JPH11329440A - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte secondary battery

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Publication number
JPH11329440A
JPH11329440A JP10129213A JP12921398A JPH11329440A JP H11329440 A JPH11329440 A JP H11329440A JP 10129213 A JP10129213 A JP 10129213A JP 12921398 A JP12921398 A JP 12921398A JP H11329440 A JPH11329440 A JP H11329440A
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JP
Japan
Prior art keywords
core
shell
secondary battery
electrolyte secondary
organic solvent
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10129213A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayoshi Mori
隆貴 森
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH11329440A publication Critical patent/JPH11329440A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a non-aqueous electrolyte secondary battery which is excellent in characteristics of both an initial capacity and a capacity after the passage of cycles, by enabling adhesion to be secured to a collector or the like without damaging conductivity of a lithium ion. SOLUTION: A core/shell combined fine grain, having both a core part made of fluorocarbon polymer which is insoluble in organic solvent, and a shell part made of a polymer which is soluble or swells in organic solvent, and polyimide, for example, polysulfone polyimide which dissolves in common organic solvent with the shell part of the core/shell combined fine grain, are used as binders of a positive electrode 2 and a negative electrode 4. A mean grain size of the core/shell combined fine grain is 0.05-1 μm, and the weight ratio of the core part to the shell part is 98:2 to 50:50.

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、非水電解液二次電
池に関するものであり、特に、正極あるいは負極の結着
剤の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to an improvement in a binder for a positive electrode or a negative electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子技術の進歩により電子機器の
高性能化、ポータブル化、コードレス化が急速に進んで
いる。これにつれて、これら携帯用電子機器の供給電源
として使用される電池についても、小型化、軽量化、高
エネルギー密度化がますます要求されるようになってい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, with the advance of electronic technology, high performance, portable and cordless electronic devices have been rapidly advanced. Accordingly, batteries used as a power supply for these portable electronic devices are also required to be smaller, lighter, and have higher energy density.

【0003】このような状況下において、非水電解液二
次電池、特にリチウムイオン二次電池は、高い電圧を有
し、高エネルギー密度であることに加え、自己放電も少
なく、メモリー効果もないといった特徴を有し、更に、
高い安全性を有する電池であることから、各方面で盛ん
に研究されている。
Under such circumstances, non-aqueous electrolyte secondary batteries, especially lithium ion secondary batteries, have high voltage, high energy density, low self-discharge, and no memory effect. It has features such as,
Since the battery has high safety, it has been actively studied in various fields.

【0004】これらのリチウムイオン二次電池を製造す
る際の正極活物質としては、多くのリチウム遷移金属複
合酸化物が検討されており、良好な性能が得られるよう
になってきている。
As a positive electrode active material for producing these lithium ion secondary batteries, many lithium transition metal composite oxides have been studied, and good performance has been obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のリチ
ウムイオン二次電池の作製に際しては、正極活物質や負
極活物質を所定の形状、例えばシート状に加工する必要
があり、結着剤の使用が不可欠である。
When the above-described lithium ion secondary battery is manufactured, it is necessary to process the positive electrode active material and the negative electrode active material into a predetermined shape, for example, a sheet shape. Is essential.

【0006】例えば、リチウム遷移金属複合酸化物同士
を結着させ、なおかつ集電体として使用されるアルミニ
ウム等に接着させることを目的として、従来、特開平4
−249860号公報に記載されるように、LiCoO
2 のようなリチウム遷移金属複合酸化物とグラファイト
からなる正極、および炭素質材料からなる負極のそれぞ
れにポリフッ化ビニリデン(PVdF)のN−メチルピ
ロリドン溶液を混合してシート状に加工している。この
場合、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)が結着剤であ
る。
For example, in order to bind lithium transition metal composite oxides to each other and to adhere them to aluminum or the like used as a current collector, Japanese Patent Laid-Open Publication No.
As described in US Pat.
An N-methylpyrrolidone solution of polyvinylidene fluoride (PVdF) is mixed with each of a positive electrode made of graphite and a lithium transition metal composite oxide as in 2 , and a negative electrode made of a carbonaceous material, and processed into a sheet. In this case, polyvinylidene fluoride (PVdF) is the binder.

【0007】また、国際公開番号WO96/12764
公報には、フィブリル形成性のポリテトラフルオロエチ
レンを芯部とし、非フィブリル形成性のポリマーを殻部
とする平均粒径0.05〜1μmの芯−殻複合微粒子を
結着剤として含む電池の例があり、さらに、特開平8−
106897号公報には、第一バインダーとしてポリテ
トラフルオロエチレン(PTFE)を、第二バインダー
としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を使用した例
が記載されている。
[0007] International Publication No. WO 96/12764
The publication discloses a battery comprising, as a binder, core-shell composite fine particles having an average particle size of 0.05 to 1 μm having a fibril-forming polytetrafluoroethylene as a core and a non-fibril-forming polymer as a shell. There is an example.
Japanese Patent No. 106897 describes an example in which polytetrafluoroethylene (PTFE) is used as a first binder and polyvinylidene fluoride (PVdF) is used as a second binder.

【0008】しかしながら、ポリフッ化ビニリデン(P
VdF)を単独で結着剤として使用する場合には、溶液
で使用するが故に接着に充分な量を使用すると、活物質
の表面を覆ってしまい、リチウムイオン等の伝導性を阻
害することが問題となる。
However, polyvinylidene fluoride (P
When VdF) is used alone as a binder, since it is used in a solution, if it is used in an amount sufficient for adhesion, it may cover the surface of the active material and hinder the conductivity of lithium ions and the like. It becomes a problem.

【0009】また、芯−殻複合微粒子は、それ自体の結
合力が弱いため、大量に配合したり繊維化して使用した
りしないと集電体との接着性を十分に確保することがで
きない。
Further, since the core-shell composite fine particles themselves have a weak bonding force, if they are not used in a large amount or in the form of fibers, sufficient adhesion to the current collector cannot be ensured.

【0010】さらに、第一バインダーとしてPTFE
を、第二バインダーとしてPVdFを使用する例では、
PTFEの溶剤中での安定性が充分ではなく、混合物を
不安定にし、最終的に加工された電極の特性をも損なっ
てしまっている。
Further, PTFE is used as the first binder.
In the example of using PVdF as the second binder,
The stability of PTFE in solvents is not sufficient, rendering the mixture unstable and impairing the properties of the final processed electrode.

【0011】上記の問題は正極合剤の脱離等を引き起こ
し、リチウムイオン二次電池の放電容量を減少させてし
まい、未だ改良の余地を残している。
[0011] The above problems cause the detachment of the positive electrode mixture and the like, and reduce the discharge capacity of the lithium ion secondary battery, leaving room for improvement.

【0012】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
提案されたものであり、リチウムイオンの伝導性を損な
うことなく集電体等との接着性を確保することを可能と
し、初期容量及びサイクルを経た後の容量特性に優れた
非水電解液二次電池を提供することを目的とする。
The present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and it is possible to secure the adhesiveness to a current collector or the like without impairing the conductivity of lithium ions, and to improve the initial capacity. It is another object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent capacity characteristics after a cycle.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、有機溶剤に非可溶性であるフルオロカ
ーボン系ポリマーを芯部とし有機溶剤に可溶もしくは膨
潤するポリマーを殻部とする芯−殻複合微粒子と、当該
芯−殻複合微粒子の殻部と共通の有機溶剤に溶解するポ
リイミドを正極及び/又は負極の結着剤として含むこと
を特徴とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention comprises a core made of a fluorocarbon polymer which is insoluble in an organic solvent and a shell made of a polymer soluble or swellable in an organic solvent. Core-shell composite fine particles and polyimide dissolved in an organic solvent common to the shell of the core-shell composite fine particles are contained as a binder for the positive electrode and / or the negative electrode.

【0014】すなわち、本発明は、芯−殻複合微粒子を
第1の結着剤として使用するとともに、殻部ポリマーと
共通の有機溶剤に溶解するポリイミドを第2の結着剤と
して併用するというのが主旨である。
That is, according to the present invention, the core-shell composite fine particles are used as a first binder, and a polyimide soluble in a common organic solvent with the shell polymer is used in combination as a second binder. Is the gist.

【0015】電極合剤ミックス中において、芯−殻複合
微粒子とポリイミド、例えばポリスルフォンポリイミド
を併用することにより、ポリイミドの界面活性剤的作用
により、集電体である金属箔上に塗着し有機溶剤を乾燥
した際に、それぞれの材料同士が凝集することなく電極
合剤層を形成し、また、芯−殻複合微粒子の殻部のポリ
マーの接着力が効率よく発現することにより活物質本来
の容量をロスすることなく取り出すことが可能となる。
In the electrode mixture mix, the core-shell composite fine particles and a polyimide, for example, a polysulfone polyimide are used in combination, and the mixture is applied to a metal foil as a current collector by the action of the polyimide as a surfactant. When the solvent is dried, each material forms an electrode mixture layer without agglomeration, and the adhesive force of the polymer in the shell of the core-shell composite fine particles is efficiently expressed, so that the active material inherently has It becomes possible to take out without losing the capacity.

【0016】さらに、芯−殻複合微粒子が電極合剤中に
分散して存在する事により、接着力の大きいポリイミド
の凝集力の高さにもとづく電極合剤中の応力を効率よく
吸収して、充放電サイクル中に電極合剤が集電体(金属
箔)上から脱離することによる容量減少が回避できる。
Furthermore, since the core-shell composite fine particles are dispersed in the electrode mixture, the stress in the electrode mixture based on the high cohesive force of the polyimide having a large adhesive force is efficiently absorbed, A decrease in capacity due to the electrode mixture being detached from the current collector (metal foil) during the charge / discharge cycle can be avoided.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の非水電解液二次電
池における各電池材料、構成要素について詳細に説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, each battery material and components in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail.

【0018】先ず、芯−殻複合微粒子の芯部を構成する
有機溶剤に非可溶性であるフルオロカーボン系ポリマー
は、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレ
ン、フルオロアルキルエチレン、フルオロアルキルフル
オロビニルエーテル等の単量体の重合体、もしくはこれ
らの単量体を中心とした単量体群の乳化重合によってつ
くられる平均粒径が0.05〜1μmの微粒子と同様の
ものであり、市販の、乳化重合体を凝析、乾燥して得ら
れるフルオロカーボン系ファインパウダーや、乳化重合
体を濃縮、安定化したフルオロカーボン系水性分散体
(ディスパージョン)を構成する微粒子と同じものを用
いることができる。
First, a fluorocarbon polymer which is insoluble in an organic solvent constituting the core of the core-shell composite fine particles is a monomer such as tetrafluoroethylene, hexafluoroethylene, fluoroalkylethylene, or fluoroalkylfluorovinyl ether. It is the same as microparticles having an average particle size of 0.05 to 1 μm produced by emulsion polymerization of a polymer or a group of monomers centered on these monomers, and coagulates a commercially available emulsion polymer. The same fine particles as those constituting a fluorocarbon-based fine powder obtained by drying and a fluorocarbon-based aqueous dispersion (dispersion) obtained by concentrating and stabilizing an emulsion polymer can be used.

【0019】具体的な製法は、特公昭37−4643号
公報、特公昭46−14466号公報、特公昭56−2
6242号公報等に記載されている。
Specific production methods are described in JP-B-37-4643, JP-B-46-14466, and JP-B-56-2.
No. 6242, and the like.

【0020】また、テトラフルオロエチレンを主成分と
する単量体の重合体(PTFE及び変成PTFE)を使
用する場合には、そのフィブリル形成能が問題とされ、
フィブリル形成をさせるかさせないかによって最終性能
が左右され得るが、そのことと本発明の構成要素とは直
接の関係は無い。
Further, when a polymer of a monomer having tetrafluoroethylene as a main component (PTFE and modified PTFE) is used, its fibril-forming ability is problematic.
Final performance can be affected by the presence or absence of fibril formation, but there is no direct relationship between this and the components of the present invention.

【0021】芯−殻複合微粒子の殻部を構成する有機溶
剤に可溶もしくは膨潤するポリマーとしては、芯部のフ
ルオロカーボン系ポリマーを合成した後、連続的に殻部
の反応を行いやすいという点でビニリデンフルオライド
を単量体成分として含む重合体が好適に用いられるが、
メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルア
クリレート、スチレン、アクリロニトリル、ビニルピロ
リドン、アルキルビニルエーテル等のα,β−エチレン
性不飽和化合物単量体の重合体、もしくはこれらの単量
体を中心とした単量体群の共重合体も用いられる。
The polymer which is soluble or swells in the organic solvent constituting the shell of the core-shell composite fine particles is that the shell of the core is easily reacted after the synthesis of the fluorocarbon polymer. A polymer containing vinylidene fluoride as a monomer component is preferably used,
Polymers of α, β-ethylenically unsaturated compound monomers such as methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, styrene, acrylonitrile, vinylpyrrolidone, and alkyl vinyl ether, or a group of monomers centered on these monomers May also be used.

【0022】上記芯−殻複合微粒子は、殻部がビニリデ
ンフルオライド系樹脂の場合は国際公開番号WO94/
1475号公報に、殻部がα,β−エチレン性不飽和カ
ルボン酸エステル単量体の重合体の場合は特開昭63−
312836号公報にそれぞれ記載された方法に準じて
製造することができる。
The above-mentioned core-shell composite fine particles have a shell portion of vinylidene fluoride-based resin and have an international publication number WO94 / WO94 /.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1475/1988 discloses a case where the shell is a polymer of an α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer.
It can be produced according to the methods described in JP-A-312836.

【0023】第二のバインダーポリマーとして使用され
るポリイミドは、有機溶剤に可溶性のものであれば特に
限定されるものではないが、例えば正極活物質や集電体
アルミニウム箔との接着性確保、正極電位での酸化回避
等の意味から、分子中にスルホン基を有し、かつ分子内
にアミノ基及びカルボキシル基を持たないポリイミドが
適している。具体的な例としては、等モルの3,3′−
4,4′−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水
物とビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ス
ルホンの重縮合ポリマー(例えばソニーケミカル社製、
商品名NIV1001等)等が挙げられる。
The polyimide used as the second binder polymer is not particularly limited as long as it is soluble in an organic solvent. For example, it is necessary to ensure the adhesion to the positive electrode active material and the current collector aluminum foil, A polyimide having a sulfone group in the molecule and having no amino group and no carboxyl group in the molecule is suitable from the viewpoint of avoiding oxidation at the potential. Specific examples include equimolar amounts of 3,3'-
Polycondensation polymer of 4,4'-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride and bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone (for example, manufactured by Sony Chemical
Trade name NIV1001).

【0024】上記芯−殻複合微粒子及び第2のバインダ
ーポリマーは、正極あるいは負極の結着剤として使用さ
れる。
The core-shell composite fine particles and the second binder polymer are used as a binder for a positive electrode or a negative electrode.

【0025】ここで、正極に使用するリチウムを脱挿入
可能なリチウム複合酸化物としては、特に限定するもの
ではないが、リチウム、コバルト、ニッケル、マンガン
の酸化物または塩類を出発原料とし、これら出発原料を
組成に応じて混合し、酸素存在雰囲気下600℃〜10
00℃の温度範囲で焼成することにより得られるもので
あり、LiCoO2 、LixNiy1-y2(ただし、M
は遷移金属元素もしくはAlから選ばれる少なくとも一
種類以上の金属元素、好ましくは、Co、Fe、Mn、
Ti、Cr、V、Alから選ばれる少なくとも一種類以
上の金属元素を表し、0.05≦x≦1.10,0.5
≦y≦1.0である。)で表されるリチウム複合酸化
物,LiNiO2,LiMnO2,LiMn24等が挙げ
られる。また、出発原料は酸化物または塩類に限定され
ず、水酸化物等からも合成可能である。
The lithium composite oxide capable of removing and inserting lithium used for the positive electrode is not particularly limited, but may be an oxide or a salt of lithium, cobalt, nickel, or manganese as a starting material. The raw materials are mixed according to the composition, and the mixture is heated at 600 ° C. to 10
It is obtained by firing in a temperature range of 00 ° C., and is made of LiCoO 2 , Li x Ni y M 1 -y O 2 (where M
Is at least one or more metal elements selected from transition metal elements or Al, preferably Co, Fe, Mn,
Represents at least one or more metal elements selected from Ti, Cr, V, and Al; 0.05 ≦ x ≦ 1.10, 0.5
≤ y ≤ 1.0. ), LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 and the like. The starting material is not limited to oxides or salts, but can be synthesized from a hydroxide or the like.

【0026】正極合剤に使用する導電剤は、特に限定さ
れるものではないが、例えば金属粉末、炭素粉末等が用
いられる。特に炭素粉末においては、カーボンブラック
等の熱分解炭素、およびその黒鉛化品、人造、および天
然の鱗片状黒鉛粉、炭素繊維とその黒鉛化品等が好適で
ある。また、これら炭素粉末の混合品も使用可能であ
る。
The conductive agent used in the positive electrode mixture is not particularly limited, but, for example, metal powder, carbon powder and the like are used. Particularly, in the case of carbon powder, pyrolytic carbon such as carbon black and its graphitized product, artificial and natural flaky graphite powder, carbon fiber and its graphitized product, and the like are preferable. Also, a mixture of these carbon powders can be used.

【0027】負極も、通常この種の電池い用いられる材
料であれば特に限定されるものではないが、リチウム金
属、リチウム合金あるいはリチウムを吸蔵、放出するも
のであれば良く、リチウムとアルミニウム、鉛、インジ
ウム等との合金や、リチウムを吸蔵放出可能な炭素材料
若しくはポリアセチレン、ポリピロールなどのポリマー
などが用いられる。中でも、リチウムを吸蔵放出可能な
炭素材料等がサイクル寿命に優れた非水電解液電池を得
ることができるので好適に用いられる。
The negative electrode is not particularly limited as long as it is a material usually used in this type of battery. However, any negative electrode may be used as long as it can absorb and release lithium metal, a lithium alloy or lithium. , An alloy with indium or the like, a carbon material capable of inserting and extracting lithium, or a polymer such as polyacetylene and polypyrrole. Among them, a carbon material or the like capable of inserting and extracting lithium is preferably used because a nonaqueous electrolyte battery having excellent cycle life can be obtained.

【0028】この非水電解液二次電池の負極用炭素材料
としては、特に限定されるものではないが、リチウムを
ドープ、脱ドープ可能なものであれば良く、熱分解炭素
類、コークス類(ピッチコークス、ニードルコークス、
石油コークス等)、グラファイト類、ガラス状炭素類、
有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂
等を適当な温度で焼成して炭素化したもの)、炭素繊
維、活性炭などが使用可能である。
The carbon material for the negative electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited, but any material capable of doping and undoping lithium can be used, and pyrolytic carbons, cokes ( Pitch coke, needle coke,
Petroleum coke, etc.), graphites, glassy carbons,
Organic polymer compound fired bodies (phenol resins and furan resins fired at an appropriate temperature and carbonized), carbon fibers, activated carbon, and the like can be used.

【0029】非水電解液としては、例えばリチウム塩を
電解質とし、これを有機溶媒に溶解させた電解液が用い
られる。ここで、有機溶媒としては、例えばプロピレン
カーボネート、エチレンカーボネート、1,2−ジメト
キシエタン、γ−ブチロラクトン、ジエチルエーテル、
テトラヒドロフラン、2−メチル−テトラヒドロフラ
ン、1,3−ジオキソラン、スルホラン、アセトニトリ
ル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ
プロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メ
チルプロピルカーボネート等が挙げられ、これらを単独
もしくは2種類以上混合して使用することが可能であ
る。
As the non-aqueous electrolyte, for example, an electrolyte obtained by using a lithium salt as an electrolyte and dissolving it in an organic solvent is used. Here, as the organic solvent, for example, propylene carbonate, ethylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, γ-butyrolactone, diethyl ether,
Tetrahydrofuran, 2-methyl-tetrahydrofuran, 1,3-dioxolan, sulfolane, acetonitrile, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. It is possible to use.

【0030】電解質としては、LiClO4、LiAs
6、LiPF6、LiBF4、LiB(C654、Li
Cl、LiBr、LiSO3CH3、LiSO3CF3
LiN(SO2CF32、LiC(SO2CF33 等が
使用可能である。
As the electrolyte, LiClO 4 , LiAs
F 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , Li
Cl, LiBr, LiSO 3 CH 3 , LiSO 3 CF 3 ,
LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 and the like can be used.

【0031】セパレーターとしては、特に限定されるも
のではないが、例えば織布、不織布、合成樹脂微多孔膜
等が挙げられる。特に合成樹脂微多孔膜が好適に用いら
れるが、その中でもポリオレフィン系微多孔膜が、厚
さ、膜強度、膜抵抗の面で好適である。具体的には、ポ
リエチレンおよびポリプロピレン製微多孔膜、またはこ
れらを複合した微多孔膜等である。
The separator is not particularly limited, but examples thereof include a woven fabric, a nonwoven fabric, and a microporous synthetic resin membrane. Particularly, a synthetic resin microporous membrane is preferably used, and among them, a polyolefin-based microporous membrane is preferable in terms of thickness, film strength, and film resistance. Specifically, it is a microporous film made of polyethylene and polypropylene, or a microporous film obtained by combining these.

【0032】正極、負極に用いる集電体の形状として
は、特に限定されないが、箔状、あるいはメッシュ、エ
キスパンドメタル等の網状のもの等が用いられる。
The shape of the current collector used for the positive electrode and the negative electrode is not particularly limited, but may be a foil, a mesh, or a mesh such as expanded metal.

【0033】例えば正極集電体の場合、用いられる集電
体としては、アルミニウム箔、ステンレス箔、ニッケル
箔等を挙げることができる。その厚さとしては、10〜
40μmのものが好適である。
For example, in the case of a positive electrode current collector, examples of the current collector used include an aluminum foil, a stainless steel foil, and a nickel foil. As its thickness, 10
Those having a size of 40 μm are preferred.

【0034】負極集電体の場合、用いられる集電体とし
ては、例えば銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔等を挙げ
ることができる。この場合、厚さとしては5〜20μm
のものが好適である。
In the case of the negative electrode current collector, examples of the current collector used include a copper foil, a stainless steel foil, and a nickel foil. In this case, the thickness is 5 to 20 μm
Are preferred.

【0035】非水電解液二次電池の構造は任意である
が、より安全性の高い密閉型非水電解液電池を得るため
には、過充電等の異常時に電池内圧上昇を感知して電流
を遮断させる手段を備えたものであることが望ましい。
Although the structure of the non-aqueous electrolyte secondary battery is arbitrary, a more secure sealed non-aqueous electrolyte battery can be obtained by detecting an increase in the internal pressure of the battery when an abnormality such as overcharge occurs. It is desirable to have a means for shutting off.

【0036】[0036]

【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、実験結果等を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to experimental results and the like.

【0037】実施例1 芯部がポリテトラフルオロエチレン、殻部がポリビニリ
デンフルオライドからなる芯−殻複合微粒子を使用した
コインセルの例を説明する。
Example 1 An example of a coin cell using core-shell composite fine particles whose core is made of polytetrafluoroethylene and whose shell is made of polyvinylidene fluoride will be described.

【0038】先ず、芯部のテトラフルオロエチレン(T
EF)と、殻部のビニリデンフルオライド(VdF)と
が重量比で95:5となるように使用し、国際公開番号
WO94/01475号公報に記載された製法、すなわ
ち、オートクレーブ内にて開始剤としてパーフルオロオ
クタン酸アンモニウムを使用して二段階の重合を行って
微粒子水性分散体を得た後、これをスプレードライ装置
にて水分を蒸発させることにより芯−殻複合微粒子作成
した。
First, tetrafluoroethylene (T
EF) and vinylidene fluoride (VdF) in the shell are used in a weight ratio of 95: 5, and the production method described in International Publication No. WO94 / 01475, that is, the initiator is used in an autoclave. Was performed in two steps using ammonium perfluorooctanoate to obtain a fine particle aqueous dispersion, which was then evaporated with a spray drying apparatus to prepare core-shell composite fine particles.

【0039】次に、充分に乾燥した芯−殻複合微粒子3
重量部に、溶剤としてN−メチルピロリドン70重量部
を加え,撹拌して均一なディスパージョンを得た。
Next, fully dried core-shell composite fine particles 3
70 parts by weight of N-methylpyrrolidone as a solvent was added to the parts by weight and stirred to obtain a uniform dispersion.

【0040】さらに、第二のバインダーポリマーとして
ポリスルフォンポリイミド(ソニーケミカル社製、商品
名NIV1001)を2重量部、導電剤としてアセチレ
ンブラックを5重量部、正極活物質としてLiCoO2
を100重量部加え、撹拌して均一なスラリーを得た。
Further, 2 parts by weight of a polysulfone polyimide (manufactured by Sony Chemical Co., trade name: NIV1001) as a second binder polymer, 5 parts by weight of acetylene black as a conductive agent, and LiCoO 2 as a cathode active material
Was added and stirred to obtain a uniform slurry.

【0041】ドクターブレード法を用いてアルミニウム
箔の片面にスラリーを塗着し、80℃の熱風で乾燥した
後、ローラープレスで圧廷して正極を得た。このとき正
極合剤はアルミニウム箔にしっかりと固着していた。
The slurry was applied to one side of the aluminum foil using a doctor blade method, dried with hot air at 80 ° C., and pressed with a roller press to obtain a positive electrode. At this time, the positive electrode mixture was firmly fixed to the aluminum foil.

【0042】次に、難黒鉛化炭素を負極活物質とし、電
解質にLiPF6 を用いた1Mプロピレンカーボネート
/1,2−ジメチルカーボネート混合非水溶液を電解液
とし、上記の正極を用いてコインセルをそれぞれ10個
作製した。
Next, the non-graphitizable carbon was used as the negative electrode active material, the non-aqueous solution of 1M propylene carbonate / 1,2-dimethyl carbonate mixed using LiPF 6 as the electrolyte was used as the electrolyte, and the coin cells were respectively formed using the above-mentioned positive electrode. Ten were produced.

【0043】作製したコインセルは、図1に示すような
構造を有するもので、カソード缶1内に正極2を収容
し、この上にセパレータ3を介して負極4を載せるとと
もに、ガスケット5を介してアノードキャップ6を被
せ、カソード缶1とカシメることにより密閉したもので
ある。
The manufactured coin cell has a structure as shown in FIG. 1, in which a cathode 2 is accommodated in a cathode can 1, and a negative electrode 4 is mounted thereon via a separator 3 and a gasket 5 is provided thereon. This is covered with an anode cap 6 and caulked with the cathode can 1 so as to be sealed.

【0044】実施例2 芯部がポリテトラフルオロエチレン、殻部がポリメチル
メタクリレートからなる芯−殻複合微粒子を使用したコ
インセルの例を説明する。
Example 2 An example of a coin cell using core-shell composite fine particles whose core is made of polytetrafluoroethylene and whose shell is made of polymethyl methacrylate will be described.

【0045】先ず、芯部のテトラフルオロエチレン(T
FE)と、殻部のメチルメタクリレートとが重量比で9
5:5となるように使用し、特開昭63−312836
号に記載された製法、すなわち、ポリテトラフルオロエ
チレン粉体とアニオン性界面活性剤を使用して水性のデ
ィスパージョンを得た後、開始剤として過硫酸カリウム
を使用してメチルメタクリレートを後重合させることに
より微粒子水性分散体を得た後、これをスプレードライ
装置にて水分を蒸発させることにより芯−殻複合微粒子
を作製した。
First, tetrafluoroethylene (T
FE) and the shell methyl methacrylate in a weight ratio of 9
5: 5 and disclosed in JP-A-63-312836.
No. 4,078,098, i.e., after obtaining an aqueous dispersion using polytetrafluoroethylene powder and an anionic surfactant, post-polymerizing methyl methacrylate using potassium persulfate as an initiator. After obtaining a fine particle aqueous dispersion in this way, the core-shell composite fine particles were prepared by evaporating water with a spray drying apparatus.

【0046】充分に乾燥した芯−殻複合微粒子3重量部
に、溶剤としてジメチルスルホキシド70重量部を加
え,撹拌して均一なディスパージョンを得た。
To 3 parts by weight of sufficiently dried core-shell composite fine particles, 70 parts by weight of dimethyl sulfoxide as a solvent was added and stirred to obtain a uniform dispersion.

【0047】以下、実施例1と同様の方法にてコインセ
ルを10個作製した。
Thereafter, ten coin cells were produced in the same manner as in Example 1.

【0048】比較例1 実施例1と同様の方法で芯−殻複合微粒子を得た。充分
に乾燥した芯−殻複合微粒子8重量部に、溶剤としてN
ーメチルピロリドン70重量部を加え、第二のバインダ
ーポリマーであるポリスルフォンポリイミドを使用しな
いこと以外は実施例1と同様の方法にてコインセルを1
0個作製した。
Comparative Example 1 Core-shell composite fine particles were obtained in the same manner as in Example 1. To 8 parts by weight of sufficiently dried core-shell composite fine particles, N
-Methylpyrrolidone was added, and a coin cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that polysulfone polyimide as the second binder polymer was not used.
0 were produced.

【0049】比較例2 実施例1において、芯−殻複合微粒子の代わりにポリフ
ッ化ビニリデン4重量部を使用し、さらに第二のバイン
ダーポリマーであるポリスルフォンポリイミドを使用し
ないこと以外は実施例1と同様の方法にてコインセルを
10個作製した。
Comparative Example 2 Example 1 was repeated except that 4 parts by weight of polyvinylidene fluoride was used in place of the core-shell composite fine particles, and that the polysulfone polyimide as the second binder polymer was not used. Ten coin cells were produced in the same manner.

【0050】比較例3 実施例1において、芯−殻複合微粒子を使用せず、第二
のバインダーポリマーであるポリスルフォンポリイミド
の使用量を4重量部とした以外は実施例1と同様の方法
にてコインセルを10個作製した。
Comparative Example 3 The same method as in Example 1 was used except that the core-shell composite fine particles were not used, and the amount of the polysulfone polyimide as the second binder polymer was changed to 4 parts by weight. Thus, ten coin cells were produced.

【0051】充放電特性の評価 実施例及び比較例の各コインセルについて、充電時の上
限電圧を4.2V、放電時の終止電圧を3.0Vとし、
電流密度0.5mA/cm2 の定電流で充放電を行っ
た。
Evaluation of Charge / Discharge Characteristics For each of the coin cells of Examples and Comparative Examples, the upper limit voltage at the time of charge was 4.2 V, the cut-off voltage at the time of discharge was 3.0 V,
Charge / discharge was performed at a constant current of 0.5 mA / cm 2 .

【0052】このときの、1サイクル目の平均放電容量
と200サイクル目の平均放電容量を測定し、平均放電
容量維持率を算出した。結果を表1に示す。
At this time, the average discharge capacity in the first cycle and the average discharge capacity in the 200th cycle were measured, and the average discharge capacity retention ratio was calculated. Table 1 shows the results.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】この表1からも明らかなように、本発明を
適用した実施例では、1サイクル目の平均放電容量が比
較例に比べて高く、平均放電容量維持率も90%以上で
あった。これに対して、比較例電池では、いずれも平均
放電容量維持率が90%を下回っている。
As is clear from Table 1, in the example to which the present invention was applied, the average discharge capacity in the first cycle was higher than that in the comparative example, and the average discharge capacity retention was 90% or more. On the other hand, in the comparative example batteries, the average discharge capacity retention ratio was lower than 90%.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、芯−殻複合微粒子と第2のポリマーバイン
ダー(ポリイミド)とを併用して電極の結着剤としてい
るので、リチウムイオンの伝導性を損なうことなく集電
体等との接着性を確保することが可能であり、初期容量
及びサイクルを経た後の容量特性に優れた非水電解液二
次電池を得ることが可能である。
As is clear from the above description, according to the present invention, since the core-shell composite fine particles and the second polymer binder (polyimide) are used as a binder for an electrode, lithium Adhesiveness to current collectors etc. can be secured without impairing ion conductivity, and a non-aqueous electrolyte secondary battery with excellent initial capacity and capacity characteristics after cycling can be obtained. It is.

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

【図1】実施例及び比較例で作製したコインセルの構造
を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a structure of a coin cell manufactured in an example and a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カソード缶、2 正極、3 セパレータ、4 負
極、5 ガスケット、6アノードキャップ
1 cathode can, 2 cathode, 3 separator, 4 anode, 5 gasket, 6 anode cap

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機溶剤に非可溶性であるフルオロカー
ボン系ポリマーを芯部とし有機溶剤に可溶もしくは膨潤
するポリマーを殻部とする芯−殻複合微粒子と、当該芯
−殻複合微粒子の殻部と共通の有機溶剤に溶解するポリ
イミドとを正極及び/又は負極の結着剤として含むこと
を特徴とする非水電解液二次電池。
1. Core-shell composite fine particles having a core of a fluorocarbon polymer insoluble in an organic solvent and a shell soluble or swellable in an organic solvent, and a shell of the core-shell composite fine particles. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a polyimide dissolved in a common organic solvent as a binder for a positive electrode and / or a negative electrode.
【請求項2】 上記芯−殻複合微粒子の平均粒径が0.
05〜1μmであり、且つ芯部と殻部の重量比が98:
2〜50:50であることを特徴とする請求項1記載の
非水電解液二次電池。
2. The core-shell composite fine particles having an average particle size of 0.1.
And the weight ratio of the core to the shell is 98:
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the ratio is 2 to 50:50.
【請求項3】 上記有機溶剤に非可溶性であるフルオロ
カーボン系ポリマーがポリテトラフルオロエチレンであ
ることを特徴とする請求項1記載の非水電解液二次電
池。
3. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the fluorocarbon polymer insoluble in the organic solvent is polytetrafluoroethylene.
【請求項4】 上記有機溶剤に可溶もしくは膨潤するポ
リマーが炭化水素系α,β−エチレン性不飽和化合物の
ポリマーであることを特徴とする請求項1記載の非水電
解液二次電池。
4. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the polymer soluble or swellable in the organic solvent is a polymer of a hydrocarbon α, β-ethylenically unsaturated compound.
【請求項5】 上記炭化水素系α,β−エチレン性不飽
和化合物のポリマーがポリフッ化ビニリデンであること
を特徴とする請求項4記載の非水電解液二次電池。
5. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein the polymer of the hydrocarbon α, β-ethylenically unsaturated compound is polyvinylidene fluoride.
【請求項6】 上記芯−殻複合微粒子の殻部と共通の有
機溶剤に溶解するポリイミドが分子内にアミノ基及びカ
ルボキシル基を持たないポリイミドであることを特徴と
する請求項1記載の非水電解液二次電池。
6. The non-aqueous solution according to claim 1, wherein the polyimide dissolved in an organic solvent common to the shell of the core-shell composite fine particles is a polyimide having no amino group or carboxyl group in the molecule. Electrolyte secondary battery.
【請求項7】 上記芯−殻複合微粒子の殻部と共通の有
機溶剤に溶解するポリイミドがポリスルフォンポリイミ
ドであることを特徴とする請求項1記載の非水電解液二
次電池。
7. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the polyimide dissolved in an organic solvent common to the shell of the core-shell composite fine particles is a polysulfone polyimide.
【請求項8】 上記芯−殻複合微粒子が活物質、導電材
とともに正極に含有されることを特徴とする請求項1記
載の非水電解液二次電池。
8. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the core-shell composite fine particles are contained in a positive electrode together with an active material and a conductive material.
【請求項9】 正極活物質としてリチウム化合物、負極
活物質として金属リチウム、リチウム合金、リチウムを
吸蔵放出可能な材料のいずれかを含むことを特徴とする
請求項1の非水電解液二次電池。
9. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode active material contains a lithium compound and the negative electrode active material contains any of lithium metal, a lithium alloy, and a material capable of inserting and extracting lithium. .
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1221732A3 (en) * 2000-11-29 2002-07-17 Wilson Greatbatch Ltd. Electrodes containing a heat-treated polyamic acid-pvdf binder mixture
CN1294669C (en) * 2003-10-30 2007-01-10 上海交通大学 Method for preparing bipolar plate made from carbon/carbon composite of fuel cell of proton exchange membrane
USD810011S1 (en) 2004-07-22 2018-02-13 Brightvolt, Inc. Battery
WO2024045471A1 (en) * 2022-08-30 2024-03-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 Polymer with core-shell structure and preparation method therefor and use thereof, positive electrode paste, secondary battery, battery module, battery pack, and electric device

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