JPH10106578A - Lithium battery and its manufacture - Google Patents

Lithium battery and its manufacture

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Publication number
JPH10106578A
JPH10106578A JP8259399A JP25939996A JPH10106578A JP H10106578 A JPH10106578 A JP H10106578A JP 8259399 A JP8259399 A JP 8259399A JP 25939996 A JP25939996 A JP 25939996A JP H10106578 A JPH10106578 A JP H10106578A
Authority
JP
Japan
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active material
lithium battery
reaction
binder
water
Prior art date
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Pending
Application number
JP8259399A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunobu Kodama
康伸 児玉
Takanori Fujii
孝則 藤井
Ikurou Nakane
育朗 中根
Kazuo Terashi
和生 寺司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPH10106578A publication Critical patent/JPH10106578A/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an active material from exfoliating or slipping off from an electricity collecting body consisting of a metal by enhancing the tight attachment of the active material with a porous metal member. SOLUTION: As a binding agent for an active material, a chemical compound is used as containing a pre-polymer, preferably polyoxy-alkylene component, which can be dispersed uniformly in water. One favorable example of such compound containing polyoxy-alkylene component is a diacrylate series compound containing the polyoxy-alkylene component according to the equation given beside the text, where R1 , R2 , and R3 are low-grade alkyl radical of a carbon number of 1-6, and the conditions should be met that X>=1 and Y>=0 or X>=0 and Y>=1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はリチウムイオンが挿
入・脱離可能な活物質を用いたリチウム電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium battery using an active material into which lithium ions can be inserted and desorbed.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、軽量化はめざ
ましく、それに伴い、電源となる電池に対しても小型軽
量化の要望が非常に大きい。一次電池の分野では既にリ
チウム電池等の小型軽量電池が実用化されているが、こ
れらは一次電池であるが故に繰り返し使用できず、その
用途は限られたものであった。一方、二次電池の分野で
は従来より鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニ
ッケル−水素蓄電池等が用いられてきたが、これらは小
型軽量化という点で大きな問題点を有している。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a remarkable reduction in the size and weight of electronic devices, and accordingly, there has been a great demand for smaller and lighter batteries that serve as power supplies. In the field of primary batteries, small and lightweight batteries such as lithium batteries have already been put to practical use, but since these are primary batteries, they cannot be used repeatedly, and their uses have been limited. On the other hand, in the field of secondary batteries, lead storage batteries, nickel-cadmium storage batteries, nickel-hydrogen storage batteries, and the like have been conventionally used, but these have major problems in terms of size and weight reduction.

【0003】そこで、小型軽量でかつ高容量で充放電可
能な電池としてリチウムイオン電池が実用化されるよう
になり、小型ビデオカメラ、携帯電話、ノートパソコン
等の携帯用電子・通信機器等に用いられるようになっ
た。この種のリチウムイオン電池は、負極活物質として
リチウムイオンを吸蔵・脱離し得るカーボン系材料を用
い、正極活物質として、LiCoO2,LiNiO2,L
iMn24,LiFeO2等のリチウム含有遷移金属酸
化物を用い、電解液として有機溶媒に溶質としてリチウ
ム塩を溶解したイオン伝導体を用い、電池として組み立
てた後、初回の充電により正極活物質から出たリチウム
イオンがカーボン粒子内に入って充放電可能となる電池
である。
Therefore, lithium-ion batteries have come into practical use as small, lightweight, high-capacity, chargeable / dischargeable batteries, and are used in portable electronic and communication devices such as small video cameras, mobile phones, and notebook personal computers. Is now available. This type of lithium ion battery uses a carbon-based material capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material, and uses LiCoO 2 , LiNiO 2 , L as a positive electrode active material.
using IMN 2 O 4, LiFeO lithium-containing transition metal oxides such as 2, the ion conductor obtained by dissolving a lithium salt as a solute using an organic solvent as an electrolytic solution, after assembling the battery, the positive electrode active material by the first charging This is a battery in which lithium ions discharged from the battery enter the carbon particles and can be charged and discharged.

【0004】このリチウムイオン電池の電極は、例え
ば、正極においては、正極活物質となるLiCoO2
アセチレンブラックやグラファイトなどの炭素材料系導
電剤、バインダ(結着材)となるポリビニリデンフルオ
ライト(PVDF)やエチレンプロピレンジェンモノマ
ー(EPDM)等の有機ポリマーなどを、N−メチルピ
ロリドンなどの有機溶剤に溶解したものを混練してペー
スト状の正極合剤を作製し、この正極合剤を金属集電体
に塗布、圧着、加熱乾燥した後、圧延して正電極とす
る。
[0004] The electrode of this lithium ion battery is, for example, LiCoO 2 as a positive electrode active material in a positive electrode,
Conductive agents such as carbon materials such as acetylene black and graphite, organic polymers such as polyvinylidene fluorite (PVDF) and ethylene propylene diene monomer (EPDM) as binders, and organic solvents such as N-methylpyrrolidone The mixture is kneaded to prepare a paste-like positive electrode mixture, the positive electrode mixture is applied to a metal current collector, pressed, heated and dried, and then rolled to obtain a positive electrode.

【0005】一方、負極においては、負極活物質となる
カーボン、バインダ(結着材)となるポリビニリデンフ
ルオライト(PVDF)やエチレンプロピレンジェンモ
ノマー(EPDM)等の有機ポリマーなどを、N−メチ
ルピロリドンなどの有機溶剤に溶解したものを混練して
ペースト状の負極合剤を作製し、この負極合剤を金属集
電体に塗布、圧着、加熱乾燥した後、圧延して負電極と
する。
[0005] On the other hand, in the negative electrode, N-methylpyrrolidone is used as a negative electrode active material such as carbon, an organic polymer such as polyvinylidene fluorite (PVDF) or ethylene propylene diene monomer (EPDM) as a binder (binder). A negative electrode mixture in the form of a paste is prepared by kneading a solution dissolved in an organic solvent such as the above, applied to a metal current collector, pressed, heated and dried, and then rolled to form a negative electrode.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ポリビニリ
デンフルオライト(PVDF)やエチレンプロピレンジ
ェンモノマー(EPDM)等の有機ポリマーからなるバ
インダ(結着材)を用いて各電極合剤を構成する場合、
これらの有機ポリマーは金属集電体との結着性が良好で
ある反面、これらの有機ポリマーは水に不溶であるた
め、必然的に、N−メチルピロリドンなどの有機溶剤を
用いる必要が生じる。
By the way, when each electrode mixture is constituted using a binder (binder) made of an organic polymer such as polyvinylidene fluorite (PVDF) or ethylene propylene diene monomer (EPDM),
Although these organic polymers have good binding properties to the metal current collector, these organic polymers are insoluble in water, and thus necessitate the use of an organic solvent such as N-methylpyrrolidone.

【0007】ここで、有機溶剤は揮発性が高くかつ可燃
性を有するため、その取扱いが不便であるとともに、電
極製造設備に防爆設備を導入しなければならないという
問題も生じる。そのため、有機溶剤を用いると、製造工
程が複雑になるとともに、有機溶剤自体が高価で製造設
備も高価になって、電池の製造コストが高くなるという
問題を生じる。
Here, since the organic solvent has high volatility and is flammable, it is inconvenient to handle the organic solvent, and there is a problem that an explosion-proof facility must be introduced into the electrode manufacturing facility. Therefore, when an organic solvent is used, the manufacturing process becomes complicated, and the organic solvent itself is expensive and the manufacturing equipment is expensive, resulting in a problem that the manufacturing cost of the battery increases.

【0008】一方、その取扱いが容易な水を溶剤として
用いる結着剤としては、セルロースとスチレンブタジエ
ンラバー(SBR)とを混合したものが知られている。
しかしながら、セルロースとスチレンブタジエンラバー
(SBR)とを混合した結着剤は金属集電体との密着性
が弱いため、金属集電体から活物質の剥離あるいは脱落
等の不具合を生じるという問題を生じた。また、セルロ
ースにはOH基が、スチレンブタジエンラバー(SB
R)にはC=Cの二重結合が多数存在するため、電極材
料、特に活物質との反応性が大きいという問題があっ
た。
On the other hand, as a binder using water which is easy to handle as a solvent, a mixture of cellulose and styrene butadiene rubber (SBR) is known.
However, a binder in which cellulose and styrene-butadiene rubber (SBR) are mixed has a problem in that the adhesion of the active material to the metal current collector is weak because the adhesion to the metal current collector is weak. Was. In addition, cellulose has OH groups and styrene-butadiene rubber (SB).
Since R) has a large number of C = C double bonds, there is a problem that the reactivity with the electrode material, particularly the active material, is large.

【0009】そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、製造設備を簡単にするとともに、活物
質と金属多孔体との密着性を向上させて、金属集電体か
ら活物質の剥離あるいは脱落を防止することにある。
In view of the above, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and simplifies the manufacturing equipment, improves the adhesion between the active material and the porous metal, and reduces the active material from the metal current collector. The purpose of the present invention is to prevent peeling or falling off.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明は、リチウムイオンが挿入・脱離可能な活物質を用
いたリチウム電池であって、上記課題を解決するため
に、請求項1に記載の発明においては、活物質の結着材
として水に均一に分散する反応硬化型結着材を用いたこ
とにある。このように、結着材として水に均一に分散す
る反応硬化型結着材を用いると、スラリーあるいはペー
ストを作製する場合の溶媒して水を用いることが可能と
なるため、有機溶剤を用いる場合に比較してその取扱い
が格段に容易となり、電極製造時の安全性が格段に向上
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a lithium battery using an active material into which lithium ions can be inserted and desorbed. In the described invention, a reaction-curable binder that is uniformly dispersed in water is used as a binder for the active material. As described above, when a reaction-curable binder that is uniformly dispersed in water is used as a binder, water can be used as a solvent when preparing a slurry or a paste. The handling becomes much easier as compared with the above, and the safety at the time of manufacturing the electrode is greatly improved.

【0011】また、反応硬化型結着材は重合することに
より硬化する結着剤である。そのため、その結着強度が
大きく、活物質と金属集電体との密着性が向上するとと
もに、金属集電体から活物質の剥離あるいは脱落が防止
でき、初期充放電効率およびサイクル特性等の電池特性
が向上する。その結果、歩留まりの改善および信頼性の
向上を計ることが可能となる。
[0011] The reaction-curable binder is a binder that is cured by polymerization. As a result, the binding strength is high, the adhesion between the active material and the metal current collector is improved, the peeling or falling off of the active material from the metal current collector can be prevented, and the battery has good initial charge / discharge efficiency and cycle characteristics. The characteristics are improved. As a result, it is possible to improve the yield and the reliability.

【0012】請求項2に記載の発明においては、上述の
水に均一に分散する反応硬化型結着材としてポリオキシ
アルキレン成分を含有する化合物を用いたことにある。
このポリオキシアルキレン成分は水に均一に分散するた
め、活物質粒子の周囲はポリオキシアルキレン成分によ
り覆われて、活物質と電解液との反応が抑制されること
となって、充放電効率およびサイクル特性が向上する。
According to the second aspect of the present invention, a compound containing a polyoxyalkylene component is used as the above-mentioned reaction-curable binder which is uniformly dispersed in water.
Since the polyoxyalkylene component is uniformly dispersed in water, the surroundings of the active material particles are covered with the polyoxyalkylene component, and the reaction between the active material and the electrolyte is suppressed. Cycle characteristics are improved.

【0013】請求項3に記載の発明においては、反応硬
化型結着材は加熱することによりあるいは電磁波もしく
は電子線を照射することにより硬化するポリオキシアル
キレン成分を含有する化合物としたことにある。このよ
うに、加熱あるいは電磁波もしくは電子線を照射するこ
とにポリオキシアルキレン成分を含有する化合物を硬化
させるようにすると、金属集電体に活物質を塗布した後
硬化させることが可能となるため、金属集電体に活物質
を均一に塗布することができるようになって、塗布むら
の発生を防止できるようになる。
[0013] In a third aspect of the present invention, the reactive curable binder is a compound containing a polyoxyalkylene component which cures when heated or irradiated with an electromagnetic wave or an electron beam. As described above, when the compound containing the polyoxyalkylene component is cured by heating or irradiating an electromagnetic wave or an electron beam, it becomes possible to cure the active material after applying the active material to the metal current collector. The active material can be uniformly applied to the metal current collector, so that uneven application can be prevented.

【0014】請求項4に記載の発明においては、ポリオ
キシアルキレン成分を含有する化合物として下記の構造
式を有するジアクリレート系化合物としたことにある。
[0014] In a fourth aspect of the present invention, the compound containing a polyoxyalkylene component is a diacrylate compound having the following structural formula.

【0015】[0015]

【化4】 Embedded image

【0016】ただし、R1、R2、R3はHか炭素数1〜
6の低級アルキル基を示し、X≧1且つY≧0またはX
≧0且つY≧1の条件を満足するもの。
However, R 1 , R 2 , and R 3 are H or have 1 to 1 carbon atoms.
6 represents a lower alkyl group, wherein X ≧ 1 and Y ≧ 0 or X
Those satisfying the conditions of ≧ 0 and Y ≧ 1.

【0017】このような構造式のジアクリレート系化合
物はポリエチレングリコール(CH2CH2O)X成分を
有するため、親水性が向上して一層水に均一に分散する
ようになる。
Since the diacrylate compound having such a structural formula has a polyethylene glycol (CH 2 CH 2 O) X component, the hydrophilicity is improved and the compound is more uniformly dispersed in water.

【0018】請求項5に記載の発明においては、ポリオ
キシアルキレン成分を含有する化合物として下記の構造
式を有するモノアクリレート系化合物としたことにあ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, the compound containing a polyoxyalkylene component is a monoacrylate compound having the following structural formula.

【0019】[0019]

【化5】 Embedded image

【0020】ただし、R1、R2、R3はHか炭素数1〜
6の低級アルキル基を示し、X≧1且つY≧0またはX
≧0且つY≧1の条件を満足するもの。
However, R 1 , R 2 , and R 3 are H or have 1 to 1 carbon atoms.
6 represents a lower alkyl group, wherein X ≧ 1 and Y ≧ 0 or X
Those satisfying the conditions of ≧ 0 and Y ≧ 1.

【0021】このような構造式のモノアクリレート系化
合物は請求項4の発明と同様に、ポリエチレングリコー
ル(CH2CH2O)X成分を有するため、親水性が向上
して一層水に均一に分散するようになる。
Since the monoacrylate compound having such a structural formula has a polyethylene glycol (CH 2 CH 2 O) X component as in the invention of claim 4, the hydrophilic property is improved and the monoacrylate compound is more uniformly dispersed in water. I will be.

【0022】請求項6に記載の発明においては、ポリオ
キシアルキレン成分を含有する化合物として下記の構造
式を有するポリエチレングリコールトリアクリレートと
したことにある。
According to a sixth aspect of the present invention, the compound containing a polyoxyalkylene component is polyethylene glycol triacrylate having the following structural formula.

【0023】[0023]

【化6】 Embedded image

【0024】ただし、R1、R2、R3、R4、R5、R6
Hか炭素数1〜6の低級アルキル基を示し、A≧1且つ
B,C,D,E,F≧0またはB≧1且つA,C,D,
E,F≧0またはC≧1且つA,B,D,E,F≧0ま
たはD≧1且つA,B,C,E,F≧0またはE≧1且
つA,B,C,D,F≧0またはF≧1且つA,B,
C,D,E≧0の条件を満足するもの。
Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are H or a lower alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, A ≧ 1 and B, C, D, E, F ≧ 0 or B ≧ 1 and A, C, D,
E, F ≧ 0 or C ≧ 1 and A, B, D, E, F ≧ 0 or D ≧ 1 and A, B, C, E, F ≧ 0 or E ≧ 1 and A, B, C, D, F ≧ 0 or F ≧ 1 and A, B,
Those satisfying the condition of C, D, E ≧ 0.

【0025】このような構造式のトリアクリレート系化
合物は請求項4および請求項5の発明と同様に、ポリエ
チレングリコール(CH2CH2O)X成分を有するた
め、親水性が向上して一層水に均一に分散するようにな
る。
Since the triacrylate compound having such a structural formula has a polyethylene glycol (CH 2 CH 2 O) X component as in the inventions of claims 4 and 5, the hydrophilicity is improved and the water content is further increased. To be uniformly dispersed.

【0026】請求項7に記載の発明においては、上述の
活物質が正極活物質の場合はLiCoO2、LiNi
2、LiCoXNi(1-X)2から選択した少なくとも一
種を含有させている。これらの正極活物質は優れた充放
電特性を有する活物質であるため、このような正極活物
質を用いることにより、充放電特性が優れたリチウム電
池を得ることができるようになる。
In the invention according to claim 7, when the active material is a positive electrode active material, LiCoO 2 , LiNi
At least one selected from O 2 and LiCo X Ni (1-X) O 2 is contained. Since these positive electrode active materials are active materials having excellent charge / discharge characteristics, use of such a positive electrode active material makes it possible to obtain a lithium battery having excellent charge / discharge characteristics.

【0027】請求項8に記載の発明においては、上述の
活物質が負極活物質の場合は炭素材料としたことにあ
る。炭素材料は優れた充放電特性を有する負活物質であ
るため、このような負極活物質を用いることにより、充
放電特性が優れたリチウム電池を得ることができるよう
になる。
In the invention according to claim 8, when the above-mentioned active material is a negative electrode active material, it is a carbon material. Since a carbon material is a negative active material having excellent charge / discharge characteristics, the use of such a negative electrode active material makes it possible to obtain a lithium battery having excellent charge / discharge characteristics.

【0028】また、本発明は、リチウムイオンが挿入・
脱離可能な活物質を用いたリチウム電池の製造方法であ
って、上記課題を解決するために、請求項9に記載の発
明においては、活物質と、水に均一に分散する反応硬化
型結着剤と、水とを混合してスラリーあるいはペースト
とする混合工程と、スラリーあるいはペーストを金属集
電体に塗布する塗布工程と、金属集電体に塗布されたス
ラリーあるいはペースト中の反応硬化型結着剤を硬化さ
せる硬化工程とを有することにある。
Further, according to the present invention, lithium ions are inserted and inserted.
A method for manufacturing a lithium battery using a detachable active material. In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 9, the active material and a reaction-curable mold uniformly dispersed in water are provided. A mixing step of mixing the adhesive and water to form a slurry or paste, an application step of applying the slurry or paste to the metal current collector, and a reaction hardening type in the slurry or paste applied to the metal current collector. And a curing step of curing the binder.

【0029】このように、水に均一に分散する反応硬化
型結着材を水を用いてスラリーあるいはペーストを作製
するため、有機溶剤を用いる場合に比較してその取扱い
が格段に容易になるとともに、その電極製造時の安全性
が格段に向上し、かつ防爆設備が不要となって低コスト
化が可能となる。また、スラリーあるいはペーストを金
属集電体に塗布した後、硬化工程において反応硬化型結
着剤を硬化させるので、金属集電体に均一に活物質を塗
布することができるようになって、塗布むらの発生を防
止できるようになるとともに金属集電体と活物質との密
着性が向上する。
As described above, since a slurry or a paste is prepared by using water as a reaction-curable binder which is uniformly dispersed in water, the handling becomes much easier than when an organic solvent is used. In addition, safety during the production of the electrode is remarkably improved, and explosion-proof equipment is not required, thereby enabling cost reduction. In addition, after the slurry or paste is applied to the metal current collector, the reaction curable binder is cured in the curing step, so that the active material can be uniformly applied to the metal current collector. The occurrence of unevenness can be prevented, and the adhesion between the metal current collector and the active material can be improved.

【0030】請求項10に記載の発明においては、不活
性な雰囲気中で加熱あるいは電磁波もしくは電子線を照
射することにより反応硬化型結着剤を硬化させることに
ある。このように、不活性な雰囲気中で加熱あるいは電
磁波もしくは電子線を照射して反応硬化型結着剤を硬化
させると、新たな硬化設備を設けることなく、簡単、容
易に反応硬化型結着剤を硬化させることが可能となる。
The tenth aspect of the present invention is to cure the reactive curable binder by heating or irradiating an electromagnetic wave or an electron beam in an inert atmosphere. As described above, when the reaction-curable binder is cured by heating or irradiating an electromagnetic wave or an electron beam in an inert atmosphere, the reaction-curable binder is easily and easily prepared without providing new curing equipment. Can be cured.

【0031】請求項11に記載の発明においては、反応
硬化型結着剤は請求項2から請求項5に記載のいずれか
のポリオキシアルキレン成分を含有する化合物から選択
している。このようなポリオキシアルキレン成分を含有
する化合物を用いると、水に均一に分散して活物質粒子
の周囲を覆うため、活物質と電解液との反応が抑制され
て充放電特性およびサイクル特性が向上する。
In the invention described in claim 11, the reaction-curable binder is selected from the compounds containing any of the polyoxyalkylene components described in claims 2 to 5. When a compound containing such a polyoxyalkylene component is used, it is uniformly dispersed in water and covers the periphery of the active material particles, so that the reaction between the active material and the electrolytic solution is suppressed, and the charge / discharge characteristics and cycle characteristics are reduced. improves.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を説明
する。 a.反応硬化型結着剤 本発明の反応硬化型結着剤としては、水に均一に分散す
る(なお、水に可溶なものは当然、水に均一に分散す
る)プレポリマー、好ましくはポリオキシアルキレン成
分を含有する化合物が用いる。このポリオキシアルキレ
ン成分を含有する化合物としては、下記の構造式を有す
るポリオキシアルキレン成分を含有するジアクリレート
系化合物が好ましい。
Embodiments of the present invention will be described below. a. Reaction curable binder As the reaction curable binder of the present invention, a prepolymer which is uniformly dispersed in water (a water-soluble binder is naturally uniformly dispersed in water), preferably polyoxy A compound containing an alkylene component is used. As the compound containing a polyoxyalkylene component, a diacrylate compound containing a polyoxyalkylene component having the following structural formula is preferable.

【0033】[0033]

【化7】 Embedded image

【0034】(ただし、R1、R2、R3はHか炭素数1
〜6の低級アルキル基を示し、X≧1且つY≧0または
X≧0且つY≧1の条件を満足するもの。) 上記構造式を有するポリオキシアルキレン成分を含有す
るジアクリレート系化合物のうち、特に、ポリエチレン
グリコールジアクリレートおよびポリエチレングリコー
ルジメタクリレートが最適である。
(However, R 1 , R 2 and R 3 are H or carbon 1
6 to lower alkyl groups satisfying the condition of X ≧ 1 and Y ≧ 0 or X ≧ 0 and Y ≧ 1. Of the diacrylate compounds containing a polyoxyalkylene component having the above structural formula, polyethylene glycol diacrylate and polyethylene glycol dimethacrylate are particularly suitable.

【0035】また、下記の構造式を有するポリオキシア
ルキレン成分を含有するモノアクリレート系化合物が好
ましい。
Further, a monoacrylate compound containing a polyoxyalkylene component having the following structural formula is preferred.

【0036】[0036]

【化8】 Embedded image

【0037】(ただし、R1、R2、R3はHか炭素数1
〜6の低級アルキル基を示し、X≧1且つY≧0または
X≧0且つY≧1の条件を満足するもの。) 上記構造式を有するポリオキシアルキレン成分を含有す
るモノアクリレート系化合物のうち、特に、ポリエチレ
ングリコールモノアクリレートおよびポエチレングリコ
ールモノメタクリレートが最適である。
(However, R 1 , R 2 , and R 3 are H or C 1
6 to lower alkyl groups satisfying the condition of X ≧ 1 and Y ≧ 0 or X ≧ 0 and Y ≧ 1. Among the monoacrylate compounds containing a polyoxyalkylene component having the above structural formula, polyethylene glycol monoacrylate and polyethylene glycol monomethacrylate are particularly suitable.

【0038】また、下記の構造式を有するポリオキシア
ルキレン成分を含有するトリアクリレート系化合物が好
ましい。
Further, a triacrylate compound containing a polyoxyalkylene component having the following structural formula is preferred.

【0039】[0039]

【化9】 Embedded image

【0040】(ただし、R1、R2、R3、R4、R5、R6
はHか炭素数1〜6の低級アルキル基を示し、A≧1且
つB,C,D,E,F≧0またはB≧1且つA,C,
D,E,F≧0またはC≧1且つA,B,D,E,F≧
0またはD≧1且つA,B,C,E,F≧0またはE≧
1且つA,B,C,D,F≧0またはF≧1且つA,
B,C,D,E≧0の条件を満足するもの。) 上記構造式を有するポリオキシアルキレン成分を含有す
るトリアクリレート系化合物のうち、特に、ポリエチレ
ングリコールトリアクリレートおよびポエチレングリコ
ールトリメタクリレートが最適である。
(However, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6
Represents H or a lower alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and A ≧ 1 and B, C, D, E, F ≧ 0 or B ≧ 1 and A, C,
D, E, F ≧ 0 or C ≧ 1 and A, B, D, E, F ≧
0 or D ≧ 1 and A, B, C, E, F ≧ 0 or E ≧
1 and A, B, C, D, F ≧ 0 or F ≧ 1 and A,
B, C, D, E satisfying the condition of ≧ 0. Of the triacrylate compounds containing a polyoxyalkylene component having the above structural formula, polyethylene glycol triacrylate and polyethylene glycol trimethacrylate are particularly suitable.

【0041】なお、上記以外にも、ポリオキシアルキレ
ン成分を含有するウレタンアクリレート系化合物、ヒド
ロキシアクリレート系化合物、ビニルエーテル、脂環式
エポキシ等を用いることができる。
In addition to the above, urethane acrylate compounds, hydroxy acrylate compounds, vinyl ethers, alicyclic epoxies and the like containing a polyoxyalkylene component can be used.

【0042】ここで、上記アクリレート系化合物のポリ
エチレングリコール(PEG)(CH2CH2O)X成分
のXの数は、アクリレート系化合物が水に不溶である
か、あるいは水に可溶もしくは水に均一に分散するかと
いうことに密接な関係がある。例えば、ジアクリレート
系の場合、X≦4であると水に不溶であり、かつ水に均
一に分散しなく、X≧5であると水に均一に分散する。
また、モノアクリレート系の場合、X≦2であると水に
不溶であり、かつ水に均一に分散しなく、X≧4である
と水に均一に分散する。
Here, the number of Xs in the polyethylene glycol (PEG) (CH 2 CH 2 O) X component of the acrylate compound is determined based on whether the acrylate compound is insoluble in water, or soluble or soluble in water. There is a close relationship with whether they are evenly dispersed. For example, in the case of a diacrylate type, when X ≦ 4, it is insoluble in water and does not disperse uniformly in water, and when X ≧ 5, it disperses uniformly in water.
Further, in the case of a monoacrylate type, when X ≦ 2, it is insoluble in water and does not disperse uniformly in water, and when X ≧ 4, it disperses uniformly in water.

【0043】b.活物質 負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・脱離し得
るカーボン系材料、例えば、グラファイト、カーボンブ
ラック、コークス、ガラス状炭素、炭素繊維、またはこ
れらの焼成体等が好適である。また、酸化錫、酸化チタ
ン等のリチウムイオンを吸蔵・脱離し得る酸化物を用い
てもよい。一方、正極活物質としては、リチウムイオン
をゲストとして受け入れ得るリチウム含有遷移金属化合
物、例えば、LiCoO2、LiNiO2、LiCoX
(1-X)2、LiCrO2、LiVO2、LiMnO2
αLiFeO2、LiTiO2、LiScO2、LiYO2
等が好ましいが、特に、LiCoO2、LiNiO2、L
iCoXNi(1-X)2を単独で用いるかあるいはこれら
の二種以上を混合して用いるのが好適である。また、ポ
リアセチレン、ポリアニリン等の導電性ポリマーを用い
てもよい。
B. Active Material As the negative electrode active material, a carbon-based material capable of inserting and extracting lithium ions, for example, graphite, carbon black, coke, glassy carbon, carbon fiber, or a fired body thereof is suitable. Further, an oxide such as tin oxide or titanium oxide capable of inserting and extracting lithium ions may be used. On the other hand, as the positive electrode active material, a lithium-containing transition metal compound capable of accepting lithium ions as a guest, for example, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiCo X N
i (1-X) O 2 , LiCrO 2 , LiVO 2 , LiMnO 2 ,
αLiFeO 2 , LiTiO 2 , LiScO 2 , LiYO 2
And the like, but in particular, LiCoO 2 , LiNiO 2 , L
It is preferable to use iCo X Ni (1-X) O 2 alone or to mix and use two or more of them. Further, a conductive polymer such as polyacetylene or polyaniline may be used.

【0044】c.電極 上記負極活物質と前記反応硬化型結着剤と水とを混合し
て、スラリーあるいはペーストとした後、スラリーの場
合はダイコーター、ドクターブレード等を用いて金属集
電体に塗布し、ペーストの場合はローラコーティング法
等により金属集電体に塗布して負電極とする。一方、上
記正極活物質と前記反応硬化型結着剤と導電剤と水とを
混合して、スラリーあるいはペーストとした後、スラリ
ーの場合はダイコーター、ドクターブレード等を用いて
金属集電体に塗布し、ペーストの場合はローラコーティ
ング法等により金属集電体に塗布して正電極とする。な
お、スラリーあるいはペースト中にポリエチレンオキシ
ド、ポリアクリロニトリル、セルロース等の添加剤を添
加してもよい。
C. Electrode After mixing the negative electrode active material, the reaction-curable binder, and water to form a slurry or paste, in the case of a slurry, apply it to a metal current collector using a die coater, a doctor blade, or the like, and paste In the case of (1), a negative electrode is formed by coating the metal current collector by a roller coating method or the like. On the other hand, after mixing the positive electrode active material, the reaction curable binder, the conductive agent and water to form a slurry or paste, in the case of a slurry, a die coater, a doctor blade or the like is used to form a metal current collector. In the case of application and paste, it is applied to a metal current collector by a roller coating method or the like to form a positive electrode. Note that additives such as polyethylene oxide, polyacrylonitrile, and cellulose may be added to the slurry or paste.

【0045】d.硬化方法 上述のようにして作製した正・負の各電極中の反応硬化
型結着剤を硬化させる工程においては、酸素はこの反応
硬化型結着剤の重合禁止剤となるため、空気が存在しな
い雰囲気中、例えば真空中あるいは窒素ガス、アルゴン
ガス等の不活性ガス中で行う。
D. Curing method In the step of curing the reactive curable binder in each of the positive and negative electrodes prepared as described above, oxygen is present as a polymerization inhibitor of the reactive curable binder, and air is present. This is performed in an atmosphere not to be performed, for example, in a vacuum or in an inert gas such as a nitrogen gas or an argon gas.

【0046】そして、反応硬化型結着剤の硬化方法とし
ては、紫外線、エックス線、ガンマ線、マイクロ波、高
周波、赤外線等の電磁波をもしくは電子線を照射する方
法、あるいは加熱する方法等が適しているが、製造設備
あるいは製造の容易さ等の理由から、特に、加熱により
熱硬化させる方法あるいはマイクロ波を照射して硬化さ
せる方法が好ましい。なお、その加熱温度は50〜40
0℃の温度範囲で加熱することが好ましい。
As a method of curing the reaction-curable binder, a method of irradiating electromagnetic waves such as ultraviolet rays, X-rays, gamma rays, microwaves, high-frequency waves and infrared rays or an electron beam, or a method of heating is suitable. However, from the viewpoints of production facilities, ease of production, and the like, a method of heat curing by heating or a method of curing by irradiation with microwaves is particularly preferable. The heating temperature is 50-40.
It is preferable to heat in a temperature range of 0 ° C.

【0047】e.セパレータおよび電解液 上述したようにして作製した正・負の各極を隔離するセ
パレータとしては、正・負極が物理的に接触することな
く分離させ、電気的絶縁性を有するとともにイオン透過
性が高くかつ電気抵抗が低く、電解液に対して化学的に
安定な合成樹脂性の微多孔膜あるいはゲル状固体電解質
を用いる。具体的な合成樹脂性の微多孔膜としては、有
機溶媒との反応性が低く、かつ安価なポリオレフィン系
樹脂からなる微多孔膜が好適である。
E. Separator and electrolytic solution As a separator that separates the positive and negative electrodes produced as described above, the positive and negative electrodes are separated without physical contact, and have high electrical insulation and high ion permeability. In addition, a synthetic resin microporous membrane or a gel-like solid electrolyte that has a low electric resistance and is chemically stable to the electrolytic solution is used. As a specific synthetic resin microporous membrane, a microporous membrane made of an inexpensive polyolefin resin having low reactivity with an organic solvent is preferable.

【0048】電解液としては、有機溶媒に溶質としてリ
チウム塩を溶解したイオン伝導体であって、イオン伝導
率が高く、正・負の各電極に対して化学的、電気化学的
に安定で、使用可能温度範囲が広くかつ安全性が高く、
安価なものを使用する。
The electrolyte is an ionic conductor in which a lithium salt is dissolved as a solute in an organic solvent, has a high ionic conductivity, is chemically and electrochemically stable with respect to each of the positive and negative electrodes, and Wide operating temperature range and high safety,
Use cheap ones.

【0049】有機溶媒としては水素イオンを供給する能
力のない非プロトン性溶媒を使用し、例えば、エチレン
カーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(P
C)、スルフォラン(SL)、テトラハイドロフラン
(THF)、γブチロラクトン(GBL)、ジメチルカ
ーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DE
C)、エチルメチルカーボネート(EMC)、1,2ジ
メトキシエタン(DME)等あるいはこれらの混合溶媒
が好適である。
As the organic solvent, an aprotic solvent having no ability to supply hydrogen ions is used. For example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (P
C), sulfolane (SL), tetrahydrofuran (THF), γ-butyrolactone (GBL), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DE
C), ethyl methyl carbonate (EMC), 1,2 dimethoxyethane (DME) and the like, or a mixed solvent thereof are preferred.

【0050】溶質としては電子吸引性の強いリチウム塩
を使用し、例えば、LiBF4、LiClO4、LiPF
6、LiAsF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO2
2N、LiC49SO3等が好適である。
As a solute, a lithium salt having a strong electron-withdrawing property is used. For example, LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF
6, LiAsF 6, LiCF 3 SO 3, Li (CF 3 SO 2)
2 N, etc. LiC 4 F 9 SO 3 are suitable.

【0051】また、上記した有機溶媒と上記した溶質よ
りなる電解液に上述の反応硬化型プレポリマーを添加し
たものを各電極に含浸させ、熱硬化させたりあるいは電
磁波もしくは電子線を照射して硬化させれば、ゲル状の
固体電解質電池を作製することが可能となる。
Each electrode is impregnated with an electrolyte obtained by adding the above-mentioned reaction-curable prepolymer to an electrolytic solution comprising the above-mentioned organic solvent and the above-mentioned solute, and is cured by heat or irradiated with electromagnetic waves or electron beams. By doing so, it becomes possible to produce a gel-like solid electrolyte battery.

【0052】上述したように、本発明の反応硬化型結着
材を用いると、スラリーあるいはペーストを作製する溶
媒として水を使用することが可能となるため、有機溶媒
を使用する場合に比較してその取扱いが格段に容易とな
り、電極製造時の安全性が格段に向上するとともに、初
期充放電効率およびサイクル特性が向上する。初期充放
電効率およびサイクル特性が向上する詳細な理由は明確
ではないが、次のような理由によるものと推測できる。
As described above, when the reaction-curable binder of the present invention is used, water can be used as a solvent for preparing a slurry or a paste. The handling becomes much easier, the safety during the production of the electrodes is greatly improved, and the initial charge / discharge efficiency and cycle characteristics are improved. Although the detailed reason why the initial charge / discharge efficiency and the cycle characteristics are improved is not clear, it can be inferred that the reason is as follows.

【0053】即ち、ポリオキシアルキレン成分は、親水
性を有するポリエチレングリコール(PEG)成分と、
疎水性を有するアクリレート成分とを有するため、スラ
リーあるいはペースト中での活物質の分散性をよくする
とともに、スラリーあるいはペースト中で疎水部を活物
質の方向に向けて分子膜として覆い、活物質粒子表面の
周囲が結着剤で覆われると推測できる。このため、活物
質と電解液との反応が抑制され、初期充放電効率および
サイクル特性が向上するものと推測できる。
That is, the polyoxyalkylene component comprises a polyethylene glycol (PEG) component having hydrophilicity,
Since it has an acrylate component having hydrophobicity, the dispersibility of the active material in the slurry or paste is improved, and the hydrophobic part in the slurry or paste is covered as a molecular film in the direction of the active material, thereby forming active material particles. It can be assumed that the periphery of the surface is covered with the binder. For this reason, it can be assumed that the reaction between the active material and the electrolytic solution is suppressed, and the initial charge / discharge efficiency and cycle characteristics are improved.

【0054】また、本発明の反応硬化型結着材は、反応
硬化後、C=C結合や活性水素等の物質がないため、活
物質との反応性が小さい。そのため、結着剤の添加量を
自由に選択することが可能となり、所望の電極強度が得
られるようになる。これにより、集電体との密着性が極
めて良好となり、初期充放電効率およびサイクル特性が
向上に寄与するものと推測できる。
In addition, the reaction-curable binder of the present invention has little reactivity with the active material after the reaction-curing because there is no substance such as C = C bond or active hydrogen. Therefore, the amount of the binder to be added can be freely selected, and a desired electrode strength can be obtained. Thereby, it is supposed that the adhesion to the current collector becomes extremely good, and the initial charge / discharge efficiency and the cycle characteristics contribute to the improvement.

【0055】このように、本発明においては、高価な有
機溶媒を使用しないため、電池製造時の安全性の向上、
低コスト化が達成できるとともに、反応硬化型結着材を
用いることにより、電極の強度向上、集電体への密着性
の向上が達成でき、初期充放電効率およびサイクル特性
等の電池特性が改善できるようになる。その結果、歩留
まりの改善および信頼性の向上を計ることができるよう
になる。
As described above, in the present invention, since an expensive organic solvent is not used, the safety at the time of battery production can be improved,
In addition to cost reduction, the use of a reaction-curing binder improves electrode strength and adhesion to the current collector, and improves battery characteristics such as initial charge / discharge efficiency and cycle characteristics. become able to. As a result, it is possible to improve the yield and the reliability.

【0056】実施例1 反応硬化型結着剤としてポリエチレングリコールジアク
リレート(前記化7の構造式においてX=9,Y=0で
分子量が508のもの)を用い、このポリエチレングリ
コールジアクリレートと水と黒鉛を5:130:50の
重量比で混合して負極用スラリーとする。この負極用ス
ラリーを銅箔よりなる金属集電体に塗布した後、圧延し
て負電極とする。ついで、この負電極を窒素ガス雰囲気
中において350℃の温度で1時間程度加熱処理を行い
負電極板を得る。
Example 1 Polyethylene glycol diacrylate (X = 9, Y = 0 and having a molecular weight of 508 in the structural formula) was used as a reaction-curable binder. Graphite is mixed at a weight ratio of 5: 130: 50 to obtain a slurry for a negative electrode. This negative electrode slurry is applied to a metal current collector made of copper foil, and then rolled to form a negative electrode. Then, the negative electrode is subjected to a heat treatment at 350 ° C. for about one hour in a nitrogen gas atmosphere to obtain a negative electrode plate.

【0057】このようにして得られた負電極板の電極面
積が4cm2となるようにして作用極とし、この作用極
に対して充分大きな電気化学容量のリチウム金属板を対
極にするとともに同程度のリチウム金属板を参照極とし
て、単極セルを構成する。なお、電極面積が4cm2
負電極板の容量は12.3mAhとなる。この単極セル
を容器内に収容し、この容器内にエチレンカーボネート
(EC)30重量部とジエチルカーボネート(DEC)
70重量部よりなる混合溶媒に電解質塩として1MLi
ClO4を添加した電解液を注入して試験電池1を構成
する。
The electrode area of the negative electrode plate thus obtained was set to 4 cm 2 as a working electrode, and a lithium metal plate having a sufficiently large electrochemical capacity with respect to this working electrode was used as a counter electrode and at the same time. A single-pole cell is constructed using the lithium metal plate as a reference electrode. The capacity of a negative electrode plate having an electrode area of 4 cm 2 is 12.3 mAh. The monopolar cell is accommodated in a container, and 30 parts by weight of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are contained in the container.
1MLi as an electrolyte salt in a mixed solvent consisting of 70 parts by weight
The test battery 1 is constructed by injecting the electrolyte solution to which ClO 4 has been added.

【0058】この試験電池1を0.4mAの定電流で1
Vになるまで充電した後、0.4mAの定電流で0.0
1Vになるまで放電させるという充放電サイクルを繰り
返すサイクル試験を行うと、図1の実線Aで示すような
実験結果が得られた。
The test battery 1 was charged at a constant current of 0.4 mA for 1
After charging until the voltage reaches V, a constant current of 0.4 mA
When a cycle test in which a charge / discharge cycle of discharging to 1 V was repeated was performed, an experimental result as shown by a solid line A in FIG. 1 was obtained.

【0059】実施例2 反応硬化型結着剤としてポリエチレングリコールジアク
リレート(前記化7の構造式においてX=9,Y=0で
分子量が508のもの)を用い、このポリエチレングリ
コールジアクリレートと水と正極合剤(LiCoO2
ケッチェンブラック:グラファイト=90:8:2(重
量比))を3:130:100の重量比で混合して正極
用スラリーとする。この正極用スラリーをアルミニウム
箔よりなる金属集電体に塗布した後、圧延して正電極と
する。ついで、この正電極を窒素ガス雰囲気中において
150℃の温度で1時間程度加熱処理を行い正電極板を
得る。
Example 2 Polyethylene glycol diacrylate (X = 9, Y = 0 and having a molecular weight of 508 in the structural formula shown above) was used as a reactive curable binder. Positive electrode mixture (LiCoO 2 :
Ketjen Black: Graphite = 90: 8: 2 (weight ratio) is mixed at a weight ratio of 3: 130: 100 to prepare a slurry for the positive electrode. This positive electrode slurry is applied to a metal current collector made of aluminum foil, and then rolled to obtain a positive electrode. Then, the positive electrode is subjected to a heat treatment at a temperature of 150 ° C. for about one hour in a nitrogen gas atmosphere to obtain a positive electrode plate.

【0060】このようにして得られた正電極板の電極面
積が4cm2となるようにして作用極とし、この作用極
に対して充分大きな電気化学容量のリチウム金属板を対
極にするとともに同程度のリチウム金属板を参照極とし
て、単極セルを構成する。なお、電極面積が4cm2
正電極板の容量は11.3mAhとなる。この単極セル
を容器内に収容し、この容器内にエチレンカーボネート
(EC)30重量部とジエチルカーボネート(DEC)
70重量部よりなる混合溶媒に電解質塩として1MLi
ClO4を添加した電解液を注入して試験電池2を構成
する。
The electrode area of the positive electrode plate thus obtained was set to 4 cm 2 as a working electrode, and a lithium metal plate having a sufficiently large electrochemical capacity with respect to this working electrode was used as a counter electrode, and the same as that of the working electrode. A single-pole cell is constructed using the lithium metal plate as a reference electrode. The capacity of the positive electrode plate having an electrode area of 4 cm 2 is 11.3 mAh. The monopolar cell is accommodated in a container, and 30 parts by weight of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are contained in the container.
1MLi as an electrolyte salt in a mixed solvent consisting of 70 parts by weight
The test battery 2 is formed by injecting the electrolytic solution to which ClO 4 is added.

【0061】この試験電池2を1mAの定電流で4.2
Vになるまで充電した後、1mAの定電流で3Vになる
まで放電させるという充放電サイクルを繰り返すサイク
ル試験を行うと、図2の実線Bで示すような実験結果が
得られた。
The test battery 2 was operated at a constant current of 1 mA for 4.2.
A charge / discharge cycle was repeated in which the battery was charged to V and then discharged at a constant current of 1 mA until the voltage reached 3 V. As a result, an experimental result as shown by a solid line B in FIG. 2 was obtained.

【0062】実施例3 実施例1で作製した負電極板と実施例2で作製した正電
極板を用い、これらの負電極板および正電極板をセパレ
ータを介して重ね合わせて巻き取った後、円筒容器に挿
入して、18650(直径18mm、高さ65mm)の
円筒型電池を作製し、この容器内にエチレンカーボネー
ト(EC)30重量部とジエチルカーボネート(DE
C)70重量部よりなる混合溶媒に電解質塩として1M
LiClO4を添加した電解液を注入して試験電池3を
構成する。なお、この試験電池3の容量は1350mA
hとなる。
Example 3 Using the negative electrode plate manufactured in Example 1 and the positive electrode plate manufactured in Example 2, the negative electrode plate and the positive electrode plate were superposed and wound with a separator interposed therebetween. A cylindrical battery of 18650 (diameter: 18 mm, height: 65 mm) was manufactured by inserting the battery into a cylindrical container, and 30 parts by weight of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DE) were placed in the container.
C) 1M as an electrolyte salt in a mixed solvent consisting of 70 parts by weight
A test battery 3 is formed by injecting an electrolyte solution to which LiClO 4 has been added. The capacity of the test battery 3 was 1350 mA.
h.

【0063】この試験電池3を1350mAで4.1V
になるまで定電流で充電し、4.1Vで2時間定電圧充
電を行った後、1350mAの定電流で3Vになるまで
放電させるという充放電サイクルを繰り返すサイクル試
験を行うと、図3の実線Cで示すような実験結果が得ら
れた。
The test battery 3 was set to 4.1 V at 1350 mA.
When a cycle test is performed in which a charge / discharge cycle is repeated in which the battery is charged with a constant current until the voltage becomes constant and charged at 4.1 V for 2 hours and then discharged at a constant current of 1350 mA until the voltage becomes 3 V, the solid line in FIG. Experimental results as shown by C were obtained.

【0064】比較例1 結着剤としてポリビニリデンフルオライト(PVDF)
を用い、このPVDFとN−メチルピロリドンと黒鉛を
5:250:95の重量比で混合して負極用スラリーと
する。この負極用スラリーを銅箔よりなる金属集電体に
塗布した後、圧延し、加熱してN−メチルピロリドンを
除去して負電極板を得る。このようにして得られた負電
極板の電極面積が4cm2となるようにして作用極と
し、この作用極に対して充分大きな電気化学容量のリチ
ウム金属板を対極にするとともに同程度のリチウム金属
板を参照極として、単極セルを構成する。なお、電極面
積が4cm2の負電極板の容量は12.3mAhとな
る。
Comparative Example 1 Polyvinylidene fluorite (PVDF) as a binder
And the PVDF, N-methylpyrrolidone, and graphite are mixed at a weight ratio of 5: 250: 95 to prepare a slurry for a negative electrode. This negative electrode slurry is applied to a metal current collector made of copper foil, then rolled and heated to remove N-methylpyrrolidone to obtain a negative electrode plate. The negative electrode plate thus obtained has a working electrode with an electrode area of 4 cm 2, and a lithium metal plate having a sufficiently large electrochemical capacity with respect to this working electrode is used as a counter electrode, and a lithium metal plate of the same degree is used. A monopolar cell is constructed using the plate as a reference electrode. The capacity of a negative electrode plate having an electrode area of 4 cm 2 is 12.3 mAh.

【0065】この単極セルを容器内に収容し、この容器
内にエチレンカーボネート(EC)30重量部とジエチ
ルカーボネート(DEC)70重量部よりなる混合溶媒
に電解質塩として1MLiClO4を添加した電解液を
注入して試験電池4を構成する。
The monopolar cell is accommodated in a container, and an electrolyte solution in which 1 M LiClO 4 is added as an electrolyte salt to a mixed solvent composed of 30 parts by weight of ethylene carbonate (EC) and 70 parts by weight of diethyl carbonate (DEC) in the container. To form a test battery 4.

【0066】この試験電池4を0.4mAの定電流で1
Vになるまで充電した後、0.4mAの定電流で0.0
1Vになるまで放電させるという充放電サイクルを繰り
返すサイクル試験を行うと、図1の点線Dで示すような
実験結果が得られた。
The test battery 4 was charged at a constant current of 0.4 mA to 1
After charging until the voltage reaches V, a constant current of 0.4 mA
When a cycle test in which a charge / discharge cycle of discharging to 1 V was repeated was performed, an experimental result as shown by a dotted line D in FIG. 1 was obtained.

【0067】比較例2 結着剤としてポリビニリデンフルオライト(PVDF)
を用い、このPVDFとN−メチルピロリドンと正極合
剤(LiCoO2:ケッチェンブラック:グラファイト
=90:8:2(重量比))を5:110:100の重
量比で混合して正極用スラリーとする。この正極用スラ
リーをアルミニウム箔よりなる金属集電体に塗布した
後、圧延し、加熱してN−メチルピロリドンを除去して
正電極板を得る。
Comparative Example 2 Polyvinylidene fluorite (PVDF) as a binder
The slurry for the positive electrode was prepared by mixing the PVDF, N-methylpyrrolidone, and the positive electrode mixture (LiCoO 2 : Ketjen Black: Graphite = 90: 8: 2 (weight ratio)) at a weight ratio of 5: 110: 100. And This positive electrode slurry is applied to a metal current collector made of aluminum foil, and then rolled and heated to remove N-methylpyrrolidone to obtain a positive electrode plate.

【0068】このようにして得られた正電極板の電極面
積が4cm2となるようにして作用極とし、この作用極
に対して充分大きな電気化学容量のリチウム金属板を対
極にするとともに同程度のリチウム金属板を参照極とし
て、単極セルを構成する。なお、電極面積が4cm2
正電極板の容量は11.3mAhとなる。この単極セル
を容器内に収容し、この容器内にエチレンカーボネート
(EC)30重量部とジエチルカーボネート(DEC)
70重量部よりなる混合溶媒に電解質塩として1MLi
ClO4を添加した電解液を注入して試験電池5を構成
する。
The positive electrode plate thus obtained has a working electrode with an electrode area of 4 cm 2, and a lithium metal plate having a sufficiently large electrochemical capacity with respect to this working electrode is used as a counter electrode and at the same time. A single-pole cell is constructed using the lithium metal plate as a reference electrode. The capacity of the positive electrode plate having an electrode area of 4 cm 2 is 11.3 mAh. The monopolar cell is accommodated in a container, and 30 parts by weight of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are contained in the container.
1MLi as an electrolyte salt in a mixed solvent consisting of 70 parts by weight
The test battery 5 is constructed by injecting the electrolyte solution to which ClO 4 has been added.

【0069】この試験電池5を1mAの定電流で4.2
Vになるまで充電した後、1mAの定電流で3Vになる
まで放電させるという充放電サイクルを繰り返すサイク
ル試験を行うと、図2の点線Eで示すような実験結果が
得られた。
The test battery 5 was operated at a constant current of 1 mA for 4.2.
A charge / discharge cycle in which the battery was charged until the voltage reached V and then discharged at a constant current of 1 mA until the voltage reached 3 V was repeated. As a result, an experimental result as shown by a dotted line E in FIG. 2 was obtained.

【0070】比較例3 比較例1で作製した負電極板と比較例2で作製した正電
極板を用い、これらの負電極板および正電極板をセパレ
ータを介して重ね合わせて巻き取った後、円筒容器に挿
入して、18650(直径18mm、高さ65mm)の
円筒型電池を作製し、この容器内にエチレンカーボネー
ト(EC)30重量部とジエチルカーボネート(DE
C)70重量部よりなる混合溶媒に電解質塩として1M
LiClO4を添加した電解液を注入して試験電池6を
構成する。なお、この試験電池6の容量は1350mA
hとなる。
COMPARATIVE EXAMPLE 3 Using the negative electrode plate prepared in Comparative Example 1 and the positive electrode plate prepared in Comparative Example 2, the negative electrode plate and the positive electrode plate were superposed and wound via a separator. A cylindrical battery of 18650 (diameter: 18 mm, height: 65 mm) was manufactured by inserting the battery into a cylindrical container, and 30 parts by weight of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DE) were placed in the container.
C) 1M as an electrolyte salt in a mixed solvent consisting of 70 parts by weight
The test battery 6 is constructed by injecting the electrolyte solution to which LiClO 4 has been added. The capacity of the test battery 6 was 1350 mA.
h.

【0071】この試験電池6を1350mAで4.1V
になるまで定電流で充電し、4.1Vで2時間定電圧充
電を行った後、1350mAの定電流で3Vになるまで
放電させるという充放電サイクルを繰り返すサイクル試
験を行うと、図3の点線Fで示すような実験結果が得ら
れた。
The test battery 6 was set to 4.1 V at 1350 mA.
When a cycle test is performed in which a charge / discharge cycle is repeated in which the battery is charged at a constant current until the voltage becomes constant and is charged at 4.1 V for 2 hours and then discharged at a constant current of 1350 mA until the voltage becomes 3 V, the dotted line in FIG. Experimental results as indicated by F were obtained.

【0072】実験結果 図1においては、実施例1の試験電池1の放電容量の特
性Aは比較例1の試験電池4の放電容量の特性Dより優
れた特性を示していることが分かる。また、図2におい
ては、実施例2の試験電池2の放電容量の特性Bは比較
例2の試験電池5の放電容量の特性Eより優れた特性を
示していることが分かる。さらに、図3においては、実
施例3の試験電池3の放電容量の特性Cは比較例3の試
験電池6の放電容量の特性Fより優れた特性を示してい
ることが分かる。
Experimental Results In FIG. 1, it can be seen that the discharge capacity characteristic A of the test battery 1 of Example 1 is superior to the discharge capacity characteristic D of the test battery 4 of Comparative Example 1. Further, in FIG. 2, it can be seen that the discharge capacity characteristic B of the test battery 2 of Example 2 is superior to the discharge capacity characteristic E of the test battery 5 of Comparative Example 2. Further, in FIG. 3, it can be seen that the discharge capacity characteristic C of the test battery 3 of Example 3 is superior to the discharge capacity characteristic F of the test battery 6 of Comparative Example 3.

【0073】このように優れた特性となる理由は、各実
施例の各電極は本発明の反応性硬化型結着剤を用いてい
るため、活物質と電解液との反応が抑制されるととも
に、電極強度の向上、集電体への活物質の密着性向上に
起因して、活物質の充放電による電極の膨張、収縮に伴
う活物質の脱落、剥離が抑制されることによるものと考
えられる。
The reason why such excellent characteristics are obtained is that each electrode of each embodiment uses the reactive curable binder of the present invention, so that the reaction between the active material and the electrolytic solution is suppressed. It is thought that due to the improvement of the electrode strength and the improvement of the adhesion of the active material to the current collector, the fall and separation of the active material due to the expansion and contraction of the electrode due to charge and discharge of the active material are suppressed. Can be

【0074】なお、上述の実施形態においては、負極活
物質として炭素系活物質を用いるリチウム電池について
説明したが、本発明の反応硬化型結着剤は負極活物質と
して金属リチウムを用いるリチウム電池の正極活物質に
適用してよいことは明らかである。
In the above embodiment, a lithium battery using a carbon-based active material as the negative electrode active material has been described. However, the reactive curable binder of the present invention is a lithium battery using metal lithium as the negative electrode active material. Obviously, it can be applied to the positive electrode active material.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施例1および比較例1の充放電サ
イクル数に対する放電容量の特性を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing characteristics of discharge capacity with respect to the number of charge / discharge cycles in Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.

【図2】 本発明の実施例2および比較例2の充放電サ
イクル数に対する放電容量の特性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing characteristics of discharge capacity with respect to the number of charge / discharge cycles in Example 2 and Comparative Example 2 of the present invention.

【図3】 本発明の実施例3および比較例3の充放電サ
イクル数に対する放電容量の特性を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing characteristics of discharge capacity with respect to the number of charge / discharge cycles in Example 3 and Comparative Example 3 of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺司 和生 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Kazuo Terashi 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムイオンが挿入・脱離可能な活物
質を用いたリチウム電池であって、 前記活物質の結着材として水に均一に分散する反応硬化
型結着材を用いたことを特徴とするリチウム電池。
1. A lithium battery using an active material into which lithium ions can be inserted and desorbed, wherein a reaction-curable binder that is uniformly dispersed in water is used as a binder for the active material. Features lithium battery.
【請求項2】 前記水に均一に分散する反応硬化型結着
材としてポリオキシアルキレン成分を含有する化合物を
用いたことを特徴とする請求項1に記載のリチウム電
池。
2. The lithium battery according to claim 1, wherein a compound containing a polyoxyalkylene component is used as the reaction-curable binder that is uniformly dispersed in water.
【請求項3】 前記反応硬化型結着材は加熱することに
よりあるいは電磁波もしくは電子線を照射することによ
り硬化するポリオキシアルキレン成分を含有する化合物
であることを特徴とする請求項2に記載のリチウム電
池。
3. The reaction-curable binder according to claim 2, wherein the reaction-curable binder is a compound containing a polyoxyalkylene component which is cured by heating or irradiation with an electromagnetic wave or an electron beam. Lithium battery.
【請求項4】 前記ポリオキシアルキレン成分を含有す
る化合物は下記の構造式を有するジアクリレート系化合
物であることを特徴とする請求項2または請求項3に記
載のリチウム電池。 【化1】 ただし、R1、R2、R3はHか炭素数1〜6の低級アル
キル基を示し、X≧1且つY≧0またはX≧0且つY≧
1の条件を満足するもの。
4. The lithium battery according to claim 2, wherein the compound containing the polyoxyalkylene component is a diacrylate compound having the following structural formula. Embedded image Here, R 1 , R 2 and R 3 represent H or a lower alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and X ≧ 1 and Y ≧ 0 or X ≧ 0 and Y ≧
One that satisfies condition 1.
【請求項5】 前記ポリオキシアルキレン成分を含有す
る化合物は下記の構造式を有するモノアクリレート系化
合物であることを特徴とする請求項2または請求項3に
記載のリチウム電池。 【化2】 ただし、R1、R2、R3はHか炭素数1〜6の低級アル
キル基を示し、X≧1且つY≧0またはX≧0且つY≧
1の条件を満足するもの。
5. The lithium battery according to claim 2, wherein the compound containing the polyoxyalkylene component is a monoacrylate compound having the following structural formula. Embedded image Here, R 1 , R 2 and R 3 represent H or a lower alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and X ≧ 1 and Y ≧ 0 or X ≧ 0 and Y ≧
One that satisfies condition 1.
【請求項6】 前記ポリオキシアルキレン成分を含有す
る化合物は下記の構造式を有するトリアクリレート系化
合物であることを特徴とする請求項2または請求項3に
記載のリチウム電池。 【化3】 ただし、R1、R2、R3、R4、R5、R6はHか炭素数1
〜6の低級アルキル基を示し、A≧1且つB,C,D,
E,F≧0またはB≧1且つA,C,D,E,F≧0ま
たはC≧1且つA,B,D,E,F≧0またはD≧1且
つA,B,C,E,F≧0またはE≧1且つA,B,
C,D,F≧0またはF≧1且つA,B,C,D,E≧
0の条件を満足するもの。
6. The lithium battery according to claim 2, wherein the compound containing the polyoxyalkylene component is a triacrylate compound having the following structural formula. Embedded image However, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are H or 1 carbon atoms.
~ 6 lower alkyl groups, A ≧ 1 and B, C, D,
E, F ≧ 0 or B ≧ 1 and A, C, D, E, F ≧ 0 or C ≧ 1 and A, B, D, E, F ≧ 0 or D ≧ 1 and A, B, C, E, F ≧ 0 or E ≧ 1 and A, B,
C, D, F ≧ 0 or F ≧ 1 and A, B, C, D, E ≧
Those satisfying the condition of 0.
【請求項7】 前記活物質が正極活物質の場合はLiC
oO2、LiNiO2、LiCoXNi(1-X)2から選択
した少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項
1から請求項6のいずれかに記載のリチウム電池。
7. When the active material is a positive electrode active material, LiC
oO 2, LiNiO 2, LiCo X Ni (1-X) lithium battery according to any one of claims 1 to claim 6, characterized in that it contains at least one selected from O 2.
【請求項8】 前記活物質が負極活物質の場合は炭素材
料であることを特徴とする請求項1から請求項7のいず
れかに記載のリチウム電池。
8. The lithium battery according to claim 1, wherein the active material is a carbon material when the active material is a negative electrode active material.
【請求項9】 リチウムイオンが挿入・脱離可能な活物
質を用いたリチウム電池の製造方法であって、 前記活物質と、水に均一に分散する反応硬化型結着剤
と、水とを混合してスラリーあるいはペーストとする混
合工程と、 前記スラリーあるいはペーストを金属集電体に塗布する
塗布工程と、 前記金属集電体に塗布されたスラリーあるいはペースト
中の前記反応硬化型結着剤を硬化させる硬化工程とを有
することを特徴とするリチウム電池の製造方法。
9. A method for producing a lithium battery using an active material into which lithium ions can be inserted and desorbed, wherein the active material, a reaction-curing binder uniformly dispersed in water, and water are used. A mixing step of mixing to form a slurry or paste; an application step of applying the slurry or paste to a metal current collector; and a reaction curing type binder in the slurry or paste applied to the metal current collector. And a curing step of curing the lithium battery.
【請求項10】 前記硬化工程は不活性の雰囲気中で加
熱あるいは電磁波もしくは電子線を照射することにより
前記反応硬化型結着剤を硬化させる工程であることを特
徴とする請求項9に記載のリチウム電池の製造方法。
10. The method according to claim 9, wherein the curing step is a step of curing the reactive curable binder by heating or irradiating an electromagnetic wave or an electron beam in an inert atmosphere. Manufacturing method of lithium battery.
【請求項11】 前記反応硬化型結着剤は請求項2から
請求項6に記載のいずれかのポリオキシアルキレン成分
を含有する化合物から選択したことを特徴とする請求項
9または請求項10に記載のリチウム電池の製造方法。
11. The method according to claim 9, wherein the reaction-curable binder is selected from the compounds containing any of the polyoxyalkylene components according to any one of claims 2 to 6. A method for producing the lithium battery according to the above.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001256980A (en) * 2000-03-09 2001-09-21 Nippon Zeon Co Ltd Binder for lithium ion secondary battery electrode and its utlization
JP2005332809A (en) * 2004-04-19 2005-12-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lithium-ion secondary battery and its manufacturing method

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