JPH0869789A - 電池用電極およびそれを用いた二次電池 - Google Patents

電池用電極およびそれを用いた二次電池

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JPH0869789A
JPH0869789A JP7007233A JP723395A JPH0869789A JP H0869789 A JPH0869789 A JP H0869789A JP 7007233 A JP7007233 A JP 7007233A JP 723395 A JP723395 A JP 723395A JP H0869789 A JPH0869789 A JP H0869789A
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electrode
battery
electrode according
cellulose
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JP7007233A
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English (en)
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Masaya Adachi
眞哉 足立
Jun Tsukamoto
遵 塚本
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】可撓性に優れ、かつ、活物質などとの密着性に
優れた電池用電極を提供し、サイクル特性の優れた二次
電池を提供することを目的とする。 【構成】(1) Li複合酸化物を活物質とし、オキシラン
環含有化合物および/またはその重合体を含有すること
を特徴とする電池用電極。 (2) 上記(1) 項の電極を用いた二次電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電池用電極、さらには
その電極を用いた二次電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ビデオカメラやノート型パソコン
などのポータブル機器の普及に伴い、小型高容量の二次
電池に対する需要が高まっている。現在使用されている
二次電池のほとんどはアルカリ電解液を用いたニッケル
−カドミウム電池であるが、電池電圧が約1.2Vと低
く、エネルギー密度の向上は困難である。そのため、負
極にリチウム金属を使用するリチウム二次電池が検討さ
れた。
【0003】ところが、リチウム金属を負極に使用する
二次電池では、充放電の繰り返しによってリチウムが樹
枝状(デンドライト)に成長し、短絡を起こしたり寿命
が短くなるなどの不都合が生じやすかった。そこで、負
極に各種炭素質材料を用いて、リチウムイオンをドーピ
ング、脱ドーピングすることにより使用する二次電池が
提案された。また、このような各種炭素質材料は、アニ
オンをドーピングして正極として用いることも可能であ
る。上記の炭素質材料へのリチウムイオンあるいはアニ
オンのドーピングを利用した電極を利用した二次電池と
しては、特開昭57−208079号公報、特開昭58
−93176号公報、特開昭58−192266号公
報、特開昭62−90863号公報、特開昭62−12
2066号公報、特開平2−66856号公報等が公知
である。
【0004】従来これらの電池に用いられる電極は、正
極活物質あるいは負極活物質と結着剤を有機溶媒、ある
いは水と混練し、ペーストとして集電体に塗布、乾燥し
て作成されてきた。
【0005】その電極の結着剤としては、特開昭53−
41732号公報、特開昭57−61267号公報、特
開平2−204963号公報等に示されているように、
ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、メチルセルロース
(MC)、カルボキメチルセルロース(CMC)、ヒド
ロキシプロピルセルロース(HPC)、ポリビニルブチ
ラール(PVB)、ポリエチレン(PE)、ポリビニル
アルコール(PVA)、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)等が、単独で、あるいは組み合わせて使用
されてきた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の結着剤を用いた電極は、電極をシート化し、スパイラ
ル状に巻き付けた場合、電極にひびが入ったり、集電体
と剥離し、電池としてのサイクル特性が不十分となる問
題があった。
【0007】本発明は上記課題を解決するものであり、
可撓性に優れ、かつ、活物質などとの密着性が向上した
電極を提供し、さらには、サイクル特性の優れた二次電
池を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の構成を有するものである。
【0009】「(1) Li複合酸化物を活物質とし、オキ
シラン環含有化合物および/またはその重合体を含有す
ることを特徴とする電池用電極。
【0010】(2) 上記(1) 項の電極を用いた二次電
池。」 本発明の電極は、あらゆる電池の電極に利用でき、特に
二次電池の正極あるいは負極に好ましく用いられる。特
に好ましい二次電池としては、アルカリ金属塩を含む非
水電解液を用いた二次電池を挙げることができる。また
その形態も円筒型、角型、シート状等、特に制限はな
い。
【0011】まず、オキシラン環含有化合物について説
明する。
【0012】本発明において、オキシラン環含有化合物
および/またはその重合物は、電極の可撓性向上、活物
質などとの接着性向上のための必須成分である。オキシ
ラン環含有化合物としては、各種エポキシ樹脂、グリシ
ジル(メタ)クリレート等のエポキシ基含有(メタ)ク
リレート、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシ
シラン等のエポキシ基含有有機ケイ素化合物挙げられる
が、集電体との接着性からエポキシ樹脂が好ましく使用
される。
【0013】エポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノール
A型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、
テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノールS型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹
脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック
型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、ポリエチレンオキシド型エポキシ樹脂、ポリプロピ
レンオキシド型エポキシ樹脂等が挙げられる。これら
は、1種あるいは2種以上の混合物として使用できる。
【0014】また、耐電解液性の観点から、2官能以上
のエポキシ樹脂を用いるのが好ましく、可撓性の観点か
らは、エポキシ当量100以上がよく、300以上がさ
らに好ましい。
【0015】また、環境、作業性の観点から、水溶性エ
ポキシ樹脂の使用が好ましく、ソルビトールポリグリシ
ドキシエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテ
ル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリ
セロールポリグリシジルエーテル、ポリプロピレングリ
コールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコール
ジグリシジルエーテル等の2官能以上の脂肪族エポキシ
樹脂が挙げられ、1種あるいは2種以上の混合物として
使用できる。
【0016】これらの中でも、耐電解液性、可撓性、電
極性能のバランスから、下記一般式(1)で表されるオ
キシラン環含有化合物が好ましい。
【0017】
【化2】 (R1 〜R4 は炭素数6以下のアルキル基、水素、水酸
基、ハロゲン、ハロゲン化アルキル基およびグリシドキ
シ基から選ばれる置換基を表し、繰り返しユニットによ
って異なる置換基を選択してもよい。nは1以上の整数
を表す。) 具体的には、ポリプロピレングリコールジグリシジルエ
ーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル
等の水溶性エポキシ樹脂が特に好ましい。
【0018】また、可撓性付与の目的で、フェノールエ
チレンオキシドグリシジルエーテル(エチレンオキシド
鎖の繰り返し単位が、5〜10程度のものが特に好まし
い)、ラウリルアルコールエチレンオキシドグリシジル
エーテル(エチレンオキシド鎖の繰り返し単位が、10
〜18程度のものが特に好ましい)等のモノエポキシ化
合物、エポキシ化植物油等を使用しても何等さしつかえ
なく、クレゾールノボラック型エポキシ等のエポキシエ
マルジョンも使用できる。
【0019】さらに、これらオキシラン環含有化合物の
硬化促進、低温硬化を目的として、各種硬化触媒を併用
してもよい。硬化剤としては、ルイス酸等の酸、無水フ
タル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、
無水メチルナジック酸等の酸無水物、アルウミニウムア
セチルアセトネート等の各種金属錯体化合物、金属アル
コキシド、アルカリ金属の有機カルボン酸塩および炭酸
塩、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミ
ン、テトラエチレンペンタアミン、ジエチルアミノプロ
ピルアミン等の脂肪族アミン、変性脂肪族ポリアミン、
変性芳香族ポリアミン、トリエチルアミン、ベンジルジ
メチルアミン、トリブチルアミン、トリス(ジメチルア
ミノ)メチルフェノール等の第三級アミン、m−フェニ
レンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジ
フェニルスルフォン等の芳香族アミン、アミノエチルピ
ペラジン等の環状アミン、2−メチル−4−エチルイミ
ダゾール、2−メチルイミダゾール等のイミダゾール化
合物、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド、テ
トラメチルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニ
ウム塩、三フッ化硼素、三フッ化硼素−モノエチルアミ
ンコンプレックスなどが挙げられ、単独あるいは2種以
上の混合物として使用できる。これら、硬化剤の使用
量、硬化条件は特に限定されず、適宜、実験的に定めら
れるものである。本発明でいうオキシラン環含有化合物
の重合物とは、重合体の繰り返しユニット中にオキシラ
ン環含有化合物のオキシラン環開環残基が含まれていれ
ばよく、オキシラン環含有化合物単独で構成されていな
くても差支えない。例えば、オキシラン環を開環重合し
たり、ジオール類やジアミン類、イソシアネート類等で
重付加、重縮合したものなど特に限定されない。また、
活性水素を持つ樹脂の架橋成分として重合されたもので
もよい。さらに、オキシラン環にアルコール、アセター
ル、アセチレン、アルキルハライド、2−アミノチオー
ル、カルバミルクロライド、エチレンイミン、ハロヒド
リン、ケトン、ホスフィン、オキシ塩化リン、亜硫酸ソ
ーダ、チオイソシアネート、チオール、アセトアセテー
ト、アシルハライド、アミド、アンモニア、アチド、二
酸化炭素、シアノアセテート、ベンゼン、青酸、ニトロ
シルクロライド、フタルイミド、チオシアン酸、チオニ
ールクロライド、アセトニトリル、アルデヒド、二硫化
炭素、ジボラン、グリニヤ試薬、硫化水素、ホスゲン、
亜リン酸、四塩化ケイ素、スルフリルクロライド、チオ
ール酸、水等の物質を反応後、各種重合方法で重合した
ものでもよい。
【0020】オキシラン環含有化合物および/またはそ
の重合物の電極中の含有量は、特に限定されないが、2
0重量%以下、0.1重量%以上であることが好まし
い。20重量%を越えると、電池としての単位面積当た
りの容量が低下する傾向があり、0.1重量%未満で
は、電極の可撓性、集電体との密着性が低下する傾向が
ある。さらに好ましくは、15重量%以下、0.3重量
%以上、さらに好ましくは、10重量%以下、0.5重
量%以上である。
【0021】本願発明においては、ペースト増粘剤、接
着剤を添加することも好ましく、例えば、ポリ塩化ビニ
リデン、ポリフッ化ビニリデン、セルロースおよび/ま
たはセルロース塩、ポリビニルブチラール、ポリエチレ
ン、ポリビニルアルコール、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリビニルピロリドン、ポリイミド、ポリアミド、
ポリサルファイド、ポリビニルメチルエーテル、ポリエ
チレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、メラミン樹
脂、ポリビニルピリジン、高級アルコール類等の樹脂お
よびこれらの塩を併用することもできる。これらの樹脂
の中でも、電極用ペースト塗布時の作業性、ペースト安
定性の観点から、セルロースおよび/またはセルロース
塩が好ましく用いられる。セルロースおよび/またはセ
ルロース塩は、特に限定されるものではないが、好まし
い具体例としては、ヒドロキシプロピルセルロース、メ
チルセルロース、カルボキシメチルセルロースおよびこ
れらのナトリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ
る。
【0022】セルロースおよび/またはセルロース塩の
使用量としては、特に限定されるものではないが、0.
1〜10重量%であることが好ましく、0.1重量%未
満では、ペースト塗布特性が不十分である場合があり、
10重量%を越えると、電極に使用した場合、電池性能
が低下する傾向がある。さらに好ましくは、0.1〜7
重量%、0.5〜4重量%である。
【0023】本発明において活物質としては、Li複合
酸化物が用いられる。Li複合酸化物としては、例え
ば、Lix CoO2 (0<x≦1.0)、LiX NiO
2 (0<x≦1.0)、Lix CoY Ni1-Y 2 (0
<x≦1.0、0<y≦1.0)などが挙げられ、高電
位、安定性、長寿命という点から好ましく用いられる。
Li複合酸化物の使用量は、特に限定されるものではな
いが、70〜99重量%であることが好ましく、70重
量%未満や99重量%を越えると電池にした場合の容量
が低下する傾向にある。好ましくは、80〜98重量%
であり、更に好ましくは、85〜97重量%である。
【0024】さらに、本発明においては、カーボンブラ
ックを用いることも好ましく、具体的には、ガスブラッ
ク、オイルブラック、アセチレンブラックなどいずれも
使用可能で、クレオソート油、石油系重質油、天然ガ
ス、ナフタリン、ピッチ油、アセチレンガスなどを原料
として、ファーネス法、コンタクト法、サーマル法など
によって製法された物を用いることができる。
【0025】カーボンブラックの中でも、水素分が著し
く小さく、炭素含有量の大きいアセチレンブラックまた
はケッチェンブラックが、導電性の観点から好ましく使
用される。また、さらなる導電性向上、およびペースト
の塗布特性の観点から、カーボンブラックと併用して、
天然黒鉛、人工黒鉛を使用することもできる。
【0026】カーボンブラックの使用量は特に限定され
るものではないが、0.1〜10重量%の範囲で用いる
ことが好ましい。0.1重量%未満では、導電性が不十
分となり、10重量%を越えるとペーストの塗布特性が
不十分となる傾向がある。好ましくは、0.5〜8重量
%であり、更に好ましくは、1〜6重量%である。
【0027】本発明の電極は、正極および負極のいずれ
としても用いることができる。
【0028】正極として用いた場合、正極活物質とし
て、Li複合酸化物以外にも、アルカリ金属を含む遷移
金属酸化物や遷移金属カルコゲンなどの無機化合物、ポ
リパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアニ
リン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの共役系高分
子、ジスルフィド結合を有する架橋高分子など、通常の
二次電池において用いられる正極活物質を用いることが
できる。これらの中で、リチウム塩を含む非水電解液を
用いた二次電池の場合には、コバルト、マンガン、モリ
ブデン、バナジウム、クロム、鉄、銅、チタンなどの遷
移金属酸化物や遷移金属カルコゲンが好ましく用いられ
る。
【0029】本発明の電極を正極として用いた場合、負
極としては、炭素質材料が好ましく用いられる。炭素質
材料としては、特に限定されるものではなく、一般に有
機物を焼成したものが用いられる。形態としても、粉末
状、繊維状等でもよく、結晶性であっても非晶性であっ
てもさしつかえない。炭素質材料の電子伝導性が集電の
目的に対して低い場合は、導電剤を添加してもよい。
【0030】例えば、炭素繊維を電極にする際には、ど
のような形態をとっても構わないが、一軸方向に配置し
たり、もしくは布帛状やフェルト状の構造体にするなど
が、好ましい形態となる。布帛状あるいはフェルト状な
どの構造体としては、織物、編物、組物、レース、網、
フェルト、紙、不織布、マットなどが挙げられるが、炭
素繊維の性質や電極特性などの点から、織物やフェルト
などが好ましい。
【0031】本発明の電池用電極の製造方法は特に限定
されないが、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、銅
等の集電体上に、オキシラン環含有化合物、活物質であ
るLi複合酸化物、極材、必要に応じて硬化剤、その他
の樹脂等の結着剤を有機溶剤あるいは水等で、混練しペ
ーストにしたものを塗布、乾燥し、プレス加工してシー
ト状に成形する。ペースト化に用いる溶剤および固形分
濃度は特に限定されないが、使用する樹脂、塗布方法、
乾燥条件などを考慮し、適宜実験的に定められるもので
ある。特に、オキシラン環含有化合物および/またはそ
の重合物やその他の樹脂成分が水溶性であれば、作業性
から、水の使用が好ましい。また、ペースト中には、塗
布性向上のための界面活性剤、消泡剤、分散剤、紫外線
吸収剤、保存安定性を向上するための安定剤など、各種
添加剤を加えることができる。本発明の電極を用いた二
次電池の電解液としては、特に限定されることなく従来
の電解液が用いられ、例えば酸あるいはアルカリ水溶
液、または非水溶媒などが挙げられる。この中で、上述
のアルカリ金属塩を含む非水電解液からなる二次電池の
電解液としては、プロピレンカーボネート、エチレンカ
ーボネート、γ-ブチロラクトン、N−メチル−2−ピ
ロリドン、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムア
ミド、ジメチルスルフォキシド、テトラヒドロフラン、
1,3−ジオキソラン、ギ酸メチル、スルホラン、オキ
サゾリドン、塩化チオニル、1,2−ジメトキシエタ
ン、ジエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、
ジメチルイミダゾリジノン等や、これらの誘導体が挙げ
られ、単独あるいは、2種以上の混合物として用いられ
る。電解液に含まれる電解質としては、アルカリ金属、
特にリチウムのハロゲン化物、過塩素酸塩、チオシアン
塩、ホウフッ化塩、リンフッ化塩、砒素フッ化塩、アル
ミニウムフッ化塩、トリフルオロメチル硫酸塩などが好
ましく用いられる。
【0032】本発明の電極を用いた電池の製造方法とし
ては、従来公知の方法が利用でき特に制限はない。本発
明の電極の可撓性から、渦巻状に加工する円筒型電池に
特に効果的である。
【0033】本発明の電極を用いた二次電池の用途とし
ては、軽量かつ高容量で高エネルギー密度、良好なサイ
クル特性を有することを利用して、ビデオカメラ、パソ
コン、ワープロ、ラジカセ、携帯電話、ハンディターミ
ナル、CDプレーヤー、MDプレーヤー、電気髭剃り、
液晶テレビ、玩具などの携帯用小型電子機器に好適に広
く利用可能である。
【0034】
【実施例】本発明の具体的実施態様を以下に実施例をも
って述べるが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
【0035】可撓性、密着性の評価は、3mmφで長さ
6cmのステンレス棒に5×10cmのシート状の電極
を巻き付けて、外観の変化を目視で観察した。
【0036】実施例1 市販の炭酸リチウム(Li2 CO3 )と塩基性炭酸コバ
ルト(2CoCO3 ・3Co(OH)2 をモル比でLi
/Co=1/1となるように秤量、ジルコニア製ボール
ミルで湿式混合(粉砕溶媒にエタノール使用)後、90
0℃で20時間熱処理してLiCoO2 を合成した。こ
れを上記ボールミルで粉砕してLiCoO2 粉末を得
た。この粉末250gに導電剤として人工黒鉛45g
を、結着剤としてオキシラン環含有化合物(ナガセ化成
工業(株)製 商品名“デナコールEX−861”)3
g、m−フェニレンジアミン0.3g、カルボキシメチ
ルセルロースナトリウム(ダイセル化学工業(株)製
“CMCダイセル 品番1290”)の2%水溶液15
0g、水53gを添加し、混練してペースト状にした。
これを、予め表面をn−ヘキサンで脱脂しておいた厚さ
13μmのアルミ箔上に塗布し、150℃で1時間乾燥
し、電極部の幅50mm、長さ200mmのLiCoO
2 電極シートを作製した。この電極シートを、線圧約1
00kg/cmでローラープレスしてアルミ集電体に圧
着した後試料とした。
【0037】この電極シートの可撓性、集電体との密着
性の評価をしたところ、電極にひび割れ、剥離などが見
られなかった。
【0038】こうして作製したLiCoO2 正極に、金
属リチウム箔を負極にし、多孔質ポリプロピレンフィル
ム(セルガード#2500、ダイセル化学(株)製)の
セパレータを介して重ね合わせて、ガラスセル二次電池
を作製した。電解液は、1MLiBF4 を含むエチレン
カーボネートとジエチレンカーボネート(体積比1:
1)を用いた。
【0039】このようにして作製した二次電池を用い
て、LiCoO2 当たりの電流密度200mA/gの定
電流で、4.3V(vs.Li+ /Li)まで充電した。このとき
の充電量は145mAh/gであった。充電後、200
mA/gの定電流で3.0V(vs.Li+ /Li)まで放電した
電荷量から求められるLiCoO2 電極の放電量は、1
40mAh/gであった。さらに、充放電サイクルを繰
り返し、100回目の放電容量と初回の放電容量を比較
したところ次式で表される放電容量保持率は96%であ
り、良好なサイクル特性を示した。放電容量保持率は、
次式により計算した。
【0040】放電容量保持率(%)=(100回目の放
電容量/初回の放電容量)×100 実施例2 塩基性炭酸コバルトの代わりに、塩基性炭酸ニッケル
(NiCO3 ・2Ni(OH)2 ・4H2 O)を用い、
酸素100%の雰囲気で熱処理してLiNiO2を合成
したほかは、実施例1と同様にしてガラスセル二次電池
を作製した。
【0041】この電極シートの可撓性、集電体との密着
性の評価をしたところ、電極にひび割れ、剥離などが見
られなかった。
【0042】次に、このようにして作製したガラスセル
二次電池を用いて、充電電位を4.2V(vs.Li+ /Li)と
した以外は、実施例1と同様に、充放電評価を行った。
このときの充電量は175mAh/gであった。充電
後、200mA/gの定電流で3.0V(vs.Li+ /Li)ま
で放電した電荷量から求められるLiCoO2 電極の放
電量は、170mAh/gであった。さらに、充放電サ
イクルを繰り返し、100回目の放電容量と初回の放電
容量を比較したところ放電容量保持率は96%であり、
良好なサイクル特性を示した。
【0043】実施例3 オキシラン環含有化合物をナガセ化成工業(株)製 商
品名“デナコールEX−920”に変更した以外は、実
施例1と同様にしてガラスセル二次電池を作製した。
【0044】この電極シートの可撓性、集電体との密着
性の評価をしたところ、電極にひび割れ、剥離などが見
られなかった。
【0045】次に、このガラスセル二次電池を用いて、
実施例1と同様に、充放電評価を行った。このときの充
電量は155mAh/gであった。充電後、200mA
/gの定電流で3.0V(vs.Li+ /Li)まで放電した電荷
量から求められるLiCoO2 電極の放電量は、150
mAh/gであった。さらに、充放電サイクルを繰り返
し、100回目の放電容量と初回の放電容量を比較した
ところ放電容量保持率は95%であり、良好なサイクル
特性を示した。
【0046】実施例4 負極活物質としてピッチコークスを用い、このピッチコ
ークス300gに、結着剤としてオキシラン環含有化合
物(ナガセ化成工業(株)製 商品名“デナコールEX
−861”)3g、m−フェニレンジアミン0.3g、
カルボキシメチルセルロースナトリウム(ダイセル化学
工業(株)製“CMCダイセル 品番1290”)の2
%水溶液150g、水53gを添加し、混練してペース
ト状にした。これを、予め表面をn−ヘキサンで脱脂し
ておいた厚さ13μmの銅箔上に塗布し、150℃で1
時間乾燥し、電極部の幅50mm、長さ200mmのピ
ッチコークス電極シートを作製した。この電極シート
を、線圧約100kg/cmでローラープレスして銅箔
集電体に圧着した後試料とした。
【0047】この電極シートの可撓性、集電体との密着
性の評価をしたところ、電極にひび割れ、剥離などが見
られなかった。
【0048】こうして作製したピッチコークス負極に、
金属リチウム箔を正極にし、多孔質ポリプロピレンフィ
ルム(セルガード#2500、ダイセル化学(株)製)
のセパレータを介して重ね合わせて、ガラスセル二次電
池を作製した。電解液は、1MLiBF4 含むECとD
EC(体積比1:1)を用いた。
【0049】このようにして作製した二次電池を用い
て、ピッチコークス当たりの電流密度100mA/gの
定電流で、0V(vs.Li+ /Li)まで充電した。このときの
充電量は300mAh/gであった。充電後、100m
A/gの定電流で1.5V(vs.Li+ /Li)まで放電した電
荷量から求められるピッチコークス電極の放電量は、2
00mAh/gであった。さらに、充放電サイクルを繰
り返し、100回目の放電容量と初回の放電容量を比較
したところ放電容量保持率は94%であり、良好なサイ
クル特性を示した。
【0050】比較例1 市販の炭酸リチウム(Li2 CO3 )と塩基性炭酸コバ
ルト(2CoCO3 ・3Co(OH)2 )をモル比でL
i/Co=1/1となるように秤量、ジルコニア製ボー
ルミルで湿式混合(粉砕溶媒にエタノール使用)後、9
00℃で20時間熱処理してLiCoO2 を合成した。
これを上記ボールミルで粉砕してLiCoO2 粉末を得
た。この粉末250gに導電剤として人工黒鉛45g
を、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(以下PVDF
と略称する)をそれぞれ6g添加し、溶媒のNMPで粘
度調整してペースト状にした。これを、予め表面をn−
ヘキサンで脱脂しておいた厚さ13μmのアルミ箔上に
塗布し、乾燥後、さらに200℃で15分間熱処理し
て、電極部の幅50mm、長さ200mmのLiCoO
2 電極シートを作製した。この電極シートを、線圧約1
00kg/cmでローラープレスしてアルミ集電体に圧
着した後、カッティングして放電容量測定用試料とし
た。
【0051】この電極シートの可撓性、集電体との密着
性の評価をしたところ、電極にひび割れ、剥離などが見
られた。
【0052】こうして作製したLiCoO2 正極に、金
属リチウム箔を負極にし、多孔質ポリプロピレンフィル
ム(セルガード#2500、ダイセル化学(株)製)の
セパレータを介して重ね合わせて、ガラスセル二次電池
を作製した。電解液は、1MLiBF4 含むECとDE
C(体積比1:1)を用いた。
【0053】この二次電池を用いて、LiCoO2 当た
りの電流密度200mA/gの定電流で、4.3V(vs.
Li+ /Li)まで充電した。このときの充電量は145mA
h/gであった。充電後、200mA/gの定電流で
3.0V(vs.Li+ /Li)まで放電した電荷量から求められ
るLiCoO2 電極の放電量は、140mAh/gであ
った。しかし、さらに、充放電サイクルを繰り返し、1
00回目の放電容量と初回の放電容量を比較したところ
放電容量保持率は75%であり、サイクル特性は不良で
あった。
【0054】比較例2 実施例1において、オキシラン環含有化合物を使用しな
かった以外は、実施例1と同様に電極シートを作成し
た。
【0055】この電極シートの可撓性、集電体との密着
性の評価をしたところ、電極にひび割れが発生し、部分
的に剥離が見られ二次電池としての評価ができなかっ
た。
【0056】比較例3 実施例1において、オキシラン環含有化合物の代わりに
テトラフルオロエチレンの30%エマルジョンを9g使
用した以外は、実施例1と同様に電極シートを作成し
た。
【0057】この電極シートの可撓性、集電体との密着
性の評価をしたところ、電極にわずかにひび割れが発生
が見られたが、剥離は見られなかった。
【0058】こうして作製したLiCoO2 正極に、金
属リチウム箔を負極にし、多孔質ポリプロピレンフィル
ム(セルガード#2500、ダイセル化学(株)製)の
セパレータを介して重ね合わせて、ガラスセル二次電池
を作製した。電解液は、1MLiBF4 含むECとDE
C(体積比1:1)を用いた。
【0059】この二次電池を用いて、LiCoO2 当た
りの電流密度200mA/gの定電流で、4.3V(vs.
Li+ /Li)まで充電した。このときの充電量は145mA
h/gであった。充電後、200mA/gの定電流で
3.0V(vs.Li+ /Li)まで放電した電荷量から求められ
るLiCoO2 電極の放電量は、140mAh/gであ
った。しかし、さらに、充放電サイクルを繰り返し、1
00回目の放電容量と初回の放電容量を比較したところ
放電容量保持率は70%であり、サイクル特性は不良で
あった。
【0060】実施例5 実施例1と同様にして得られたLiCoO2 粉末600
gに導電剤としてアセチレンブラック(電気化学(株)
製)26gを、結着剤としてオキシラン環含有化合物
(ナガセ化成工業(株)製 商品名“デナコールEX−
861”)7g、m−フェニレンジアミン0.3g、カ
ルボキシメチルセルロースナトリウム(ダイセル化学工
業(株)製“CMCダイセル” 品番1290)の2%
水溶液260g、水70g添加し、混練してペースト状
にした。これを、厚さ20μmのアルミ箔上に塗布し、
150℃で1時間乾燥し、電極部の幅50mm、長さ2
00mmのLiCoO2 電極シートを作製した。この電
極シートを、線圧約100kg/cmでローラープレス
してアルミ集電体に圧着した後試料とした。
【0061】この電極シートの可撓性、集電体との密着
性の評価をしたところ、電極にひび割れ、剥離などが見
られなかった。
【0062】次に、このようにして作製したガラスセル
二次電池を用いて、実施例1と同様に、充放電評価を行
った。このときの充電量は153mAh/gであった。
充電後、200mA/gの定電流で3.0V(vs.Li+ /L
i)まで放電した電荷量から求められるLiCoO2 電極
の放電量は、148mAh/gであった。さらに、充放
電サイクルを繰り返し、100回目の放電容量と初回の
放電容量を比較したところ放電容量保持率は98%であ
り、良好なサイクル特性を示した。
【0063】実施例6 市販の炭酸リチウム(Li2 CO3 )と、塩基性炭酸ニ
ッケル(NiCO3 ・2Ni(OH)2 ・4H2 O)を
用い、酸素100%の雰囲気で熱処理してLiNiO2
を合成し、ボールミルで粉砕してLiNiO2 粉末を得
た。この粉末580gに導電剤としてアセチレンブラッ
ク(電気化学(株)製)25gを、結着剤としてオキシ
ラン環含有化合物(ナガセ化成工業(株)製 商品名
“デナコールEX−861”)21g、m−フェニレン
ジアミン0.3g、ヒドロキシプロピルセルロース(日
本曹達(株)製“日曹HPC−H”)の2%エタノール
溶液260g、イソプロパノール70g添加し、混練し
てペースト状にした。これを、厚さ20μmのアルミ箔
上に塗布し、150℃で1時間乾燥し、電極部の幅50
mm、長さ200mmのLiCoO2 電極シートを作製
した。この電極シートを、線圧約100kg/cmでロ
ーラープレスしてアルミ集電体に圧着した後試料とし
た。
【0064】この電極シートの可撓性、集電体との密着
性の評価をしたところ、電極にひび割れ、剥離などが見
られなかった。
【0065】こうして作製したLiNiO2 正極に、炭
素繊維を用いた電極を負極にし、多孔質ポリプロピレン
フィルム(セルガード#2500、ダイセル化学(株)
製)のセパレータを介して重ね合わせて、ガラスセル二
次電池を作製した。電解液は、1MLiBF4 含むEC
とDEC(体積比1:1)を用いた。
【0066】このようにして作製した二次電池を用い
て、LiCoO2 当たりの電流密度200mA/gの定
電流で、4.2V(vs.Li+ /Li)まで充電した。このとき
の充電量は210mAh/gであった。充電後、200
mA/gの定電流で3.0V(vs.Li+ /Li)まで放電した
電荷量から求められるLiCoO2 電極の放電量は、1
70mAh/gであった。さらに、充放電サイクルを繰
り返し、100回目の放電容量と初回の放電容量を比較
したところ、式で表される放電容量保持率は96%であ
り、良好なサイクル特性を示した。
【0067】実施例7 アセチレンブラックをケッチェンブラック(ライオン
(株)製 EC−600JD)に変更した以外は、実施
例5と同様にしてガラスセル二次電池を作製した。
【0068】この電極シートの可撓性、集電体との密着
性の評価をしたところ、電極にひび割れ、剥離などが見
られなかった。
【0069】次に、このガラスセル二次電池を用いて、
実施例5と同様に、充放電評価を行った。このときの充
電量は155mAh/gであった。充電後、200mA
/gの定電流で3.0V(vs.Li+ /Li)まで放電した電荷
量から求められるLiCoO2 電極の放電量は、150
mAh/gであった。さらに、充放電サイクルを繰り返
し、100回目の放電容量と初回の放電容量を比較した
ところ放電容量保持率は98%であり、良好なサイクル
特性を示した。
【0070】実施例8 実施例6と同じ正極材を使用し、負極材に、短繊維状炭
素繊維(トレカミルドファイバー“MLD−30”東レ
(株)製)を用いた電極に変更した以外は、実施例2と
同様に同様に、充放電評価を行った。このときの充電量
は210mAh/gであった。充電後、200mA/g
の定電流で3.0V(vs.Li+ /Li)まで放電した電荷量か
ら求められるLiCoO2 電極の放電量は、175mA
h/gであった。さらに、充放電サイクルを繰り返し、
100回目の放電容量と初回の放電容量を比較したとこ
ろ放電容量保持率は98%であり、良好なサイクル特性
を示した。
【0071】
【発明の効果】本発明により、可撓性、活物質などとの
密着性が向上した、二次電池用電極が得られ、サイクル
特性の優れた二次電池の作製が可能になる。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Li複合酸化物を活物質とし、オキシラン
    環含有化合物および/またはその重合体を含有すること
    を特徴とする電池用電極。
  2. 【請求項2】オキシラン環含有化合物がエポキシ樹脂で
    あることを特徴とする請求項1記載の電池用電極。
  3. 【請求項3】オキシラン環含有化合物が下記一般式
    (1)で表される化合物であることを特徴とする請求項
    1記載の電池用電極。 【化1】 (R1 〜R4 は炭素数6以下のアルキル基、水素、水酸
    基、ハロゲン、ハロゲン化アルキル基およびグリシドキ
    シ基から選ばれる置換基を表し、繰り返しユニットによ
    って異なる置換基を選択してもよい。nは1以上の整数
    を表す。)
  4. 【請求項4】増粘材を含有することを特徴とする請求項
    1記載の電池用電極。
  5. 【請求項5】該増粘剤が、セルロースおよび/またはセ
    ルロース塩であることを特徴とする請求項4記載の電池
    用電極。
  6. 【請求項6】該セルロースおよび/またはセルロース塩
    が、カルボキシメチルセルロース塩またはヒドロキシプ
    ロピルセルロースであることを特徴とする請求項5記載
    の電池用電極。
  7. 【請求項7】カーボンブラックを含有することを特徴と
    する請求項1記載の電池用電極。
  8. 【請求項8】該カーボンブラックが、アセチレンブラッ
    クおよび/またはケッチェンブラックであることを特徴
    とする請求項7記載の電池用電極。
  9. 【請求項9】該電極中、該Li複合酸化物が70〜99
    重量%、該オキシラン環含有化合物および/またはその
    重合物が0.1〜20重量%、該セルロースおよび/ま
    たはセルロース塩が0.1〜10重量%、該カーボンブ
    ラックが0.1〜10重量%含有されることを特徴とす
    る請求項8記載の電池用電極。
  10. 【請求項10】請求項1〜9のいずれかに記載の電極を
    用いたことを特徴とする二次電池。
  11. 【請求項11】該電極を正極として用い、炭素繊維およ
    び/または炭素繊維から得られる平均長さ5mm以下の
    炭素質材料を用いた電極を負極として用いることを特徴
    とする請求項10記載の二次電池。
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