粘度を調整するために必要な量とが一度に混錬される。
The
図4に示すように、第1工程の後、第1工程において生成された第1混錬物30Aに負極結着剤33を添加して第2混錬物30Bを生成する第2工程が行われる。負極結着剤33は、負極活物質31の粒子同士の結着に寄与する。負極結着剤33は、非極性を有した高分子材料であって、一例としてSBRである。
As shown in FIG. 4, after the first step, a second step is performed in which a
第1混錬物30Aに対して添加された負極結着剤33は、負極分散剤32を介して負極活物質31の粒子表面に吸着される他、負極活物質31の粒子表面のうち負極分散剤32によって被覆されない部分にも吸着される。負極活物質31の粒子表面のうち負極分散剤32によって被覆された部分では、負極分散剤32が有する親水基によって高い極性を有する。一方、負極活物質31の粒子表面のうち負極分散剤32によって被覆されない部分では、表面官能基31Aの存在により極性を有するものの、負極分散剤32によって被覆された部分よりも極性が低い。また、負極結着剤33は、負極分散剤32と比較して粒子が小さく、かつ、極性が低いことから、表面官能基31Aが存在する場合であっても負極活物質31の表面自体に吸着されやすい。したがって、負極結着剤33は、負極活物質31の粒子表面のうち相対的に極性が低い部分である負極分散剤32によって被覆されない部分に偏析し易い。この場合、負極活物質31の粒子表面において、負極結着剤33の偏析に伴い負極結着剤33が不足した部分が生じるため、当該部分では負極活物質31の粒子同士の結着力が低下した状態となる。
The
また、第1混錬物30Aに対して添加された負極結着剤33は、負極活物質31の粒子表面に吸着される他、遊離体32Bにも吸着される。遊離体32Bに吸着された負極結着剤33は、負極活物質31の粒子同士の結着に寄与しない。換言すると、遊離体32Bは、第2工程において添加される負極結着剤33の一部を吸着して、負極活物質31の粒子同士の結着に寄与する負極結着剤33の量を減少させる。
Further, the
したがって、従来の負極合剤ペーストの製造工程では、負極活物質31の粒子同士の十分な結着力を確保するために、添加した負極結着剤33の一部が遊離体32Bに吸着される分だけ負極結着剤33の添加量を増加させる必要があった。一方、負極結着剤33は、導電性を持たない抵抗体であるから、負極合剤ペースト中の負極結着剤33が増える分だけリチウムイオン二次電池10の内部抵抗が高められる。
Therefore, in the conventional negative electrode mixture paste manufacturing process, in order to ensure sufficient binding force between the particles of the negative electrode
なお、従来のリチウムイオン二次電池10の製造工程では、第2工程で生成された第2混錬物30Bが、負極合剤ペーストとして負極基材25に塗工される。その後、負極基材25に塗工された負極合剤ペーストを乾燥、及び、プレス成形することで、負極合剤層26が形成される。そして、負極基材25を任意の大きさに切断することで、負極板24が製造される。
In addition, in the manufacturing process of the conventional lithium ion
次に、図5~図7を参照して、本実施形態の負極合剤ペーストの製造工程について説明する。
図5に示すように、本実施形態の負極合剤ペーストの製造工程では、まず、負極活物質41と負極分散剤42とを混錬したのち、負極溶媒である水(非図示)を添加して第1混錬物40Aを生成する第1工程が行われる。
Next, the manufacturing process of the negative electrode mixture paste of this embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 7.
As shown in FIG. 5, in the manufacturing process of the negative electrode mixture paste of this embodiment, first, the negative electrode
本実施形態で用いる負極活物質41は、表面処理によって表面官能基が除去された黒鉛粒子である。具体的に、負極活物質41は、炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]が3.0%以下のものを用いる。なお、負極活物質41は、炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]が1%未満であれば好ましく、0.7%以下であればより好ましく、0.5%以下であればさらに好ましい。
The negative electrode
負極分散剤42は、黒鉛に対する吸着性を有する水溶性の高分子材料であって、本実施形態ではCMCを用いる。負極分散剤42は、負極活物質41の粒子表面を被覆した状態である被覆体42Aとして存在する。被覆体42Aは、その疎水基によって負極活物質41の粒子表面に吸着するとともに、その親水基によって負極溶媒である水との界面を形成する。
The
本実施形態では、負極活物質41として粒子表面の官能基が除去された黒鉛粒子が用いられているため、負極活物質41の表面における疎水性の低下が抑制される。したがって、負極分散剤42によって負極活物質41の粒子表面全体を均一に被覆できる。その結果、負極活物質41の負極溶媒への分散性を向上させることで、負極合剤ペーストの塗工性の悪化を抑制できる。
In this embodiment, since graphite particles from which functional groups on the particle surface have been removed are used as the negative electrode
本実施形態では、負極分散剤42を第1工程及び後述する第2工程の二度に分けて添加する。第1工程において、負極分散剤42は、負極活物質41の粒子表面に吸着可能な量である第1量WCMCが添加される。換言すると、第1量WCMCは、負極活物質41の粒子表面全体を十分に被覆でき、かつ、負極溶媒に遊離した状態の負極分散剤42が極力存在しない程度の量である。
In this embodiment, the
第1量WCMCは、例えば、負極活物質41の添加量WCに対して、質量比で0.18%以上0.42%以下である。第1量WCMCとして上記範囲の負極分散剤42を添加することで、負極活物質41の粒子表面全体を被覆でき、かつ、負極活物質41の粒子表面に吸着せずに遊離する負極分散剤42の量を減少させることができる。具体的に、第1量WCMCは、以下の式(1)、式(2)で算出した値を用いることができる。
The first amount W CMC is, for example, 0.18% or more and 0.42% or less in mass ratio with respect to the added amount W C of the negative electrode
以下、式(1)、式(2)中の各パラメータについて説明する。SCは、負極活物質41の比表面積を表す。負極活物質41の比表面積SCは、公知の測定手法、例えば、ガス吸着法によって求めることができる。本実施形態で用いる負極活物質41の比表面積SCは、例えば、6.3m2/g以上7.6m2/g以下である。
Each parameter in equations (1) and (2) will be explained below. S C represents the specific surface area of the negative electrode
WCは、負極活物質41の添加量を表す。負極活物質41の添加量WCは、負極合剤ペーストの必要量に応じて任意に決定される。MCMCは、CMCの分子量の代表値を表す。本実施形態で用いるCMCの分子量MCMC[g/mol]は、例えば、300,000以上600,000以下、好ましくは500,000である。
WC represents the amount of negative electrode
SCMCは、CMC1分子あたりの面積を表す。CMC1分子当たりの面積SCMCは、例えば、分子模型シミュレーションを用いて算出できる。CMC1分子当たりの面積SCMCは、例えば、1.0×10-15m2以上2.0×10-15m2以下の何れかの値を用いる。 S CMC represents the area per molecule of CMC. The area S CMC per molecule of CMC can be calculated using, for example, molecular model simulation. The area S CMC per molecule of CMC uses, for example, any value from 1.0×10 −15 m 2 to 2.0×10 −15 m 2 .
XOは、炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]に応じた補正係数である。負極活物質41に表面官能基が残っている場合には、表面官能基の存在によって負極活物質41の表面への負極分散剤42の吸着量が低下する。そのため、補正係数XOによって、炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]に応じて負極分散剤42の添加量を増加させることで、負極活物質41に吸着される負極分散剤42の量を増加させて負極活物質41の分散性を高めるための補正を行う。補正係数XOは、上記式(2)から算出される。なお、炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]は、0.5%以上4.5%以下を想定している。
X O is a correction coefficient according to the ratio O C [%] of the amount of oxygen element to the amount of carbon element. When the surface functional groups remain on the negative electrode
XCMCは、実際に添加されるCMCの分子量のばらつきを補正するための補正係数である。補正係数XCMCは、例えば、0.6以上1.4以下の値が設定される。なお、実際に添加されるCMCの平均分子量を予め算出可能な場合には、CMCの分子量MCMCとしてCMCの平均分子量を代入し、補正係数XCMCによる補正を行わなくてもよい。 X CMC is a correction coefficient for correcting variations in the molecular weight of CMC actually added. The correction coefficient X CMC is set, for example, to a value of 0.6 or more and 1.4 or less. In addition, when the average molecular weight of CMC actually added can be calculated in advance, it is not necessary to substitute the average molecular weight of CMC as the molecular weight M CMC of CMC and perform correction using the correction coefficient X CMC .
図6に示すように、第1工程の後に行われる第2工程では、第1工程において生成された第1混錬物40Aに負極結着剤43が添加されて第2混錬物40Bが生成される。負極結着剤43は、負極活物質41の粒子同士の結着に寄与する。負極結着剤43は、水溶性を有した非極性の高分子材料であって、一例としてSBRである。
As shown in FIG. 6, in the second step performed after the first step, a
第1混錬物40Aに対して添加された負極結着剤43は、負極分散剤42を介して負極活物質41の粒子表面に吸着される。負極活物質41の粒子表面は、第1工程においてその全体が負極分散剤42によって被覆された状態、すなわち、全体として均一な極性を有する状態である。したがって、負極活物質41の粒子表面における負極結着剤43の偏析が抑制され、負極結着剤43が負極分散剤42を介して負極活物質41の粒子表面全体に均一に分散する。これにより、負極結着剤43の偏析に伴う負極活物質41の粒子同士の結着力の低下を抑制できる。
The
また、本実施形態の第1工程では、負極溶媒に遊離した状態の負極分散剤42が極力存在しないように、負極分散剤42の添加量が調整されている。したがって、従来の製造工程と比較して、遊離した状態の負極分散剤42に吸着される負極結着剤43が少ない分だけ負極結着剤43の添加量を低減できる。結果として、リチウムイオン二次電池10の電池容量の増加や、内部抵抗の低減が可能となる。
Further, in the first step of the present embodiment, the amount of the
具体的に、第2工程において添加される負極結着剤43の添加量は、第1工程において混錬された負極分散剤42の第1量WCMCに対して、質量比で1.2倍以上1.6倍以下、より好ましくは1.3倍以上1.5倍以下である。上記範囲の負極結着剤43を添加することで、負極合剤ペーストにおける負極活物質41の粒子同士の結着力を十分に確保でき、かつ、負極結着剤43が過剰に添加されることに伴うリチウムイオン二次電池10の電池容量の低下や、内部抵抗の増加を抑制できる。負極結着剤43の添加量は、例えば、負極活物質41の添加量WCに対して、質量比で0.22%以上0.67%以下である。
Specifically, the amount of the
図7に示すように、本実施形態の第2工程では、第1混錬物40Aに対して負極結着剤43が添加された後、さらに、第2混錬物40Bに対して負極分散剤42を添加する。第2工程において、第2混錬物40Bに対して添加された負極分散剤42は、負極溶媒に遊離した状態である遊離体42Bとして存在する。遊離体42Bは、負極合剤ペーストの粘度を増加させる機能を有する。本実施形態では、以上の手順によって作製された第2混錬物40Bが負極合剤ペーストとして用いられる。
As shown in FIG. 7, in the second step of the present embodiment, after the
第2工程において、負極分散剤42は、負極合剤ペーストを所望の粘度に調整するために必要な量である第2量が添加される。第2量は、目的とする負極合剤ペーストの粘度に応じて任意の量が選択される。第2添加量は、例えば、負極活物質41の添加量WCに対して、質量比で0.08%以上0.32%以下である。
In the second step, a second amount of the
本実施形態では、第1工程で負極活物質41の粒子表面を被覆するために必要な負極分散剤42を添加し、さらに、第2工程で負極結着剤43が添加された後に負極合剤ペーストの粘度を調整するために必要な負極分散剤42を添加している。これにより、負極合剤ペーストに必要な粘度を付与しつつ、負極結着剤43を添加する際に存在する遊離した状態の負極分散剤42の量を従来の製造工程よりも低減できる。
In this embodiment, the
また、上記の工程で生成された負極合剤ペーストは、負極基材25に塗工される。その後、負極基材25に塗工された負極合剤ペーストを乾燥、及び、プレス成形することで、負極合剤層26が形成される。そして、負極基材25を任意の大きさに切断することで、負極板24が製造される。
Further, the negative electrode mixture paste produced in the above process is applied to the negative
[実施形態の効果]
上記実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
(1)負極活物質41として表面処理によって表面官能基が除去された黒鉛粒子を用いることで、負極分散剤42を負極活物質41の表面全体に吸着させ易くすることができる。これにより、負極活物質41の負極溶媒への分散性を向上できるため、負極合剤ペーストでのダイラタンシーの発生に伴う負極合剤ペーストの負極基材への塗工性の悪化を抑制できる。
[Effects of embodiment]
According to the above embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) By using graphite particles whose surface functional groups have been removed by surface treatment as the negative electrode
(2)負極分散剤42によって負極活物質41の表面全体を被覆することで、負極活物質41の表面への負極結着剤43の偏析が抑制される。これにより、負極結着剤43が負極分散剤42を介して負極活物質41の表面全体へ均一に吸着される。結果として、負極結着剤43の偏析に伴う負極活物質41の粒子同士の結着力の低下を抑制できる。
(2) By covering the entire surface of the negative electrode
(3)本実施形態では、第1工程で負極活物質41の粒子表面を被覆するために必要な負極分散剤42を添加し、さらに、第2工程で負極結着剤43が添加された後に負極合剤ペーストの粘度を調整するために必要な負極分散剤42を添加している。負極分散剤42を第1工程と第2工程とに分けて添加することで、第1工程で負極分散剤42を一度に添加する場合よりも、第2工程で負極結着剤43を添加する際に、遊離した状態となる負極分散剤42の量を低減できる。そして、遊離した状態の負極分散剤42が少ない分だけ、負極結着剤43の添加量を低減できる。結果として、リチウムイオン二次電池10の電池容量の増加や、内部抵抗の低減が可能となる。
(3) In this embodiment, the
(4)第1工程における負極分散剤42の添加量である第1量WCMCは、負極活物質41の添加量WCに対して、質量比で0.18%以上0.42%以下である。これにより、負極分散剤42によって負極活物質41の表面全体を覆うことができ、かつ、第2工程において負極結着剤43が添加される際に存在する遊離した負極分散剤42の量を低減できる。
(4) The first amount W CMC , which is the amount added of the
(5)第2工程における負極結着剤43の添加量は、第1工程において混錬された負極分散剤42の第1量WCMCに対して、質量比で1.2倍以上1.6倍以下である。これにより、負極合剤ペーストにおける負極活物質41の粒子同士の結着力を十分に確保でき、かつ、負極結着剤43が過剰に添加されることに伴うリチウムイオン二次電池10の電池容量の低下や、内部抵抗の増加を抑制できる。
(5) The amount of the
(6)負極活物質41において、炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]が3.0%以下であれば、黒鉛粒子の表面全体のうち表面官能基の存在によって疎水性が低められた部分が十分に小さい状態となる。したがって、第1工程において、負極分散剤42によって負極活物質41としての黒鉛粒子の表面全体をより好適に被覆できる。これにより、黒鉛粒子を負極溶媒により好適に分散させることができる。なお、炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]が1%未満、より好ましくは0.7%以下、さらに好ましくは0.5%以下であれば、上記の効果をより高めることができる。
(6) In the negative electrode
[実施例]
以下、本発明の一実施例について説明する。なお、当該実施例は本発明を限定するものではない。
[Example]
An embodiment of the present invention will be described below. Note that the examples do not limit the present invention.
まず、第1工程において、負極活物質41としての黒鉛と、負極分散剤42としてのCMCとを混錬した。黒鉛は、表面処理によって表面官能基が除去されており、炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]が3%以下であった。また、黒鉛は、比表面積SCが6.3m2/gであった。CMCは、平均分子量が500,000[g/mol]程度であった。第1工程におけるCMCの添加量である第1量WCMCは、黒鉛の添加量に対して質量比で0.3%であった。その後、狙いの固形分となるように負極溶媒としての水を添加して第1混錬物40Aを作製した。
First, in the first step, graphite as the negative electrode
次いで、第2工程において、第1混錬物40Aに対して負極結着剤43としてのSBRを添加して第2混錬物40Bを作製した。SBRの添加量は、黒鉛の添加量に対して質量比で0.4%であった。さらに、第2混錬物40Bに対してCMCを添加して負極合剤ペーストを作製した。第2工程におけるCMCの添加量である第2量は、黒鉛の添加量に対して質量比で0.1%であった。その後、作製した負極合剤ペーストを負極基材25に塗工し、乾燥後にプレスすることで負極板24を作製した。
Next, in the second step, SBR as a
本実施例では、従来の負極合剤ペーストの製造方法と比較して、SBRの使用量を4%~68%削減できた。また、作成した負極板24に対して剥離強度測定を実施したところ、従来の製造方法で作製した負極合剤ペーストを用いた負極板24と比較して、同等の剥離強度を有することが確認された。
In this example, the amount of SBR used could be reduced by 4% to 68% compared to the conventional negative electrode mixture paste manufacturing method. Furthermore, when peel strength measurements were performed on the produced
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
・負極活物質41としての黒鉛は、炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]が3.0%以下のものに限定されない。例えば、表面処理を行わない状態の黒鉛における炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]が4.5%であることから、炭素元素量に対する酸素元素量の割合OC[%]が4.5%よりも小さければ、上記(1),(2)の効果を得ることができる。
Note that the above embodiment can be modified and implemented as follows.
- Graphite as the negative electrode
・第2工程における負極結着剤43の添加量は、第1工程において混錬された負極分散剤42の第1量WCMCに対して質量比で1.2倍以上1.6倍以下の範囲に限定されない。例えば、負極合剤ペーストにおける負極活物質41の粒子同士の結着力をさらに高めることを目的として、負極結着剤43の添加量を、第1工程において混錬された負極分散剤42の第1量WCMCに対して質量比で1.6倍超としてもよい。
- The amount of the
・第1工程における負極分散剤42の添加量である第1量WCMCは、負極活物質41の添加量WCに対して、質量比で0.18%以上0.42%以下の範囲に限定されない。負極分散剤42を第1工程と第2工程とに分けて添加する工程であれば、例えば、第1量WCMCが、負極活物質41の添加量WCに対して質量比で0.42%超であってもよい。この場合であっても、第2工程において添加される負極分散剤42の分だけ、負極結着剤43を添加する際に、遊離した状態の負極分散剤42を低減できる。換言すると、第1量WCMCが、負極活物質41を被覆するために必要な量よりも多く、かつ、負極活物質41を被覆するために必要な量と負極合剤ペーストの粘度調整に必要な量との和よりも少なければ、上記(3)の効果を得ることができる。
- The first amount W CMC , which is the amount added of the
・第1量WCMCとして式(1)、式(2)によって算出される値を用いる例を説明した。これに限らず、例えば、負極分散剤42によって負極活物質41をより確実に被覆する観点から、式(1)、式(2)によって算出される値に対して、第1工程における負極分散剤42の添加量を増加させる補正を行ってもよい。
- An example has been described in which the values calculated by equations (1) and (2) are used as the first quantity W CMC . Not limited to this, for example, from the viewpoint of more reliably covering the negative electrode
・第1工程において、負極分散剤42は、負極活物質41を被覆するために必要な量と負極合剤ペーストの粘度を調整するために必要な量とを一度に添加してもよい。この場合、第2工程で負極結着剤43を添加して攪拌した後の工程では、負極分散剤42は添加されない。この場合でも、負極活物質41として、表面官能基を除去するための表面処理が施された黒鉛を用いていることから、上記(1),(2)の効果を得ることができる。
- In the first step, the
・電極体20は、セパレータ27を介して正極板21と負極板24とを積層した積層体を捲回した捲回体を例示したが、例えば、複数の正極板及び複数の負極板を、セパレータを介して交互に積層した積層体であってもよい。
- The
・リチウムイオン二次電池10は、自動搬送機や荷役用の特殊自動車、電気自動車、ハイブリッド自動車等の他、コンピュータ、その他の電子機器に搭載されるものであってもよく、これ以外のシステムを構成するものであってもよい。例えば、船舶、航空機等の移動体に設けられるものであってもよく、発電所から変電所等を介して二次電池が設置されたビルや家庭等に電力を供給する電力供給システムであってもよい。
- The lithium ion
10…リチウムイオン二次電池
11…電池ケース
12…蓋体
13A,13B…外部端子
20…電極体
21…正極板
22…正極基材
23…正極合剤層
24…負極板
25…負極基材
26…負極合剤層
27…セパレータ
30A,40A…第1混錬物
30B,40B…第2混錬物
31,41…負極活物質
31A…表面官能基
32,42…負極分散剤
32A,42A…被覆体
32B,42B…遊離体
33,43…負極結着剤
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記負極合剤ペーストを生成する工程は、
表面官能基を除去する表面処理が施された黒鉛である前記負極活物質と、前記黒鉛の前記表面官能基が除去された表面に対し吸着性を有する前記負極分散剤と、を混錬した後、前記負極溶媒を加えて混錬物を生成する第1工程と、
前記第1工程で生成した前記混錬物に前記負極結着剤を加え、前記負極結着剤が加えられた前記混錬物から前記負極合剤ペーストを生成する第2工程と、を含み、
前記負極合剤ペーストに含まれる前記負極分散剤は、前記負極活物質に吸着する第1量の前記負極分散剤と、前記負極合剤ペーストの粘度を調整するための第2量の前記負極分散剤と、を含み、
前記第1工程では、前記第1量の前記負極分散剤と前記負極活物質とを混錬した後に前記負極溶媒を加え、
前記第2工程では、前記負極結着剤が加えられた前記混錬物に、さらに前記第2量の前記負極分散剤を加える
ことを特徴とする非水二次電池の製造方法。 A step of generating a negative electrode mixture paste using a negative electrode active material, a negative electrode dispersant, a negative electrode solvent, and a negative electrode binder, and forming a negative electrode mixture layer by applying the negative electrode mixture paste to a negative electrode base material. A method for manufacturing a non-aqueous secondary battery, the method comprising:
The step of generating the negative electrode mixture paste includes:
After kneading the negative electrode active material, which is graphite that has been surface-treated to remove surface functional groups, and the negative electrode dispersant, which has adsorption properties to the surface of the graphite from which the surface functional groups have been removed. , a first step of adding the negative electrode solvent to produce a kneaded product;
a second step of adding the negative electrode binder to the kneaded material produced in the first step and producing the negative electrode mixture paste from the kneaded material to which the negative electrode binder has been added. ,
The negative electrode dispersant contained in the negative electrode mixture paste includes a first amount of the negative electrode dispersant adsorbed to the negative electrode active material, and a second amount of the negative electrode dispersant for adjusting the viscosity of the negative electrode mixture paste. an agent;
In the first step, the first amount of the negative electrode dispersant and the negative electrode active material are kneaded, and then the negative electrode solvent is added;
In the second step, the second amount of the negative electrode dispersant is further added to the kneaded material to which the negative electrode binder has been added.
A method for manufacturing a non-aqueous secondary battery, characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の非水二次電池の製造方法。 The method for manufacturing a non-aqueous secondary battery according to claim 1 , wherein the negative electrode dispersant is carboxymethyl cellulose.
ことを特徴とする請求項2に記載の非水二次電池の製造方法。 The method for manufacturing a non-aqueous secondary battery according to claim 2 , wherein the first amount is 0.18% or more and 0.42% or less based on the mass of the negative electrode active material.
ことを特徴とする請求項3に記載の非水二次電池の製造方法。 The method for manufacturing a non-aqueous secondary battery according to claim 3 , wherein the negative electrode binder is styrene-butadiene rubber.
ことを特徴とする請求項4に記載の非水二次電池の製造方法。 The nonaqueous binder according to claim 4 , wherein the mass of the negative electrode binder added in the second step is 1.2 times or more and 1.6 times or less relative to the first amount. Method of manufacturing next battery.
ことを特徴とする請求項1ないし5のうち何れか一項に記載の非水二次電池の製造方法。 The method for manufacturing a nonaqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 5 , wherein the negative electrode active material has a ratio of an amount of oxygen element to an amount of carbon element of less than 1%.
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