JPH11204108A - 非水電解液二次電池用正極板の製造法 - Google Patents
非水電解液二次電池用正極板の製造法Info
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- JPH11204108A JPH11204108A JP10007286A JP728698A JPH11204108A JP H11204108 A JPH11204108 A JP H11204108A JP 10007286 A JP10007286 A JP 10007286A JP 728698 A JP728698 A JP 728698A JP H11204108 A JPH11204108 A JP H11204108A
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
時の集電体の腐食と塗着後乾燥時の極板表面の亀裂を軽
減することを課題とする。 【解決手段】 正極活物質と正極活物質仕込み体積10
0に対して、体積比10〜120の炭酸ガスを密閉され
たミキサー内で乾式混合して、正極活物質中のアルカリ
成分を中和した後、増粘剤と結着剤を添加して練合した
ペーストを集電体表面に塗着,乾燥して正極板を作製す
る。これにより、ペーストのpHを効率的に下げること
ができ、集電体の腐食、および塗着,乾燥時の極板表面
の亀裂が軽減されるため塗着性が増し、集電特性が向上
した非水電解液二次電池用正極板を実現する。
Description
池用正極板の製造法に関するものである。
コードレス化が急速に進んでいる。現在、これら電子機
器の駆動用電源としての役割を、ニッケル−カドミウム
電池,ニッケル−水素電池または密閉型小型鉛蓄電池が
担っているが、ポータブル化,コードレス化が進展し、
定着するにしたがい、駆動用電源となる二次電池の高エ
ネルギー密度化,小型軽量化の要望が強くなっている。
また、近年は小型のパソコン,通信機器等に代表される
ように急速な市場の拡大に伴って高率充放電が可能な電
池が要望されている。
すリチウムコバルト複合酸化物、例えばLiCoO2 を
正極活物質に用いてリチウムイオンの挿入,離脱を利用
した非水電解液二次電池が注目されている(例えば特開
昭63−59507号公報参照)。
にするため、例えば正極板と負極板をセパレータを間に
介在して巻回したスパイラル構造とすることにより、電
極面積をできるだけ大きくする工夫がなされている。
すと、特開平8−69791号公報に示されている方法
では、正極活物質と増粘剤を練合して作製したペースト
中のアルカリ成分を炭酸ガスでpH7〜11に中和させ
た後、そのペーストを集電体表面に塗着し、乾燥後圧延
して正極板としている。また、ペーストをpH7〜11
にする理由として、強アルカリのペーストを集電体のア
ルミニウム箔に塗着すると、アルミニウム箔が腐食さ
れ、箔と活物質との界面で水素ガスが発生し、活物質が
箔から脱落したり、あるいは浮き上がったりして塗着工
程の歩留まりを低下させるためである。
導電剤,結着剤,増粘剤を練合して、ペーストとした後
に、炭酸ガスを注入してペーストをバブリングして中和
すると、pH7〜11の範囲にするまで多量の炭酸ガス
を要し処理時間も長くなる。また、効率的に中和を行う
ためにペースト中に炭酸ガスをバブリングしていること
から、ペースト中に泡が巻き込み、塗着乾燥後の極板表
面に亀裂が発生し、塗着工程の歩留まりを低下させてい
る。また、亀裂が発生すると、集電体のアルミニウム箔
の表面が露出して電池容量の低下,インピーダンスの上
昇等による電池特性劣化を生じる。
チウム化合物を活物質とする非水電解液二次電池の適切
な正極板の製造法を提供することを目的としている。
本発明は、強アルカリに対し腐食性を有する金属箔を集
電体とし、その表面にリチウム複合酸化物を主成分とす
る活物質層を形成した非水電解液二次電池用正極板の製
造法において、前記正極板はペーストを作製する前に正
極活物質のアルカリ成分を中和して増粘剤や結着剤との
練合により作製したペーストを集電体表面に塗着し乾燥
することとしたものである。
明を請求項2ないし4に記載した手段により実施できる
ものである。すなわち請求項2記載のように正極活物質
に炭酸ガスを吸収させることとし、請求項3記載のよう
に密閉されたミキサー内で正極活物質と炭酸ガスを注入
して乾式混合を行い、正極活物質のアルカリ成分を中和
し、その後、増粘剤を添加して練合すことにより、効率
的に中和されて作製されたペーストを集電体表面に塗着
し、乾燥時の亀裂の発生を防ぐことができる。また、請
求項4記載のように正極活物質の仕込み体積100に対
して炭酸ガスを体積比で10〜120とするとよい。こ
れらの手段によって集電体が露出することがなくなり、
正極板の歩留まりが向上する。また、集電体露出がない
ため導電性,電池特性も向上する非水電解液二次電池用
正極板が実現できるものである。
る。
円筒形非水電解液二次電池の縦断面を示す。図1におい
て1は耐有機電解液性のステンレス鋼板を加工した電池
ケース、2は安全弁を設けた封口板、3は絶縁パッキン
グを示す。4は極板群であり、これは正極板5および負
極板6がセパレータ7を介して複数回渦巻状に巻回され
ている。そして正極板5からは正極リード5aが引き出
されて封口板2に接続され、負極板6からは負極リード
6aが引き出されて電池ケース1の底部に接続されてい
る。8は絶縁リングで極板群4の上下部にそれぞれ設け
られている。
いて詳しく説明する。正極板5は活物質であるLiCo
O2 の粉末100重量部に、アセチレンブラック3重量
部を混合し、これをカルボキシメチルセルロースの水溶
液およびフッ素樹脂系結着剤の固形分7重量部に希釈さ
せてペースト状にした。そして、このペーストをアルミ
ニウム箔の両面に塗着し、乾燥後ロールプレス機によっ
て0.1mmに圧延し、幅35mm,長さ250mmに
切り出して正極板5とした。
素粉末100重量部にフッ素樹脂系結着剤10重量部を
混合し、これをカルボキシメチルセルロースの水溶液に
懸濁させてペースト状にした。そして、このペーストを
厚さ0.015mmの銅箔の表面に塗着し乾燥後0.2
mmに圧延し、幅37mm,長さ280mmの大きさに
切り出して負極板6とした。
極リード5a,負極リード6aを取り付け、セパレータ
7を介して渦巻状に巻回し直径13.8mm,高さ50
mmの電池ケース1内に収納した。
等容積混合溶媒に、六フッ化リン酸リチウム1モル/リ
ットルの割合で溶解したものを用い、その所定量を極板
群4に注入した後、電池を密封口し、試験電池とした。
る。図2に示すような密閉された万能混合撹拌機の炭酸
ガス注入口9より、純度99.9%の炭酸ガスをLiC
oO 2 の粉末の体積100に対して体積で15を先に注
入し、その後LiCoO2 100重量部を正極活物質投
入口10より、アセチレンブラック3重量部を導電剤投
入口11より、それぞれ投入後、乾式混合を1分間行
い、LiCoO2 のアルカリ成分を中和させた後、カル
ボキシメチルセルロースの水溶液を増粘剤投入口12よ
り、フッ素樹脂系ディスパージョン結着剤を結着剤投入
口13より投入する。なおカルボキシメチルセルロース
の水溶液でフッ素樹脂系ディスパージョン固形分7重量
部を希釈する。そしてその希釈液で混合物を撹拌翼14
により練合してペーストを作製した。次いでこのペース
トを厚さ0.02mmのアルミニウム箔の両面に塗着し
乾燥させた。
0.17mmの厚みになるまで圧延し、幅35mm,長
さ250mmに切り出して正極板を作製した。同様にし
て、炭酸ガスの注入量をLiCoO2 投入体積100に
対して、0,5,10,20,30,50,120をそ
れぞれ注入して各ペーストを用いる以外は上記と同様の
方法によりそれぞれ正極板を作製した。また、正極活物
質層の塗着性をアルミニウム箔に塗着した正極合剤1c
m3 あたりの重量(以後塗着密度という)で評価し、こ
れを次のような方法で測定した。
して、その重量,厚みを測定する。切り出した正極板に
含まれるアルミニウム箔の比重,切り出し面積,厚みよ
り計算し、測定重量からこれを差し引き正極合剤重量と
する。また、正極板の体積からアルミニウム箔の体積を
差し引き、合剤体積を算出する。そして、これより合剤
1cm3 あたりの重量を計算し、塗着密度とした。
との関連、および従来例と本発明の実施例についてそれ
ぞれ炭酸ガス量をLiCoO2 投入体積に対して、0,
5,50,120として作製したペーストのpHを図3
に示した。なお、従来例は、LiCoO2 ,アセチレン
ブラック,カルボキシメチルセルロース,フッ素樹脂系
ディスパージョン結着剤を練合してペーストとした後、
撹拌しながら炭酸ガスを注入した。
と正極活物質を乾式混合して正極活物質のアルカリ成分
を中和させた方が、従来例より少ない炭酸ガス量で、効
率的に練合したペーストのpHを下げることができる。
る程、塗着されたアルミニウム箔が腐食されて、このア
ルミニウム箔と活物質層との界面で水素ガスが発生し、
それによって活物質の浮き上がりが生じる。その結果、
活物質層の見掛け体積が増加し、単位体積あたりの重量
が減少する。このように塗着性が低下すると、塗着密度
は減少することになる。
と炭酸ガス量との関連、および従来例により作製した塗
着密度を図4に示す。炭酸ガス量を増量する程、練合後
のペーストのpHが低下し、中性に寄るにしたがって塗
着密度が上昇し、塗着性の向上が認められる。また、従
来例の塗着密度は、1.8g/cm2 が限度となった。
極板表面に亀裂もほとんど発見されなかったことから、
塗着工程の製造歩留まりも向上する。
用いた本発明の実施例の電池と従来例により作製した電
池のインピーダンスと炭酸ガス注入比の関係を図5に示
す。図5より明らかなように本発明の実施例により作製
した電池は、インピーダンスが低下している。これは、
集電体のアルミニウム箔のアルカリ腐食が軽減されるこ
とと、塗着,乾燥後の極板表面の亀裂が生じないことに
より、電極としての集電特性および電導性が向上したた
めである。
質としたLiCoO2 を用いたが、LiNiO2 やLi
Mn2O4 ,LiNb2O5 を用いても同様の効果が得ら
れる。
筒形電池を用いて評価を行ったが、角形等、電池形状が
異なっても同様の効果が得られる。
極に炭素質材料を用いたが、リチウム金属やリチウム合
金を負極として用いても同様の効果が得られる。
電解質として六フッ化リン酸リチウムを使用したが、他
のリチウム含有塩、例えば過塩素酸リチウム,四フッ化
ホウ酸リチウム,トリフルオロメタンスルホン酸リチウ
ム,六フッ化ヒ酸リチウム等でも同様の効果が得られ
た。
解液に炭酸エチレンと炭酸ジエチルの混合溶媒を用いた
が、他の非水溶媒、例えばプロピレンカーボネート等の
環状エステル,テトラヒドロフラン等の環状エーテル,
ジメトキシエタン等の鎖状エステル等の非水溶媒や、こ
れらの多元系混合溶媒を用いても同様の効果が得られ
た。
よれば、正極板の製造法において、正極活物質であるリ
チウム複合酸化物中のアルカリ成分を中和した後、また
は中和しつつ、増粘剤を加えて練合してペーストにする
ことにより、効率的にペーストのpHを下げることがで
きる。また、pHが下がるとペーストを集電体表面へ塗
着する際に発生する集電体の腐食を防ぐことができる。
このため集電体と活物質との間での水素ガスの発生がな
くなり、活物質の集電体からの脱落あるいは浮き上がり
が生じないためペーストの塗着性が向上する。さらに、
乾燥後の極板表面の亀裂が発生しないため、正極板の製
造歩留まりを向上させることができる。また、集電体と
活物質層との界面に不導体層が形成されなくなるため、
電導性,電池特性も向上する。
た円筒形非水電解液二次電池の縦断面図
断面図
ス注入量とペーストのpHとの関係を示す図
ス注入量と塗着密度との関係を示す図
ス量と電池の内部インピーダンスとの関係を示す図
Claims (4)
- 【請求項1】 正極活物質であるリチウム複合酸化物の
アルカリ成分を中和する中和工程と、前記正極活物質に
増粘剤と結着剤を加えて練合してペーストを作製する練
合工程と、前記練合工程で作製したペーストを正極集電
体となるアルミニウム箔表面に塗着,乾燥して正極活物
質層を形成させる形成工程とを有することを特徴とする
非水電解液二次電池用正極板の製造法。 - 【請求項2】 中和工程は正極活物質に炭酸ガスを吸収
させる工程としたことを特徴とする請求項1記載の非水
電解液二次電池用正極板の製造法。 - 【請求項3】 密閉されたミキサー内にて炭酸ガスと正
極活物質を投入し、乾式にて混合を行い、正極活物質の
アルカリ成分を中和することを特徴とする請求項2記載
の非水電解液二次電池用正極板の製造法。 - 【請求項4】 正極活物質の仕込み体積100に対し
て、炭酸ガスを体積比で10〜120として正極活物質
中のアルカリ成分を中和することを特徴とする請求項2
記載の非水電解液二次電池用正極板の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10007286A JPH11204108A (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | 非水電解液二次電池用正極板の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10007286A JPH11204108A (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | 非水電解液二次電池用正極板の製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11204108A true JPH11204108A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11661803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10007286A Pending JPH11204108A (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | 非水電解液二次電池用正極板の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11204108A (ja) |
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