JPH11214010A - リチウムイオン二次電池用負極及びその製造方法 - Google Patents

リチウムイオン二次電池用負極及びその製造方法

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JPH11214010A
JPH11214010A JP10025093A JP2509398A JPH11214010A JP H11214010 A JPH11214010 A JP H11214010A JP 10025093 A JP10025093 A JP 10025093A JP 2509398 A JP2509398 A JP 2509398A JP H11214010 A JPH11214010 A JP H11214010A
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JP
Japan
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plating
electrode support
lithium ion
electrode
holder
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JP10025093A
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English (en)
Inventor
Konosuke Ikeda
宏之助 池田
Hiroshi Uotani
鴻 魚谷
Taichi Nakamura
太一 仲村
Jiro Okuda
二朗 奥田
Atsuaki Ishimaru
篤朗 石丸
Toru Murakami
透 村上
Katsuhisa Tanabe
克久 田辺
Yoshiji Saijo
義司 西條
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.)
C Uyemura and Co Ltd
Original Assignee
C Uyemura and Co Ltd
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Publication date
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    • 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

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 電極支持体上にリチウムイオン保持材を
担持させてなるリチウムイオン二次電池用負極におい
て、上記保持材が金属めっきが施されたものであること
を特徴とするリチウムイオン二次電池用負極。 【効果】 本発明によれば、リチウムイオン保持材の表
面及び層間や粒間の電気抵抗が低下し、このため電池の
充電時の過電圧がなくなる一方、放電時の過電圧による
電圧低下がなくなり、電池の充電、放電特性が向上し、
電池エネルギーの有効利用を計ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池用負極及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
リチウム(Li)イオン二次電池の負極は、電極支持体
に炭素材、無機酸化物等のLiイオン保持材を担持させ
ることにより製造していた。
【0003】しかしながら、このようなLiイオン保持
材に使用する炭素材及び無機酸化物などの導電性は、金
属と比較して良好ではなく、このため、Liイオン保持
材の表面、層間で使用時に過電圧が生じ、電池電圧が低
下し、電池容量が小さくなり、電池エネルギーの有効利
用が計れないという問題があった。その上、過電圧の発
生による発熱に由来した電池の安全性にも問題があっ
た。
【0004】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、導電性が良好で、十分な電池容量を有し、電池エネ
ルギーの有効利用を計ることができると共に、安全性が
高いLiイオン二次電池用負極及びその製造方法を提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、Liイオン二次電池の負極のLiイオン保持材を銅
めっき、ニッケルめっきなどの金属めっき処理すること
が有効であり、これにより電極表面及び層間や粒間の電
気抵抗を効果的に低下させることができ、電池の充電時
の過電圧をなくす一方、放電時の過電圧による電池電圧
(電気出力)の低下をなくし、電池の充電、放電特性が
飛躍的に向上し、電池エネルギーの有効利用を計れるこ
とを見出し、本発明を完成したものである。
【0006】即ち、本発明は、(1)電極支持体上にリ
チウムイオン保持材を担持させてなるリチウムイオン二
次電池用負極において、上記保持材が金属めっきが施さ
れたものであることを特徴とするリチウムイオン二次電
池用負極、(2)電極支持体上にリチウムイオン保持材
を担持させてなるリチウムイオン二次電池用負極の製造
方法において、電極支持体上にリチウムイオン保持材を
保持させた後、この保持材が担持された電極支持体を金
属めっき処理することを特徴とするリチウムイオン二次
電池用負極の製造方法、(3)電極支持体上にリチウム
イオン保持材を担持させてなるリチウムイオン二次電池
用負極の製造方法において、リチウムイオン保持材を金
属めっき処理した後、この保持材を電極支持体に担持さ
せることを特徴とするリチウムイオン二次電池用負極の
製造方法を提供する。
【0007】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のリチウムイオン二次電池用負極は、電極支持体
上に、金属めっきが施されたリチウムイオン保持材が担
持されているものである。
【0008】この場合、電極支持体としては、銅箔、銅
やニッケル等のめっき層が形成された金属板、プラスチ
ックフィルム、三次元網状のプラスチック多孔体などの
公知のものを使用することができる。
【0009】また、リチウムイオン保持体としては、黒
鉛、カーボンファイバー、コークス等の炭素材、公知の
固体状炭化水素、SiO2,SnO2,遷移金属窒素化合
物等の無機酸化物、硫化物、窒化物など、公知のリチウ
ムイオン保持体を使用することができる。この場合、こ
れら保持体は通常粉粒体として用いられ、その大きさに
特に制限はないが、平均粒径0.1〜100μm、特に
5〜50μm程度のものが好適に使用される。
【0010】上記保持体を電極支持体に担持させる方法
も公知の方法を採用し得、通常ポリビニリデンフルオラ
イドやポリテトラフルオロエチレン等のバインダーをN
−メチルピロリドン等の溶剤に溶解させると共に、この
溶液に保持体を分散してスラリーとし、これを電極支持
体に塗布し、次いで溶剤を除去して乾燥する等の方法に
よることができる。
【0011】本発明のリチウムイオン二次電池用負極の
製造方法においては、(i)上記のように保持体が分散
したバインダー溶液を電極支持体に塗布し、乾燥して電
極支持体上に保持体層を形成するなどの方法で電極支持
体に保持体を担持させた後、この保持体を担持した電極
支持体を金属めっき処理する方法、或いは、(ii)予
め保持体を金属めっき処理した後、この金属めっき処理
した保持体を、上記のようなバインダー溶液に分散さ
せ、これを電極支持体に塗布し、乾燥するなどにより電
極支持体に担持させる方法を採用することができる。
【0012】この場合、(i)の方法では、保持体のみ
でなく、めっき法によっては、保持体が分散しているバ
インダー母相、更に場合によっては電極支持体にも金属
めっき皮膜が形成され得るが、この点は全く差し支えな
い。また、この方法は、バインダー母相より露頭してい
る保持体表面部のみにめっきが施されるが、この点も全
く支障がない。
【0013】また、(ii)の方法は、保持体全体にめ
っきが施され、これが上記のように電極支持体に担持さ
れるものである。
【0014】ここで、金属めっき処理としては、銅めっ
き、ニッケルめっき、更にはコバルトめっき、貴金属め
っきなどとすることができ、これらの合金めっきでもよ
い。
【0015】めっき法としては、電気めっき、無電解め
っき等の湿式めっき法のほか、乾式めっき法を採用する
ことができる。電気めっきや無電解めっきの場合、その
めっき液としては公知のめっき液が使用し得、例えば硫
酸銅めっき液等の公知の電気銅めっき液や、ワットタイ
プ、スルファミン酸タイプ等の公知の電気ニッケルめっ
き液を用いることができる。また、無電解めっき液の場
合、公知の無電解銅めっき液、次亜りん酸塩やアミンボ
ランを還元剤とする無電解Ni−Pめっき液、無電解N
i−Bめっき液を用いることができる。
【0016】乾式表面処理の場合は、公知の方法を採用
することができ、例えば真空蒸着法、スパッタリング
法、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法、イ
オン注入法などのPVD法、各CVD法が使用でき、特
にアーク式イオンプレーティング法が好適である。
【0017】なお、電気めっきや乾式めっきの場合は、
通常、保持材表面にそのままめっきできるが、無電解め
っきの場合には、金属パラジウム核などの触媒金属を常
法に従って付着させることが必要な場合がある。
【0018】めっき膜厚については、特に限定はない
が、保持材をピンホールのない状態に完全にめっき膜で
被覆することは好ましくない。即ち、保持体がピンホー
ルのない状態で完全にめっき膜が被覆されると、リチウ
ムイオンが保持材に出入りし得なくなり、従って保持材
としての機能が低下する。それ故、リチウムイオンが保
持材に出入りするのを妨害せず、リチウムイオンの出入
り速度が大きく低下しない程度に被覆することが好まし
い。この点で、めっき膜厚は0.01〜5μm、特に
0.05〜1μm程度がよい。薄すぎると、本発明の目
的とする電気抵抗の低下効果が少なく、厚すぎるとピン
ホールが少なくなり、リチウムイオンの出入りに弊害が
起こるおそれがある。
【0019】一般的には、保持材がめっきによって金属
色に変わる1μm以下程度の薄膜で抵抗の低下効果があ
り、めっき皮膜には多数の微小孔(ピンホール)が認め
られるが、導通は著しくよくなる。
【0020】即ち、上記非常に薄いめっき皮膜であって
も電気抵抗が大幅に低下し、導電性が十分向上すると共
に、このような不完全な表面処理であるために、Liイ
オンがLiイオン保持材に出入りするのを妨害すること
なく、Liイオンの出入り速度を十分に確保することが
でき、これらが相俟って、電池の充電時の過電圧をなく
す一方、電池の放電時の過電圧による電池電圧(電気出
力)の低下をなくし、電池の充電、放電特性を飛躍的に
向上させることができるものである。
【0021】本発明のLiイオン二次電池用負極の電極
の形態としては、プレート状、ブロック状、プレート状
の電極をスパイラル状に巻回した電極等、電池の形状等
に応じて種々の形態とすることができる。
【0022】上記Liイオン二次電池用負極を用いてL
iイオン二次電池を構成する場合、正極には公知のもの
を採用することができ、これら正負極間にセパレーター
を介在させるなどの公知の方法により電池に組み上げる
ことができる。
【0023】本発明の負極を用いたLiイオン二次電池
は、導電性が良好で、十分な電池容量を有し、電池エネ
ルギーを有効利用を計ることができると共に、過電圧が
生じないので安全性の面でも優れたものである。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、リチウムイオン保持材
の表面及び層間や粒間の電気抵抗が低下し、このため電
池の充電時の過電圧がなくなる一方、放電時の過電圧に
よる電圧低下がなくなり、電池の充電、放電特性が向上
し、電池エネルギーの有効利用を計ることができる。
【0025】そして、導通性、熱電導性向上により、電
極の厚みを厚くでき、Liイオンの保持容量を上げるこ
とが可能となり、このように電極の厚みを厚くすること
によって電極の長さを短くでき、Liイオン保持材の塗
装作業が軽減化される。
【0026】従って、本発明によれば、導電性が良好
で、十分な電池容量を有し、安全性が高くなるという電
池特性の向上と作業性の向上とを併せ達成することがで
きるものである。
【0027】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが本発明は下記実施例に制限されるもので
はない。
【0028】[実施例1]厚さ20μmの銅箔の両面
に、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)をバイン
ダーとして用い、N−メチルピロリドンを溶剤として、
市販のLiイオン二次電池用天然黒鉛を濃度37重量%
で分散したスラリーを厚さ約100μmとなるように塗
布し、風乾した。
【0029】この風乾した試料に公知の硫酸銅めっき浴
から、陰極電流密度(見かけの面積による;真の表面積
でなく単に銅箔の縦横の寸法から算出した面積)2A/
dm2で1分間、室温下に、約0.4μmの銅めっきを
行った。
【0030】得られた試料から一定寸法を切り出し、3
Aまでの直流を流し、銅めっきの有無による電圧を測定
した。結果は、銅めっきを施したものは、銅めっきを施
さなかったものの約1/5の電圧となり、このように非
常に薄い銅めっきを施しても電圧は著しく低下すること
が確認できた。
【0031】[実施例2]実施例1の硫酸銅めっき浴の
代わりに公知のワット型浴を50℃で用いた以外は実施
例1と同様にして、約0.4μmのNiめっきを施し
た。
【0032】得られた試料について実施例1と同様に電
圧を測定した。結果は、Niめっきを施したものは、N
iめっきを施さなかったものの約1/5の電圧であり、
実施例1と同様であった。
【0033】[実施例3]実施例1で用いた黒鉛に予
め、実施例1と同じ硫酸銅めっき浴を用いて、約0.5
μmの銅めっきを施した。これを風乾後、実施例1と同
様に銅箔上に塗布し、風乾した。
【0034】得られた試料について実施例1と同様に電
圧を測定した。結果は、銅めっきを施したものは、銅め
っきを施さないものの約1/10の電圧であった。
【0035】次に、実施例1〜3で得られたLiイオン
二次電池用負極を用い、公知の方法でLiイオン二次電
池を構成した。得られたLiイオン二次電池、及び比較
例として従来の市販Liイオン二次電池(金属めっきを
施していない保持材を使用)について、放電電気容量及
び電気出力を測定した。結果を表1に示す。なお、結果
は比較例の電池を100%として評価した。
【0036】
【表1】
【0037】表1の結果から明らかなように、本発明の
Liイオン二次電池用負極を用いたLiイオン二次電池
は、従来の電池に比べて優れた放電電気容量及び電気出
力を有することが確認できた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 二朗 大阪府枚方市出口1丁目5番1号 上村工 業株式会社中央研究所内 (72)発明者 石丸 篤朗 大阪府枚方市出口1丁目5番1号 上村工 業株式会社中央研究所内 (72)発明者 村上 透 大阪府枚方市出口1丁目5番1号 上村工 業株式会社中央研究所内 (72)発明者 田辺 克久 大阪府枚方市出口1丁目5番1号 上村工 業株式会社中央研究所内 (72)発明者 西條 義司 大阪府枚方市出口1丁目5番1号 上村工 業株式会社中央研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極支持体上にリチウムイオン保持材を
    担持させてなるリチウムイオン二次電池用負極におい
    て、上記保持材が金属めっきが施されたものであること
    を特徴とするリチウムイオン二次電池用負極。
  2. 【請求項2】 電極支持体上にリチウムイオン保持材を
    担持させてなるリチウムイオン二次電池用負極の製造方
    法において、電極支持体上にリチウムイオン保持材を担
    持させた後、この保持材が担持された電極支持体を金属
    めっき処理することを特徴とするリチウムイオン二次電
    池用負極の製造方法。
  3. 【請求項3】 電極支持体上にリチウムイオン保持材を
    担持させてなるリチウムイオン二次電池用負極の製造方
    法において、リチウムイオン保持材を金属めっき処理し
    た後、この保持材を電極支持体に担持させることを特徴
    とするリチウムイオン二次電池用負極の製造方法。
JP10025093A 1998-01-22 1998-01-22 リチウムイオン二次電池用負極及びその製造方法 Pending JPH11214010A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7258950B2 (en) 2000-09-20 2007-08-21 Sanyo Electric Co., Ltd. Electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7258950B2 (en) 2000-09-20 2007-08-21 Sanyo Electric Co., Ltd. Electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery

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