JPH09306500A - 非水系二次電池電極 - Google Patents
非水系二次電池電極Info
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- JPH09306500A JPH09306500A JP8157340A JP15734096A JPH09306500A JP H09306500 A JPH09306500 A JP H09306500A JP 8157340 A JP8157340 A JP 8157340A JP 15734096 A JP15734096 A JP 15734096A JP H09306500 A JPH09306500 A JP H09306500A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 優れた二次電池性能を発揮する非水系二次
電池電極を提供する。 【構成】 酢酸エチル、メチルイソブチルケトン等を
主成分をする溶剤にバインダーとなるプロピレン−四フ
ッ化エチレン共重合体、あるいはプロビレン−四フッ化
エチレン−フッ化ビニリデン共重合体と電極活物質を加
えた粘凋性分散液をアルミニウム等の金属箔に塗布する
ことからなる非水系二次電池電極。
電池電極を提供する。 【構成】 酢酸エチル、メチルイソブチルケトン等を
主成分をする溶剤にバインダーとなるプロピレン−四フ
ッ化エチレン共重合体、あるいはプロビレン−四フッ化
エチレン−フッ化ビニリデン共重合体と電極活物質を加
えた粘凋性分散液をアルミニウム等の金属箔に塗布する
ことからなる非水系二次電池電極。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］本発明は、非水系二次電池に関
し、特にその電極に関する。 【０００３】［従来の技術及び問題点］近年、電子機器
の進展はめざましく、携帯用電子機器の小型化、軽量化
が急速に進行している。これらの電源となる電池にも小
型、軽量となる高エネルギー密度が要求されている。中
でも非水系二次電池として、リチウムあるいはリチウム
合金を負極に用い、電解液含浸固体電解質を用いた二次
電池、炭素質材料を負極に用いたリチウムイオン二次電
池が注目されている。かかる非水系二次電池は、電子機
器の比較的消費電流の大きい電源に使用されることが多
く、電極を薄膜化し、電極面積を大きくする必要があ
る。従来、電極の成形方法として、電池活物質粉末をテ
フロン粉末、ポリエチレン粉末等の粉末状バインダーと
共に混合し、圧縮成形することができるが、薄膜・大面
積の電極を調製することには困難を伴う。一方、ブタジ
エン系ゴム、ＥＰＤＭゴムは、有機溶剤溶液あるいは水
に乳化・分散したラテックスとして電池活物質粉末を加
えて分散した後、集電体である金属箔上に、塗布・乾燥
することにより電極を形成する方法も提案されている。
この方法によれば、薄膜・大面積の電極が容易に得られ
る利点がある。反面、絶縁性物質であるバインダーは、
金属箔との密着性を高めると、電極として電池の著しい
過電圧の上昇をまねき、実用上、必ずしも満足できるも
のではなかった。ポリフッ化ビニリデンがかかる問題点
を解決する方法として提案されているが、溶剤として、
Ｎ−メチルピロリドン，ジメチルアセトアミド，ヘキサ
メチルホスホアミド，ジメチルスルホキシド等の沸点が
高く、極性の強く、残存すると電池特性に悪影響を及ぼ
しやすく、中には毒性の強いものも含まれている。ま
た、フッ化ビニリデン，ヘキサフロロプロピレン，四フ
ッ化エチレンからなるフッ素系高分子共重合体は、通常
の塗工溶剤に容易に溶けて安定なバインダー溶液を与え
るとされている。しかるに、プロピレンカーボネート，
２−メチルテトラヒドロフラン，γ−ブチロラクトン等
の通常用いられる電解液中で４５〜６０℃において電池
内において、大きく膨潤する傾向が見られ、放置時に電
池容量低下を招くこともある。 【０００４】［発明が解決しようとする問題点］前述の
如く、電極の塗布、調整の方法として、実用上１）溶剤
の沸点が比較的低く、乾燥が容易であること。２）毒性
が小さいこと。３）溶剤コストが低いこと。４）電極と
して実用性能が発揮されること等すべてを満足するもの
がないのが現状である。 【０００５】［発明が解決しようとする課題］本発明
は、かかる問題点を解決し、工業的塗工プロセスにおい
て容易に電極が製造でき、優れた電池性能を有する非水
二次電池電極の提供を目的とする。 【０００６】［問題点を解決するための手段］本発明
は、電池活物質とバインダーと金属箔とからなる非水系
二次電池電極であって、該バインダーにプロピレンと四
フッ化エチレンとの共重合体、又は、プロピレンと四フ
ッ化エチレンとフッ化ビニリデンとの共重合体を用いる
ことにある。該共重合体は、通常の塗工溶剤である、酢
酸エチル，メチルエチルケトンン，メチルイソブチルケ
トンにバインダーとしての濃度までは溶け、必要に応じ
て、エチルセロソルブ，メチルセロソルブ等も混合する
こともできる。本発明の共重合体は、前述の溶剤を加え
て溶液としたあと電池活物質粉末と混合し、塗工に十分
な適度な粘凋分散液をつくることができる。用いるバイ
ンダー量は、特に限定するものではないが、電池活物質
１００重量部に対して１〜２０重量部，好ましくは２〜
８重量部の範囲である。必要に応じて、共通の溶剤に可
溶な高分子を併用することもできる。 【０００７】本発明で用いられる電池活物質は、特に限
定されるものではないが、一例を示せば、ＭｎＯ２、Ｖ
２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３等の金属酸化物、ＴｉＳ２、ＭｏＳ
２、ＦｅＳ等の金属硫化物、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ
２、ＬｉＭｎ２Ｏ４等のＣｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｔｉ
等の遷移金属を主成分とするリチウム複合金属酸化物等
の正極活物質、コークス、グラファイト、メソフェーズ
ピッチ小球体、フェノール樹脂、ポリパラフェニレン等
の高分子の炭化物、気相生成カーボンファイバー、炭素
繊維等の炭素質材料の負極活物質がある。 【０００８】電解液は、非プロトン性有機溶媒、例えば
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメ
チルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチ
ルカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジエトキシエタ
ン等がある。電解質としてはＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢ
Ｆ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ３、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、
（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ等のリチウム塩からなる。 【０００９】本発明の集電体の金属箔としては、アルミ
ニウム、ニッケル、ステンレススチール、銅等の金属
箔、金属網状物、金属多孔体等の１μｍ〜１００μｍの
厚みのものが用いられる。本発明の電極は、円筒形、シ
ート形、角形等の任意の形状の電池に用いられる。 【００１０】［実施例］以下に本発明の実施例を説明す
る。但し、以下に示す実施例は、本発明の例示であって
本発明の電極は、これらに限定されるものではない。 ［実施例１］平均粒子径８μｍのＬｉＣｏＯ２９１．５
重量部，アセチレンブラック０．５重量部，黒鉛粉末
６．０重量部とを予備混合したものとプロピレン，四フ
ッ化エチレン，フッ化ビニリデン（モル比２５：４０：
３５）との共重合体２重量部を酢酸エチル２４重量部，
メチルイソブチルケトン５重量部に溶解した後、エチル
セロソルブ１８重量部を加えて調製した溶液とを混合撹
拌する。これを、表面を粗くした１５μｍのアルミ箔に
ドクターブレードで塗布する。１２０℃の乾燥機に入れ
て乾燥する。膜厚は、１２０μｍとなるようにする。こ
れを１．５ｃｍ×２．０ｃｍに切り出し正極とする。 ［実施例２］平均粒子径１０μｍのニードルコークス９
６重量部をプロピレン，四フッ化エチレンとの共重合体
（モル比４５：５５）４重量部を酢酸エチル８５重量
部，メチルエチルケトン１１重量部に溶解した液と混合
し、撹拌する。これを、表面を粗くした１２μｍの銅箔
に膜厚９０μｍとなるように塗布する。室温で、表面が
灰色になるまで乾燥した後１１０℃で乾燥する。これを
１．５ｃｍ×２．０ｃｍに切り出し負極とする。 ［実施例３］平均粒子径１５μｍのＬｉＭｎ２Ｏ４９
１．５重量部，アセチレンブラック１．０重量部，黒鉛
微粉末５．５重量部とを予備混合したものと、実施例２
と同一の共重合体２重量部を酢酸エチル４１重量部，メ
チルイソブチルケトン４重量部に溶解した液と混合し撹
拌する。これを、３５μｍの網状アルミ箔に膜厚１１０
μｍになるように塗布する。室温で、表面が灰色になる
まで乾燥した後１１０℃で乾燥する。これを１．５ｃｍ
×２．０ｃｍに切り出し、正極とする。 ［比較例１］実施例１と同一のＬｉＣｏＯ２，アセチレ
ンブラック，黒鉛微粉末の予備混合品９６重量部とポリ
フッ化ビニリデン４重量部をＮ−メチルピロリドン９６
重量部とを混合し撹拌する。これを表面を粗くした１５
μｍのアルミ箔にドクターブレートで塗布する。１６０
℃の乾燥機にいれて乾燥する。膜厚は１３０μｍであ
り、１．５ｃｍ×２．０ｃｍに切り出し正極とする。 ［比較例２］実施例２と同一のニードルコークス９６重
量部をポリフッ化ビニリデン４重量部とＮ−メチルピロ
リドン９６重量部に溶解した液と混合撹拌する。これを
表面を粗くした１２μｍの銅箔に塗布し、膜厚９０μｍ
とする。１６０℃の乾燥機に入れて乾燥する。１．５ｃ
ｍ×２．０ｃｍに切り出し負極とする。実施例１〜３及
び比較例１〜２ともいずれも対極は、リチウム金属箔を
銅ネットに押しつけたものを用いて、多孔質ポリエチレ
ンとポリプロピレンとの貼合せ膜のセパレーター（２５
μｍ）を介在し、電解液１ＭＬｉＰＦ６のエチルメチル
カーボネート−エチレンカーボネート（体積比３：１）
の電池として３ｍＡ（電流密度１ｍÅ／ｃｍ２）での放
電の際の過電圧を測定する。結果をまとめて表１に示
す。 【００１１】［発明の効果］表１の如く、本発明による
電極は、過電圧が小さい。本発明の共重合体をバインダ
ーとすることによりきわめて汎用性のある酢酸エチルを
溶剤とする電極用塗工液の調製が可能となり、有用性の
高い非水系二次電池電極を提供することができる。
し、特にその電極に関する。 【０００３】［従来の技術及び問題点］近年、電子機器
の進展はめざましく、携帯用電子機器の小型化、軽量化
が急速に進行している。これらの電源となる電池にも小
型、軽量となる高エネルギー密度が要求されている。中
でも非水系二次電池として、リチウムあるいはリチウム
合金を負極に用い、電解液含浸固体電解質を用いた二次
電池、炭素質材料を負極に用いたリチウムイオン二次電
池が注目されている。かかる非水系二次電池は、電子機
器の比較的消費電流の大きい電源に使用されることが多
く、電極を薄膜化し、電極面積を大きくする必要があ
る。従来、電極の成形方法として、電池活物質粉末をテ
フロン粉末、ポリエチレン粉末等の粉末状バインダーと
共に混合し、圧縮成形することができるが、薄膜・大面
積の電極を調製することには困難を伴う。一方、ブタジ
エン系ゴム、ＥＰＤＭゴムは、有機溶剤溶液あるいは水
に乳化・分散したラテックスとして電池活物質粉末を加
えて分散した後、集電体である金属箔上に、塗布・乾燥
することにより電極を形成する方法も提案されている。
この方法によれば、薄膜・大面積の電極が容易に得られ
る利点がある。反面、絶縁性物質であるバインダーは、
金属箔との密着性を高めると、電極として電池の著しい
過電圧の上昇をまねき、実用上、必ずしも満足できるも
のではなかった。ポリフッ化ビニリデンがかかる問題点
を解決する方法として提案されているが、溶剤として、
Ｎ−メチルピロリドン，ジメチルアセトアミド，ヘキサ
メチルホスホアミド，ジメチルスルホキシド等の沸点が
高く、極性の強く、残存すると電池特性に悪影響を及ぼ
しやすく、中には毒性の強いものも含まれている。ま
た、フッ化ビニリデン，ヘキサフロロプロピレン，四フ
ッ化エチレンからなるフッ素系高分子共重合体は、通常
の塗工溶剤に容易に溶けて安定なバインダー溶液を与え
るとされている。しかるに、プロピレンカーボネート，
２−メチルテトラヒドロフラン，γ−ブチロラクトン等
の通常用いられる電解液中で４５〜６０℃において電池
内において、大きく膨潤する傾向が見られ、放置時に電
池容量低下を招くこともある。 【０００４】［発明が解決しようとする問題点］前述の
如く、電極の塗布、調整の方法として、実用上１）溶剤
の沸点が比較的低く、乾燥が容易であること。２）毒性
が小さいこと。３）溶剤コストが低いこと。４）電極と
して実用性能が発揮されること等すべてを満足するもの
がないのが現状である。 【０００５】［発明が解決しようとする課題］本発明
は、かかる問題点を解決し、工業的塗工プロセスにおい
て容易に電極が製造でき、優れた電池性能を有する非水
二次電池電極の提供を目的とする。 【０００６】［問題点を解決するための手段］本発明
は、電池活物質とバインダーと金属箔とからなる非水系
二次電池電極であって、該バインダーにプロピレンと四
フッ化エチレンとの共重合体、又は、プロピレンと四フ
ッ化エチレンとフッ化ビニリデンとの共重合体を用いる
ことにある。該共重合体は、通常の塗工溶剤である、酢
酸エチル，メチルエチルケトンン，メチルイソブチルケ
トンにバインダーとしての濃度までは溶け、必要に応じ
て、エチルセロソルブ，メチルセロソルブ等も混合する
こともできる。本発明の共重合体は、前述の溶剤を加え
て溶液としたあと電池活物質粉末と混合し、塗工に十分
な適度な粘凋分散液をつくることができる。用いるバイ
ンダー量は、特に限定するものではないが、電池活物質
１００重量部に対して１〜２０重量部，好ましくは２〜
８重量部の範囲である。必要に応じて、共通の溶剤に可
溶な高分子を併用することもできる。 【０００７】本発明で用いられる電池活物質は、特に限
定されるものではないが、一例を示せば、ＭｎＯ２、Ｖ
２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３等の金属酸化物、ＴｉＳ２、ＭｏＳ
２、ＦｅＳ等の金属硫化物、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ
２、ＬｉＭｎ２Ｏ４等のＣｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｔｉ
等の遷移金属を主成分とするリチウム複合金属酸化物等
の正極活物質、コークス、グラファイト、メソフェーズ
ピッチ小球体、フェノール樹脂、ポリパラフェニレン等
の高分子の炭化物、気相生成カーボンファイバー、炭素
繊維等の炭素質材料の負極活物質がある。 【０００８】電解液は、非プロトン性有機溶媒、例えば
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメ
チルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチ
ルカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジエトキシエタ
ン等がある。電解質としてはＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢ
Ｆ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ３、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、
（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ等のリチウム塩からなる。 【０００９】本発明の集電体の金属箔としては、アルミ
ニウム、ニッケル、ステンレススチール、銅等の金属
箔、金属網状物、金属多孔体等の１μｍ〜１００μｍの
厚みのものが用いられる。本発明の電極は、円筒形、シ
ート形、角形等の任意の形状の電池に用いられる。 【００１０】［実施例］以下に本発明の実施例を説明す
る。但し、以下に示す実施例は、本発明の例示であって
本発明の電極は、これらに限定されるものではない。 ［実施例１］平均粒子径８μｍのＬｉＣｏＯ２９１．５
重量部，アセチレンブラック０．５重量部，黒鉛粉末
６．０重量部とを予備混合したものとプロピレン，四フ
ッ化エチレン，フッ化ビニリデン（モル比２５：４０：
３５）との共重合体２重量部を酢酸エチル２４重量部，
メチルイソブチルケトン５重量部に溶解した後、エチル
セロソルブ１８重量部を加えて調製した溶液とを混合撹
拌する。これを、表面を粗くした１５μｍのアルミ箔に
ドクターブレードで塗布する。１２０℃の乾燥機に入れ
て乾燥する。膜厚は、１２０μｍとなるようにする。こ
れを１．５ｃｍ×２．０ｃｍに切り出し正極とする。 ［実施例２］平均粒子径１０μｍのニードルコークス９
６重量部をプロピレン，四フッ化エチレンとの共重合体
（モル比４５：５５）４重量部を酢酸エチル８５重量
部，メチルエチルケトン１１重量部に溶解した液と混合
し、撹拌する。これを、表面を粗くした１２μｍの銅箔
に膜厚９０μｍとなるように塗布する。室温で、表面が
灰色になるまで乾燥した後１１０℃で乾燥する。これを
１．５ｃｍ×２．０ｃｍに切り出し負極とする。 ［実施例３］平均粒子径１５μｍのＬｉＭｎ２Ｏ４９
１．５重量部，アセチレンブラック１．０重量部，黒鉛
微粉末５．５重量部とを予備混合したものと、実施例２
と同一の共重合体２重量部を酢酸エチル４１重量部，メ
チルイソブチルケトン４重量部に溶解した液と混合し撹
拌する。これを、３５μｍの網状アルミ箔に膜厚１１０
μｍになるように塗布する。室温で、表面が灰色になる
まで乾燥した後１１０℃で乾燥する。これを１．５ｃｍ
×２．０ｃｍに切り出し、正極とする。 ［比較例１］実施例１と同一のＬｉＣｏＯ２，アセチレ
ンブラック，黒鉛微粉末の予備混合品９６重量部とポリ
フッ化ビニリデン４重量部をＮ−メチルピロリドン９６
重量部とを混合し撹拌する。これを表面を粗くした１５
μｍのアルミ箔にドクターブレートで塗布する。１６０
℃の乾燥機にいれて乾燥する。膜厚は１３０μｍであ
り、１．５ｃｍ×２．０ｃｍに切り出し正極とする。 ［比較例２］実施例２と同一のニードルコークス９６重
量部をポリフッ化ビニリデン４重量部とＮ−メチルピロ
リドン９６重量部に溶解した液と混合撹拌する。これを
表面を粗くした１２μｍの銅箔に塗布し、膜厚９０μｍ
とする。１６０℃の乾燥機に入れて乾燥する。１．５ｃ
ｍ×２．０ｃｍに切り出し負極とする。実施例１〜３及
び比較例１〜２ともいずれも対極は、リチウム金属箔を
銅ネットに押しつけたものを用いて、多孔質ポリエチレ
ンとポリプロピレンとの貼合せ膜のセパレーター（２５
μｍ）を介在し、電解液１ＭＬｉＰＦ６のエチルメチル
カーボネート−エチレンカーボネート（体積比３：１）
の電池として３ｍＡ（電流密度１ｍÅ／ｃｍ２）での放
電の際の過電圧を測定する。結果をまとめて表１に示
す。 【００１１】［発明の効果］表１の如く、本発明による
電極は、過電圧が小さい。本発明の共重合体をバインダ
ーとすることによりきわめて汎用性のある酢酸エチルを
溶剤とする電極用塗工液の調製が可能となり、有用性の
高い非水系二次電池電極を提供することができる。
Claims (1)
- 【０００１】 【特許請求の範囲】 電池活物質とバインダーと金属箔とを含んでなる非水系
二次電池電極であって、該バインダーが、プロピレンと
四フッ化エチレンとの共重合体又は、プロピレンと四フ
ッ化エチレンとフッ化ビニリデンとの共重合体であるこ
とを特徴とする非水系二次電池電極。 【０００２】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8157340A JPH09306500A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 非水系二次電池電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8157340A JPH09306500A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 非水系二次電池電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09306500A true JPH09306500A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=15647556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8157340A Pending JPH09306500A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 非水系二次電池電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09306500A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004097961A3 (en) * | 2003-04-30 | 2005-07-07 | Univ Montreal | Polymeric binder for fused salts electrolytes based batteries |
-
1996
- 1996-05-14 JP JP8157340A patent/JPH09306500A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004097961A3 (en) * | 2003-04-30 | 2005-07-07 | Univ Montreal | Polymeric binder for fused salts electrolytes based batteries |
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