JPWO2013080379A1 - Lithium secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents

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浩二 高畑
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リチウム二次電池を製造する方法であって、該電池の負極上に形成された負極合材層は、水銀圧入法に基づく細孔分布測定による細孔径が0.3μm以上4μm以下の範囲(A)と、細孔径が0μm以上0.3μm未満の範囲(B)に極大点を有しており、上記Aの範囲における極大点の細孔容量(VA)と、上記Bの範囲における極大点の細孔容量(VB)との比(VA/VB)が、2.1以上3.4以下である。A method for producing a lithium secondary battery, wherein the negative electrode mixture layer formed on the negative electrode of the battery has a pore diameter measured by pore distribution measurement based on a mercury intrusion method in a range of 0.3 μm to 4 μm (A ), And a pore diameter of 0 μm or more and less than 0.3 μm (B) has a maximum point, the maximum point pore capacity (VA) in the range A, and the maximum point in the range B. The ratio (VA / VB) to the pore volume (VB) is 2.1 or more and 3.4 or less.

Description

本発明は、リチウム二次電池に関する。詳しくは、高温環境下での容量維持特性に優れた該電池とその製造方法に関する。   The present invention relates to a lithium secondary battery. Specifically, the present invention relates to the battery excellent in capacity maintenance characteristics in a high temperature environment and a method for manufacturing the battery.

リチウムイオン電池その他のリチウム二次電池は、既存の電池に比べ、小型、軽量かつ高エネルギー密度であって、出力密度に優れる。このため、近年、パソコンや携帯端末等のいわゆるポータブル電源や、車両駆動用電源として好ましく用いられている。   Lithium ion batteries and other lithium secondary batteries are smaller, lighter and have a higher energy density than the existing batteries, and are excellent in output density. For this reason, in recent years, it is preferably used as a so-called portable power source for personal computers and portable terminals, and a power source for driving vehicles.

この種のリチウム二次電池(典型的にはリチウムイオン電池)は、正極および負極からなる電極体と、電解質(典型的には電解液)とを電池ケースに収容した構成を備える。該電極(正極および負極)は、対応する正負の集電体上に、電荷担体(典型的にはリチウムイオン)を可逆的に吸蔵および放出し得る活物質を主成分とする電極合材層(具体的には、正極合材層および負極合材層)が、それぞれ形成されている。   This type of lithium secondary battery (typically a lithium ion battery) has a configuration in which an electrode body composed of a positive electrode and a negative electrode and an electrolyte (typically an electrolyte solution) are contained in a battery case. The electrodes (positive electrode and negative electrode) are electrode mixture layers (mainly composed of active materials capable of reversibly occluding and releasing charge carriers (typically lithium ions) on corresponding positive and negative current collectors) Specifically, a positive electrode mixture layer and a negative electrode mixture layer) are respectively formed.

リチウム二次電池をいわゆるポータブル電源として使用する場合、上述の通り、該電池としては小型、軽量かつ、より高いエネルギー密度(容量)を有するものが好ましい。しかし、高いエネルギー密度を得るために電極合材層内の密度を上げると、該合材層内における電荷担体の拡散抵抗が増加し、出力密度や耐久性(サイクル特性)が悪化する虞がある。かかる課題に対する従来技術として、特許文献1〜3が挙げられる。例えば、特許文献1には、負極合材層内に適切な細孔分布を確保することで出力密度を向上し得る技術が開示されている。   When a lithium secondary battery is used as a so-called portable power source, as described above, the battery is preferably small, light, and has a higher energy density (capacity). However, if the density in the electrode mixture layer is increased in order to obtain a high energy density, the diffusion resistance of charge carriers in the mixture layer increases, and the output density and durability (cycle characteristics) may deteriorate. . Patent documents 1-3 are mentioned as conventional technology with respect to this subject. For example, Patent Document 1 discloses a technique that can improve the power density by ensuring an appropriate pore distribution in the negative electrode mixture layer.

日本国特許出願公開第平09−129232号Japanese Patent Application Publication No. 09-129232 日本国特許出願公開第2009−158396号Japanese Patent Application Publication No. 2009-158396 日本国特許出願公開第2006−059690号Japanese Patent Application Publication No. 2006-059690

ところで、リチウム二次電池では初期充電の際に電解質成分(非水溶媒、支持塩等)の一部が還元分解され、負極活物質表面に被膜(SEI:Solid Electrolyte Interphase)が形成される。これにより負極表面と電解質との界面が安定化され、通常使用時において更なる電解質成分の還元分解を防ぐことができる。しかし、かかる態様の電池は、高温環境下において該SEI膜が成長し、内部抵抗を増大したり不可逆容量を生じたりする虞がある。このため使用環境および/または保存環境が高温(例えば、50℃〜70℃)になり得る用途のリチウム二次電池(典型的には車両駆動用の電源)においては、高温環境での特性(例えば、高温環境下における容量維持率。即ち、高温保存特性)に優れていることが極めて重要である。しかし、上記特許文献1〜3に記載された技術はかかる課題に対して考慮がなされていない。   By the way, in the lithium secondary battery, part of the electrolyte components (non-aqueous solvent, supporting salt, etc.) is reduced and decomposed during initial charging, and a film (SEI: Solid Electrolyte Interface) is formed on the surface of the negative electrode active material. Thereby, the interface between the negative electrode surface and the electrolyte is stabilized, and further reductive decomposition of the electrolyte component can be prevented during normal use. However, in such a battery, there is a risk that the SEI film grows in a high temperature environment to increase internal resistance or generate irreversible capacity. For this reason, in a lithium secondary battery (typically, a power source for driving a vehicle) whose use environment and / or storage environment can be high temperature (for example, 50 ° C. to 70 ° C.), characteristics (for example, power supply for vehicle driving) It is extremely important that the capacity retention rate in a high temperature environment (ie, high temperature storage characteristics) is excellent. However, the techniques described in Patent Documents 1 to 3 are not considered for such a problem.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、優れた高温保存特性を有するリチウム二次電池を提供することである。さらに好ましくは、上記高温保存特性に加え、電池性能が向上(例えば抵抗の低減)したリチウム二次電池を提供することである。   This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to provide the lithium secondary battery which has the outstanding high temperature storage characteristic. It is more preferable to provide a lithium secondary battery in which battery performance is improved (for example, resistance is reduced) in addition to the high-temperature storage characteristics.

上記目的を実現すべく、本発明によって、負極活物質とバインダとを含むスラリー状の負極合材層形成用組成物を用意すること、正極活物質とバインダとを含むスラリー状の正極合材層形成用組成物を用意すること、上記負極合材層形成用組成物を負極集電体上に付与することにより該集電体上に負極合材層を備えた負極を形成すること、上記正極合材層形成用組成物を正極集電体上に付与することにより該集電体上に正極合材層を備えた正極を形成すること、上記負極と上記正極を使用してリチウム二次電池を構築すること、を包含するリチウム二次電池の製造方法が提供される。ここで開示される製造方法では、かかるリチウム二次電池を構築するために使用する負極として、水銀圧入法に基づく細孔分布を測定し、該測定による細孔径が0.3μm以上4μm以下の範囲(A)と、細孔径が0μm以上0.3μm未満の範囲(B)にそれぞれ極大点を有しており、上記Aの範囲における極大点の細孔容量(V)と、上記Bの範囲における極大点の細孔容量(V)との比(V/V)が、2.1以上3.4以下のものを使用することを特徴とする。
ここで開示される製造方法によれば、使用環境および/または保存環境が高温(例えば、50℃〜70℃)となった場合でも負極活物質粒子表面におけるSEI膜の成長を抑えられるため、不可逆容量や負極活物質粒子間の接触抵抗を低減することができる。よって、かかる負極合材層を備えたリチウム二次電池は優れた高温保存特性を有する。また、ここで開示される製造方法によれば、負極合材層内に適切な細孔が確保されているため、該合材層内に良好な導電経路(導電パス)を保つことができる。更に、好ましくはリチウムイオンの拡散抵抗を低減することができるため、優れた電池性能(例えば、電池抵抗の低減)を発揮し得る。
To achieve the above object, according to the present invention, a slurry-like composition for forming a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material and a binder is prepared, and a slurry-like positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material and a binder. Preparing a forming composition, forming the negative electrode composite layer on the current collector by applying the negative electrode mixture layer-forming composition on the negative electrode current collector, and forming the positive electrode Forming a positive electrode provided with a positive electrode composite material layer on the current collector by applying a composition for forming a composite material layer on the positive electrode current collector, a lithium secondary battery using the negative electrode and the positive electrode A method for manufacturing a lithium secondary battery is provided. In the manufacturing method disclosed herein, as a negative electrode used for constructing such a lithium secondary battery, a pore distribution based on a mercury intrusion method is measured, and a pore diameter by the measurement is in a range of 0.3 μm to 4 μm. (A) and a pore diameter of 0 μm or more and less than 0.3 μm (B), each having a local maximum point, a local maximum pore volume (V A ) in the range A and the range B The ratio (V A / V B ) to the pore volume (V B ) of the local maximum point in is 2.1 or more and 3.4 or less.
According to the manufacturing method disclosed herein, the growth of the SEI film on the surface of the negative electrode active material particles can be suppressed even when the use environment and / or the storage environment is a high temperature (for example, 50 ° C. to 70 ° C.). Capacitance and contact resistance between the negative electrode active material particles can be reduced. Therefore, the lithium secondary battery provided with such a negative electrode mixture layer has excellent high-temperature storage characteristics. Moreover, according to the manufacturing method disclosed here, since appropriate pores are secured in the negative electrode composite material layer, a good conductive path (conductive path) can be maintained in the composite material layer. Furthermore, since the diffusion resistance of lithium ions can be preferably reduced, excellent battery performance (for example, reduction in battery resistance) can be exhibited.

ここで開示されるリチウム二次電池の製造方法における好ましい一態様では、上記負極合材層の密度が1.0g/cm以上1.6g/cm以下の負極を形成することが挙げられる。
上記密度範囲を満たす負極合材層を備えたリチウム二次電池は、高エネルギー密度であり、且つ高温環境下においても優れた電池性能を発揮し得る。また該合材層内に適切な細孔が確保されているため、リチウムイオンの拡散抵抗を低減することができ、より優れた電池性能(例えば、電池抵抗の低減)を発揮し得る。
In a preferred embodiment of the method for producing a lithium secondary battery disclosed herein, a negative electrode in which the density of the negative electrode mixture layer is 1.0 g / cm 3 or more and 1.6 g / cm 3 or less is exemplified.
The lithium secondary battery provided with the negative electrode mixture layer satisfying the above density range has a high energy density and can exhibit excellent battery performance even in a high temperature environment. Further, since appropriate pores are secured in the composite material layer, the diffusion resistance of lithium ions can be reduced, and more excellent battery performance (for example, reduction in battery resistance) can be exhibited.

ここで開示されるリチウム二次電池の製造方法における好ましい一態様では、上記負極活物質は、粒度分布測定(レーザー回折・光散乱法)により測定される累積50%粒径(D50)が3μm以上20μm以下であって、且つ、窒素吸着法により測定される比表面積が2m/g以上40m/g以下の黒鉛であることが挙げられる。
負極活物質としての黒鉛は安全性が高く、理論容量が大きいため高いエネルギー密度を実現し得る。また上記粒径範囲を満たす黒鉛からなる負極合材層は、該合材層中に適度な細孔を確保し得るため、リチウムイオンの拡散抵抗を低減することができる。更に、上記比表面積の範囲を満たす黒鉛は、よりエネルギー密度が高く、且つ高温環境下における負極活物質間の接触抵抗をより低減し得る。よってかかる黒鉛を備えた電池では、より優れた性能(例えば、電池抵抗の低減)を発揮し得る。
In a preferred embodiment of the method for producing a lithium secondary battery disclosed herein, the negative electrode active material has a cumulative 50% particle size (D 50 ) measured by particle size distribution measurement (laser diffraction / light scattering method) of 3 μm. The specific surface area is not less than 20 μm and the specific surface area measured by the nitrogen adsorption method is 2 m 2 / g or more and 40 m 2 / g or less.
Graphite as the negative electrode active material is highly safe and has a large theoretical capacity, so that a high energy density can be realized. Moreover, since the negative electrode composite material layer made of graphite satisfying the above particle size range can secure appropriate pores in the composite material layer, the diffusion resistance of lithium ions can be reduced. Furthermore, graphite satisfying the above specific surface area range has a higher energy density and can further reduce the contact resistance between the negative electrode active materials in a high temperature environment. Therefore, a battery provided with such graphite can exhibit better performance (for example, reduction in battery resistance).

ここで開示されるリチウム二次電池の製造方法における好ましい一態様では、上記負極合材層形成用組成物は、少なくとも、スチレンブタジエンゴムおよび/またはカルボキシメチルセルロースを含むことが挙げられる。
上記バインダは接着性に優れ、負極活物質粒子間および該活物質粒子と負極集電体間に良好な導電経路(導電パス)を形成することができる。このため、負極合材層内の抵抗を低減することができ、電池性能を向上させることができる。
In a preferred embodiment of the method for producing a lithium secondary battery disclosed herein, the composition for forming a negative electrode mixture layer includes at least styrene butadiene rubber and / or carboxymethyl cellulose.
The binder is excellent in adhesiveness, and can form a good conductive path (conductive path) between the negative electrode active material particles and between the active material particles and the negative electrode current collector. For this reason, the resistance in the negative electrode mixture layer can be reduced, and the battery performance can be improved.

ここで開示されるリチウム二次電池の製造方法における好ましい一態様では、上記負極合材層形成用組成物の固形分濃度は、40%以上60%以下であることが挙げられる。
負極合材スラリーの固形分濃度が上記範囲にある場合、該スラリーの分散性が良好であり、粗大な凝集体がほとんど存在しないため塗工性が良好である。また、精度よく負極合材層を形成することができるため、負極合材層内に優れた導電経路(導電パス)を形成し得る。よって、かかる負極合材層を備えたリチウム二次電池では内部抵抗を低減することができ、より電池性能を向上させることができる。
In a preferred embodiment of the method for producing a lithium secondary battery disclosed herein, the solid content concentration of the composition for forming a negative electrode mixture layer is 40% or more and 60% or less.
When the solid content concentration of the negative electrode mixture slurry is in the above range, the dispersibility of the slurry is good, and the coating property is good because there are almost no coarse aggregates. Moreover, since the negative electrode mixture layer can be formed with high accuracy, an excellent conductive path (conductive path) can be formed in the negative electrode mixture layer. Therefore, in the lithium secondary battery provided with such a negative electrode mixture layer, the internal resistance can be reduced, and the battery performance can be further improved.

また、上記目的を実現すべく、本発明によって、正極と負極を有する電極体を備えたリチウム二次電池であって、上記負極は負極集電体と上記負極集電体上に形成された負極合材層とを備えており、上記負極合材層は負極活物質とバインダとを含むリチウム二次電池が提供される。ここで、上記負極合材層は、水銀圧入法に基づく細孔分布において、細孔径が0.3μm以上4μm以下の範囲(A)と、細孔径が0μm以上0.3μm未満の範囲(B)にそれぞれ極大点を有しており、上記Aの範囲における極大点の細孔容量(V)と、上記Bの範囲における極大点の細孔容量(V)との比(V/V)が、2.1以上3.4以下であることを特徴とする。
かかる構成の電池によれば、上述した理由により高温環境下でも不可逆容量が低減され、優れた容量維持率を保持し得る。また負極合材層内に良好な導電経路を保持しつつ、リチウムイオンの拡散抵抗を低減することができる。このため、かかる負極合材層を備えたリチウム二次電池では優れた電池性能(例えば、電池抵抗の低減)を発揮し得る。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a lithium secondary battery including an electrode body having a positive electrode and a negative electrode, wherein the negative electrode is formed on the negative electrode current collector and the negative electrode current collector. A lithium secondary battery including a negative electrode active material and a binder is provided. Here, in the pore distribution based on the mercury intrusion method, the negative electrode composite layer has a pore diameter range of 0.3 μm to 4 μm (A) and a pore diameter range of 0 μm to less than 0.3 μm (B). Each having a local maximum point, and the ratio (V A / V) of the pore volume (V A ) at the maximum point in the range A to the pore volume (V B ) at the maximum point in the range B. B ) is not less than 2.1 and not more than 3.4.
According to the battery having such a configuration, the irreversible capacity is reduced even in a high temperature environment for the reason described above, and an excellent capacity maintenance rate can be maintained. Moreover, the diffusion resistance of lithium ions can be reduced while maintaining a good conductive path in the negative electrode mixture layer. For this reason, the lithium secondary battery provided with such a negative electrode mixture layer can exhibit excellent battery performance (for example, reduction in battery resistance).

ここで開示されるリチウム二次電池の好ましい一態様では、上記負極合材層の密度が1.0g/cm以上1.6g/cm以下であることが挙げられる。
上述の通り、上記密度範囲を満たす負極合材層を備えたリチウム二次電池は、高エネルギー密度であり、且つ高温環境下においても優れた電池性能を発揮し得る。またリチウムイオンの拡散抵抗を低減することができ、該電池の電池性能を向上し得る。
In a preferable embodiment of the lithium secondary battery disclosed herein, the density of the negative electrode mixture layer is 1.0 g / cm 3 or more and 1.6 g / cm 3 or less.
As described above, the lithium secondary battery including the negative electrode mixture layer that satisfies the above density range has a high energy density and can exhibit excellent battery performance even in a high temperature environment. Further, the diffusion resistance of lithium ions can be reduced, and the battery performance of the battery can be improved.

ここで開示されるリチウム二次電池の好ましい一態様では、上記負極活物質は粒度分布測定(レーザー回折・光散乱法)により測定した累積50%粒径(D50)が3μm以上20μm以下であり、且つ比表面積が2m/g以上40m/g以下の黒鉛を用いることが挙げられる。
上述の通り、上記粒径範囲を満たす黒鉛からなる負極合材層は、リチウムイオンの拡散抵抗を低減することができる。また、上記比表面積の範囲を満たす黒鉛は、エネルギー密度が高く、且つ高温環境下における負極活物質間の接触抵抗をより低減し得る。このため、該電池の電池性能をより向上し得る。
In a preferred embodiment of the lithium secondary battery disclosed herein, the negative electrode active material has a cumulative 50% particle size (D50) measured by particle size distribution measurement (laser diffraction / light scattering method) of 3 μm or more and 20 μm or less, In addition, the use of graphite having a specific surface area of 2 m 2 / g or more and 40 m 2 / g or less can be mentioned.
As described above, the negative electrode mixture layer made of graphite satisfying the above particle size range can reduce the diffusion resistance of lithium ions. Moreover, the graphite satisfying the above specific surface area range has a high energy density and can further reduce the contact resistance between the negative electrode active materials in a high temperature environment. For this reason, the battery performance of this battery can be improved more.

ここで開示されるリチウム二次電池の好ましい一態様では、上記負極合材層形成用組成物は、少なくとも、スチレンブタジエンゴムおよびカルボキシメチルセルロースを含むことが挙げられる。
上記バインダは接着性に優れ、負極合材層内に良好な導電経路(導電パス)を形成することができる。このため、該電池の電池性能をより向上し得る。
In a preferable embodiment of the lithium secondary battery disclosed herein, the composition for forming a negative electrode mixture layer includes at least styrene butadiene rubber and carboxymethyl cellulose.
The binder is excellent in adhesiveness and can form a good conductive path (conductive path) in the negative electrode mixture layer. For this reason, the battery performance of this battery can be improved more.

ここで開示されるリチウム二次電池の好ましい一態様では、25℃におけるIV抵抗(mΩ)と電池の容量(Ah)との積が18(mΩ・Ah)以下であって、且つ、25℃における交流インピーダンス測定に基づく直流抵抗(mΩ)と電池の容量(Ah)との積が20(mΩ・Ah)以下であることが挙げられる。
かかる電池では従来に比べ抵抗が低減されているため、電池性能を向上し得る。
In a preferred embodiment of the lithium secondary battery disclosed herein, the product of the IV resistance (mΩ) at 25 ° C. and the capacity (Ah) of the battery is 18 (mΩ · Ah) or less, and at 25 ° C. The product of DC resistance (mΩ) based on AC impedance measurement and battery capacity (Ah) is 20 (mΩ · Ah) or less.
In such a battery, since the resistance is reduced as compared with the conventional battery, the battery performance can be improved.

ここで開示されるリチウム二次電池は、特に高温保存特性に優れ、且つ電池性能を向上(例えば、内部抵抗を低減)し得るため、例えば自動車等の車両に搭載される駆動用電源として好適である。したがって本発明によると、ここで開示されるいずれかのリチウム二次電池(複数のリチウム二次電池が接続された組電池の形態であり得る。)を備える車両(典型的には、プラグインハイブリッド自動車(PHV)、ハイブリッド自動車(HV)、電気自動車(EV)のような電動機)が提供される。   The lithium secondary battery disclosed herein is particularly suitable as a driving power source mounted on a vehicle such as an automobile because it has excellent high-temperature storage characteristics and can improve battery performance (for example, reduce internal resistance). is there. Therefore, according to the present invention, a vehicle (typically a plug-in hybrid) comprising any of the lithium secondary batteries disclosed herein (which may be in the form of an assembled battery to which a plurality of lithium secondary batteries are connected). Motor vehicles (PHV), hybrid vehicles (HV), electric vehicles such as electric vehicles (EV)) are provided.

図1は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の捲回電極体の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a wound electrode body of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池を車両駆動用電源として備えた車両(自動車)を模式的に示す側面図である。FIG. 3 is a side view schematically showing a vehicle (automobile) provided with the lithium secondary battery according to the embodiment of the present invention as a power source for driving the vehicle. 図4は、本発明の一実施例に係る、水銀圧入法により測定された負極合材層の細孔分布を示すチャートである。FIG. 4 is a chart showing the pore distribution of the negative electrode mixture layer measured by the mercury intrusion method according to one embodiment of the present invention. 図5は、本発明の一実施例に係る、V/Vと容量維持率(%)との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between V A / V B and capacity retention rate (%) according to one embodiment of the present invention. 図6は、本発明の一実施例に係る、V/VとIV抵抗値との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between V A / V B and the IV resistance value according to one embodiment of the present invention. 図7は、本発明の一実施例に係る、V/Vと直流抵抗値との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between V A / V B and the DC resistance value according to one embodiment of the present invention.

本明細書において「リチウム二次電池」とは、電解質イオンとしてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。一般にリチウムイオン電池(若しくはリチウムイオン二次電池)、リチウムポリマー電池、リチウム−空気電池、リチウム−硫黄電池等と称される二次電池は、本明細書におけるリチウム二次電池に包含される典型例である。また、本明細書において「活物質」とは、正極側又は負極側において蓄電に関与する物質(化合物)をいう。即ち、電池の充放電時において電子の吸蔵および放出に関与する物質をいう。   In the present specification, the “lithium secondary battery” refers to a secondary battery that uses lithium ions as electrolyte ions and is charged / discharged by movement of charges accompanying the lithium ions between the positive and negative electrodes. Secondary batteries generally referred to as lithium ion batteries (or lithium ion secondary batteries), lithium polymer batteries, lithium-air batteries, lithium-sulfur batteries, and the like are typical examples included in the lithium secondary batteries in this specification. It is. Further, in this specification, the “active material” refers to a substance (compound) involved in power storage on the positive electrode side or the negative electrode side. That is, it refers to a substance that is involved in the insertion and extraction of electrons during battery charge / discharge.

以下、ここで開示されるリチウム二次電池の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。かかる構造のリチウム二次電池は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the lithium secondary battery disclosed herein will be described. Note that matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for implementation can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in this field. The lithium secondary battery having such a structure can be implemented based on the contents disclosed in the present specification and common technical knowledge in the field.

上述のとおり、ここで開示される製造方法は、負極合材層の作製に特徴を有する方法で、負極活物質とバインダとを含むスラリー状の負極合材層形成用組成物を用意すること、上記負極合材層形成用組成物を負極集電体上に付与することにより該集電体上に負極合材層を備えた負極を形成すること、正極活物質とバインダとを含むスラリー状の正極合材層形成用組成物を用意すること、上記正極合材層形成用組成物を正極集電体上に付与することにより該集電体上に正極合材層を備えた正極を形成すること、上記負極と上記正極を使用してリチウム二次電池を構築することを包含する。以下、かかる製造方法の好ましい態様について詳細に説明する。   As described above, the production method disclosed herein is a method characterized by the production of the negative electrode mixture layer, and preparing a slurry-like composition for forming a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material and a binder, Forming a negative electrode having a negative electrode mixture layer on the current collector by applying the negative electrode mixture layer forming composition onto the negative electrode current collector, and forming a slurry containing a positive electrode active material and a binder A positive electrode including a positive electrode mixture layer is formed on the current collector by preparing a positive electrode mixture layer forming composition and applying the positive electrode mixture layer forming composition onto the positive electrode current collector. And constructing a lithium secondary battery using the negative electrode and the positive electrode. Hereinafter, preferred embodiments of the production method will be described in detail.

ここで開示される製造方法では、リチウム二次電池の負極は、負極活物質とバインダ(結着剤)等とを適当な溶媒中で混合してスラリー状(ペースト状、インク状のものを包含する。)の負極合材層形成用組成物(以下、「負極合材スラリー」という。)を調製し、該スラリーを負極集電体上に付与して負極合材層(負極活物質層ともいう。)を形成した形態のものを用いる。   In the manufacturing method disclosed herein, the negative electrode of the lithium secondary battery includes a slurry-like (paste-like or ink-like) obtained by mixing a negative-electrode active material and a binder (binder) in an appropriate solvent. The negative electrode mixture layer forming composition (hereinafter referred to as “negative electrode mixture slurry”) is prepared, and the slurry is applied onto the negative electrode current collector to form the negative electrode mixture layer (also referred to as the negative electrode active material layer). In the form in which it is formed).

ここで用いられる負極活物質には、従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。例えば、少なくとも一部に黒鉛構造(層状構造)を含む粒子状の黒鉛粉末(カーボン粒子)、チタン酸リチウム(LTO)等の酸化物、スズ(Sn)やケイ素(Si)とリチウムの合金等が挙げられる。黒鉛粉末としては、黒鉛質のもの、難黒鉛化炭素質のもの(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素質のもの(ソフトカーボン)、またはこれらを組み合わせたもの等を用いることができ、なかでも黒鉛を好ましく使用することができる。該黒鉛としては、例えば、天然鉱物から採られた天然黒鉛(石墨ともいう)や、石油または石炭系の材料から製造された人造黒鉛、あるいは上記黒鉛に粉砕やプレス等の加工処理を施したもの等から選択される、一種または二種以上であり得る。より具体的には、例えば、鱗片状黒鉛、鱗状(塊状)黒鉛、土状黒鉛、膨張黒鉛、熱分解黒鉛等が挙げられる。かかる形状は、鱗片状、球状、繊維状、粒状などであり得る。負極合材層全体に占める負極活物質の割合は特に限定されないが、通常は凡そ50質量%以上とすることが適当であり、好ましくは凡そ90質量%〜99質量%(例えば凡そ95質量%〜99質量%)である。   As the negative electrode active material used here, one or more of materials conventionally used in lithium secondary batteries can be used without any particular limitation. For example, particulate graphite powder (carbon particles) including a graphite structure (layered structure) at least partially, oxides such as lithium titanate (LTO), alloys of tin (Sn), silicon (Si) and lithium, and the like Can be mentioned. As the graphite powder, graphite, non-graphitizable carbon (hard carbon), easily graphitized carbon (soft carbon), or a combination of these can be used. Can be preferably used. Examples of the graphite include natural graphite (also called graphite) extracted from natural minerals, artificial graphite manufactured from petroleum or coal-based materials, or the above-mentioned graphite subjected to processing such as pulverization or pressing It may be one or more selected from the above. More specifically, for example, scaly graphite, scaly (lumpy) graphite, earthy graphite, expanded graphite, pyrolytic graphite and the like can be mentioned. Such a shape may be scaly, spherical, fibrous, granular or the like. The proportion of the negative electrode active material in the entire negative electrode mixture layer is not particularly limited, but it is usually appropriately about 50% by mass or more, preferably about 90% by mass to 99% by mass (for example, about 95% by mass to 99% by mass).

また、ここで用いられる負極活物質としては、粒度分布測定(レーザー回折・光散乱法)により測定した粒度分布による累積50%粒径(D50)が2μm以上(好ましくは3μm以上)であって、且つ50μm以下(典型的には30μm以下、好ましくは20μm以下)が好適な範囲として挙げられる。上記粒径範囲を満たす負極活物質は負極合材層中に適度な細孔を形成し、リチウムイオンの吸蔵および放出に伴う拡散抵抗を低減し得る。また負極合材層内に良好な導電経路(導電パス)を形成することができるため、電池性能を向上(例えば、抵抗の低減や高温保存特性の向上)し得る。
上記粒度分布の測定は、レーザー回折・光散乱法に基づく粒度分布測定により測定することができる。具体的には、まず試料(粉末)を測定溶媒中に分散させる。この際、測定結果に影響を与えない範囲で界面活性剤等の分散剤を添加してもよい。次に、かかる分散液を、例えば、株式会社堀場製作所製の粒度分布測定装置、型式「LA−920」に投入し、測定した値を採用することができる。なお、本明細書において「粒径」とは、かかる測定結果より算出される体積基準の粒度分布から導き出せる値を指し、累積50%粒径(D50)とは体積基準の粒度分布において微粒子側からの累積50%に相当する粒径(メジアン径)を示す。
The negative electrode active material used here has a cumulative 50% particle size (D 50 ) of 2 μm or more (preferably 3 μm or more) according to the particle size distribution measured by particle size distribution measurement (laser diffraction / light scattering method). And 50 μm or less (typically 30 μm or less, preferably 20 μm or less). The negative electrode active material satisfying the above particle size range can form appropriate pores in the negative electrode mixture layer, and can reduce diffusion resistance associated with insertion and extraction of lithium ions. Moreover, since a favorable conductive path (conductive path) can be formed in the negative electrode mixture layer, battery performance can be improved (for example, resistance can be reduced and high-temperature storage characteristics can be improved).
The particle size distribution can be measured by particle size distribution measurement based on a laser diffraction / light scattering method. Specifically, first, a sample (powder) is dispersed in a measurement solvent. At this time, a dispersant such as a surfactant may be added within a range that does not affect the measurement result. Next, such a dispersion can be put into, for example, a particle size distribution measuring apparatus manufactured by Horiba, Ltd., model “LA-920”, and the measured value can be adopted. In this specification, “particle size” refers to a value that can be derived from the volume-based particle size distribution calculated from the measurement results, and the cumulative 50% particle size (D 50 ) refers to the fine particle side in the volume-based particle size distribution. The particle diameter (median diameter) corresponding to the cumulative 50% from is shown.

また、ここで用いられる負極活物質の比表面積は、1m/g以上(例えば2m/g以上、更には4m/g以上)が好ましい。また、50m/g以下(例えば40m/g以下、更には30m/g以下)の範囲にあることが好ましい。比表面積が小さすぎると、十分なエネルギー密度が得られなかったり、該活物質粒子間の接触抵抗が増大したりする虞がある。一方、比表面積が大きすぎると、後述する一実施例のように、高温環境下における不可逆容量が増加するなどして、電池容量が低下する虞がある。
上記比表面積の測定は、窒素ガスの吸着等温線を測定するガス吸着法にて、例えば日本ベル株式会社製の自動比表面積/細孔分布測定装置、「BELSORP(商標)−18PLUS」を用いて定容量式吸着法にて測定した値(BET比表面積)を採用することができる。具体的には、試料(粉末)凡そ0.4gをセルに充填し、真空状態で加熱して前処理を行った後、液体窒素温度まで冷却し、窒素30%、He70%のガスを飽和吸着させる。その後、室温まで加熱して脱着したガス量を計測し、得られた結果からBET法(例えばBET1点法)により比表面積を算出する。
Further, the specific surface area of the negative electrode active material used here is preferably 1 m 2 / g or more (for example, 2 m 2 / g or more, more preferably 4 m 2 / g or more). Moreover, it is preferable that it exists in the range of 50 m < 2 > / g or less (for example, 40 m < 2 > / g or less, Furthermore, 30 m < 2 > / g or less). If the specific surface area is too small, sufficient energy density may not be obtained, or the contact resistance between the active material particles may increase. On the other hand, if the specific surface area is too large, the irreversible capacity in a high-temperature environment increases as in one embodiment described later, which may reduce the battery capacity.
The specific surface area is measured by a gas adsorption method for measuring an adsorption isotherm of nitrogen gas, for example, using an automatic specific surface area / pore distribution measuring device “BELSORP (trademark) -18PLUS” manufactured by Nippon Bell Co., Ltd. A value (BET specific surface area) measured by a constant volume adsorption method can be adopted. Specifically, approximately 0.4 g of sample (powder) is filled in a cell, heated in a vacuum state, pretreated, cooled to liquid nitrogen temperature, and saturated adsorption of 30% nitrogen and 70% He gas. Let Thereafter, the amount of gas desorbed by heating to room temperature is measured, and the specific surface area is calculated from the obtained results by the BET method (for example, the BET one-point method).

ここで用いられるバインダには、従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。典型的には、各種のポリマー材料を好適に用いることができる。例えば、水系の液状組成物を用いて負極合材層を形成する場合には、水に溶解または分散するポリマー材料を好ましく採用し得る。かかるポリマー材料としては、セルロース系ポリマー、フッ素系樹脂、酢酸ビニル共重合体、ゴム類等が例示される。より具体的には、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)等が挙げられる。なかでもSBRとCMCを用いた場合、接着性に優れ、負極活物質粒子間および該活物質粒子と負極集電体間に良好な導電パスを形成することができるため、好適に用いられる。
あるいは、溶剤系の液状組成物(分散媒の主成分が有機溶媒である溶剤系組成物)を用いて負極合材層を形成する場合には、有機溶剤に分散または溶解するポリマー材料を好ましく採用し得る。かかるポリマー材料としては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリ塩化ビニリデン(PVdC)、ポリエチレンオキサイド(PEO)等が挙げられる。特に限定するものではないが、負極合材層全体に占めるバインダの使用量は、例えば0.1質量%〜10質量%(好ましくは0.5質量%〜5質量%)とすることができる。
As the binder used here, one kind or two or more kinds of substances conventionally used in lithium secondary batteries can be used without particular limitation. Typically, various polymer materials can be suitably used. For example, when the negative electrode mixture layer is formed using an aqueous liquid composition, a polymer material that is dissolved or dispersed in water can be preferably used. Examples of such polymer materials include cellulose polymers, fluorine resins, vinyl acetate copolymers, rubbers, and the like. More specifically, carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), polyvinyl alcohol (PVA), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), styrene butadiene rubber (SBR), acrylic acid-modified SBR resin (SBR latex), and the like. In particular, when SBR and CMC are used, they are preferably used because they have excellent adhesiveness and can form good conductive paths between the negative electrode active material particles and between the active material particles and the negative electrode current collector.
Alternatively, when the negative electrode mixture layer is formed using a solvent-based liquid composition (a solvent-based composition in which the main component of the dispersion medium is an organic solvent), a polymer material that is dispersed or dissolved in an organic solvent is preferably employed. Can do. Examples of the polymer material include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene chloride (PVdC), polyethylene oxide (PEO), and the like. Although it does not specifically limit, the usage-amount of the binder which occupies for the whole negative electrode compound-material layer layer can be 0.1 mass%-10 mass% (preferably 0.5 mass%-5 mass%), for example.

ここで用いられる溶媒としては、従来リチウム二次電池に用いられる溶媒のうち一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。かかる溶媒は水系と有機溶剤に大別され、水系溶媒としては、水または水を主体とする混合溶媒であることが好ましい。該混合溶媒を構成する水以外の溶媒としては、水と均一に混合し得る有機溶剤(低級アルコール、低級ケトン等)の一種または二種以上を適宜選択して用いることができる。例えば、該水系溶媒の凡そ80質量%以上(より好ましくは凡そ90質量%以上、さらに好ましくは凡そ95質量%以上)が水である水系溶媒の使用が好ましい。特に好ましい例として、実質的に水からなる水系溶媒(例えば水)が挙げられる。また、有機溶媒としては、例えば、アミド、アルコール、ケトン、エステル、アミン、エーテル、ニトリル、環状エーテル、芳香族炭化水素等が挙げられる。より具体的には、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド、2−プロパノール、エタノール、メタノール、アセトン、メチルエチルケトン、プロペン酸メチル、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、アセトニトリル、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンジメチルスルホキシド(DMSO)、ジクロロメタン、トリクロロメタン、ジクロロエタン等が挙げられる。   As a solvent used here, 1 type, or 2 or more types can be used without specifically limiting among the solvents conventionally used for a lithium secondary battery. Such a solvent is roughly classified into an aqueous solvent and an organic solvent, and the aqueous solvent is preferably water or a mixed solvent mainly composed of water. As the solvent other than water constituting the mixed solvent, one or more organic solvents (lower alcohol, lower ketone, etc.) that can be uniformly mixed with water can be appropriately selected and used. For example, it is preferable to use an aqueous solvent in which about 80% by mass or more (more preferably about 90% by mass or more, more preferably about 95% by mass or more) of the aqueous solvent is water. A particularly preferable example is an aqueous solvent (for example, water) substantially consisting of water. Examples of the organic solvent include amides, alcohols, ketones, esters, amines, ethers, nitriles, cyclic ethers, aromatic hydrocarbons, and the like. More specifically, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide, 2-propanol, ethanol, methanol, acetone, methyl ethyl ketone, methyl propenoate, Cyclohexanone, methyl acetate, ethyl acetate, methyl acrylate, diethyl triamine, N, N-dimethylaminopropylamine, acetonitrile, ethylene oxide, tetrahydrofuran (THF), dioxane, benzene, toluene, ethylbenzene, xylene dimethyl sulfoxide (DMSO), dichloromethane, Examples include trichloromethane and dichloroethane.

また、ここで調製される負極合材スラリーには、必要に応じて、分散剤として機能し得る材料や導電材等を添加してもよい。該分散剤としては、疎水性鎖と親水性基をもつ高分子化合物(例えばはアルカリ塩、典型的にはナトリウム塩)や、硫酸塩、スルホン酸塩、リン酸塩などを有するアニオン性化合物やアミンなどのカチオン性化合物などが挙げられる。より具体的には、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリカルボン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ等が例示され、例えば、カルボキシメチルセルロース等の水溶性高分子材料が好ましく用いられる。   Moreover, you may add the material which can function as a dispersing agent, a electrically conductive material, etc. to the negative mix slurry prepared here as needed. Examples of the dispersant include polymer compounds having a hydrophobic chain and a hydrophilic group (for example, alkali salts, typically sodium salts), anionic compounds having sulfates, sulfonates, phosphates, and the like. And cationic compounds such as amines. More specifically, carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polycarboxylic acid, oxidized starch, phosphate starch and the like are exemplified. A water-soluble polymer material such as carboxymethyl cellulose is preferably used.

負極合材スラリーを調製する方法としては、上記負極活物質とバインダと分散剤等の添加剤とを溶媒中に一度に投入し混練してもよく、何回かに分けて段階的に投入し混練してもよい。例えば、先ずバインダとしても分散剤としても機能し得るCMCを目的の溶媒より少ない量の溶媒に分散させ、後から負極活物質とバインダとしてのSBRを段階的に投入する手法をとり得る。即ち、高分子量で比較的分散性の悪いCMCを先ず溶媒中に分散させることで、負極活物質が均一に分散した負極合材スラリーを得ることができる。特に限定されるものではないが、負極合材スラリーの固形分濃度(以下、「NV」という。)は凡そ30%以上(好ましくは40%以上、より好ましくは45%以上)であって、且つ70%以下(好ましくは60%、より好ましくは55%以下)となる。該スラリーの固形分濃度が上記範囲にある場合、分散性に優れ、塗工性が良好である。このため、精度よく負極合材層を形成することができる。   As a method for preparing a negative electrode mixture slurry, the negative electrode active material, a binder, and an additive such as a dispersing agent may be added to a solvent at a time and kneaded, or may be added in stages in several steps. You may knead. For example, first, CMC that can function as both a binder and a dispersant can be dispersed in a smaller amount of solvent than the target solvent, and then a negative electrode active material and SBR as a binder can be added in stages. That is, by first dispersing CMC having a high molecular weight and relatively poor dispersibility in a solvent, a negative electrode mixture slurry in which the negative electrode active material is uniformly dispersed can be obtained. Although not particularly limited, the solid content concentration (hereinafter referred to as “NV”) of the negative electrode mixture slurry is about 30% or more (preferably 40% or more, more preferably 45% or more), and 70% or less (preferably 60%, more preferably 55% or less). When the solid content concentration of the slurry is in the above range, the dispersibility is excellent and the coating property is good. For this reason, the negative electrode mixture layer can be formed with high accuracy.

負極合材層を形成する方法としては、上記負極合材スラリーを負極集電体の片面または両面に適量付与して乾燥させる方法を好ましく採用することができる。
かかる負極合材スラリーを付与する操作は、従来の一般的なリチウム二次電池用負極を作製する場合と同様に行うことができる。例えば、適当な塗布装置(スリットコーター、ダイコーター、コンマコーター、グラビアコーター等)を使用して、上記負極集電体上に所定量の上記負極合材スラリーを均一な厚さにコーティングすることにより作製され得る。
その後、適当な乾燥手段で負極合材層を乾燥することにより、負極合材スラリーに含まれていた溶媒を除去する。負極合材層を乾燥するにあたっては、自然乾燥、熱風、低湿風、真空、赤外線、遠赤外線、電子線等を単独または組み合わせにて用いることができる。好ましい一態様では、乾燥温度を凡そ200℃以下(典型的には80℃以上200℃未満)とする。このようにして、ここで開示されるリチウム二次電池用の負極を得ることができる。
As a method for forming the negative electrode mixture layer, a method in which an appropriate amount of the negative electrode mixture slurry is applied to one side or both sides of the negative electrode current collector and dried can be preferably employed.
The operation of applying the negative electrode mixture slurry can be performed in the same manner as in the case of producing a conventional general negative electrode for a lithium secondary battery. For example, by coating a predetermined amount of the negative electrode mixture slurry to a uniform thickness on the negative electrode current collector using a suitable coating device (slit coater, die coater, comma coater, gravure coater, etc.) Can be made.
Thereafter, the negative electrode mixture layer is dried by an appropriate drying means to remove the solvent contained in the negative electrode mixture slurry. In drying the negative electrode mixture layer, natural drying, hot air, low-humidity air, vacuum, infrared rays, far-infrared rays, electron beams, or the like can be used alone or in combination. In a preferred embodiment, the drying temperature is about 200 ° C. or lower (typically 80 ° C. or higher and lower than 200 ° C.). Thus, the negative electrode for lithium secondary batteries disclosed here can be obtained.

ここで負極集電体の素材としては、銅、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等が挙げられる。なお、形態は特に限定されず、棒状体、板状体、箔状体、網状体等を用いることができる。後述する捲回電極体を備えた電池では、箔状が用いられる。箔状集電体の厚みは特に限定されないが、電池の容量密度と集電体の強度との兼ね合いから、5μm〜200μm(より好ましくは8μm〜50μm)程度を好ましく用いることができる。   Here, examples of the material for the negative electrode current collector include copper, nickel, titanium, and stainless steel. The form is not particularly limited, and a rod-like body, a plate-like body, a foil-like body, a net-like body, or the like can be used. A battery having a wound electrode body to be described later uses a foil shape. The thickness of the foil-shaped current collector is not particularly limited, but about 5 μm to 200 μm (more preferably 8 μm to 50 μm) can be preferably used in consideration of the capacity density of the battery and the strength of the current collector.

負極合材スラリーの乾燥後、適宜プレス処理(例えば、ロールプレス法、平板プレス法等の従来公知の各種プレス方法を採用することができる。)を施すことによって、負極合材層の厚みや密度、細孔分布を調整することができる。負極集電体上に形成された負極合材層の密度は、例えば1.0g/cm以上(好ましくは1.1g/cm以上、より好ましくは1.2g/cm以上)であって、1.6g/cm以下(好ましくは1.5g/cm以下)とすることができる。該負極合材層の密度が低い(即ち、負極合材層内の活物質量が少ない)と、電池の単位体積当たりの容量が低下する。また、かかる密度が高すぎると、後述する一実施例のように、リチウムイオンの吸蔵・放出に伴う拡散抵抗が増大し内部抵抗が上昇する傾向にある。しかし、上記密度範囲を満たす負極合材層を備えたリチウム二次電池は、高エネルギー密度であり、且つリチウムイオンの拡散抵抗を低減することができるため、より優れた電池性能(例えば、電池抵抗の低減)を発揮し得る。After drying the negative electrode mixture slurry, the thickness and density of the negative electrode mixture layer are appropriately subjected to press treatment (for example, various conventionally known press methods such as a roll press method and a flat plate press method can be employed). , The pore distribution can be adjusted. The density of the negative electrode mixture layer formed on the negative electrode current collector is, for example, 1.0 g / cm 3 or more (preferably 1.1 g / cm 3 or more, more preferably 1.2 g / cm 3 or more). 1.6 g / cm 3 or less (preferably 1.5 g / cm 3 or less). When the density of the negative electrode mixture layer is low (that is, the amount of active material in the negative electrode mixture layer is small), the capacity per unit volume of the battery decreases. On the other hand, if the density is too high, the diffusion resistance associated with the insertion / extraction of lithium ions tends to increase and the internal resistance tends to increase, as in an embodiment described later. However, a lithium secondary battery including a negative electrode mixture layer that satisfies the above density range has a high energy density and can reduce diffusion resistance of lithium ions, so that more excellent battery performance (for example, battery resistance) Reduction).

ここで開示されるリチウム二次電池に用いられる負極としては、水銀圧入法に基づく細孔分布において、細孔径が0.3μm以上4μm以下の範囲(A)と、細孔径が0μm以上0.3μm未満の範囲(B)にそれぞれ極大点を有しており、上記Aの範囲における極大点の細孔容量(V)と、上記Bの範囲における極大点の細孔容量(V)との比(V/V)が、2.1以上3.4以下である。一般的に、高いSOC領域(例えばSOCが80%〜100%)における該電池の保存および/または高温領域(例えば50℃〜70℃)での保存は、該電池の容量を顕著に低下させる。これは、負極活物質粒子表面のSEI膜が成長することに伴い、不可逆容量が生じるためである。しかし、上記範囲を満たす負極では、使用環境および/または保存環境が高温となった場合でも活物質粒子表面におけるSEI膜の成長を抑えることができるため、不可逆容量や負極活物質粒子間の接触抵抗を低減し得る。なお、「SOC」とは、充電深度(State
of Charge)を意味し、可逆的に充放電可能な稼動電圧の範囲において、その上限となる電圧が得られる充電状態(即ち、満充電状態)を100%とし、下限となる電圧が得られる充電状態(即ち、充電されていない状態)を0%としたときの充電状態を示す。
As the negative electrode used in the lithium secondary battery disclosed herein, in the pore distribution based on the mercury intrusion method, the pore diameter ranges from 0.3 μm to 4 μm (A), and the pore diameter ranges from 0 μm to 0.3 μm. Each having a maximum point in the range (B) of less than, the pore volume (V A ) of the maximum point in the range A and the pore volume (V B ) of the maximum point in the range B The ratio (V A / V B ) is 2.1 or more and 3.4 or less. In general, storage of the battery in a high SOC region (eg, SOC 80% to 100%) and / or storage in a high temperature region (eg, 50 ° C. to 70 ° C.) significantly reduces the capacity of the battery. This is because an irreversible capacity is generated as the SEI film on the surface of the negative electrode active material particles grows. However, in the negative electrode satisfying the above range, since the growth of the SEI film on the surface of the active material particles can be suppressed even when the use environment and / or the storage environment become high temperature, the irreversible capacity and the contact resistance between the negative electrode active material particles Can be reduced. “SOC” means charge depth (State
of charge), and in a range of operating voltage that can be reversibly charged and discharged, the charging state (that is, the fully charged state) in which the upper limit voltage is obtained is 100%, and the lower limit voltage is obtained. The state of charge when the state (that is, the state of being not charged) is 0% is shown.

また、上記範囲を満たす負極では、負極合材層内に適切な細孔が確保されているため、該合材層内に良好な導電経路(導電パス)を保持しつつ、リチウムイオンの拡散抵抗を低減することができる。よって、かかる負極合材層を備えたリチウム二次電池では、優れた高温保存特性を有し、且つ電池性能が向上(例えば抵抗の低減)させることができ、特に高温環境下で使用および/または保存し得る用途の該電池において好適である。   In addition, in the negative electrode satisfying the above range, since appropriate pores are secured in the negative electrode mixture layer, diffusion resistance of lithium ions is maintained while maintaining a good conductive path (conductive path) in the mixture layer. Can be reduced. Therefore, the lithium secondary battery provided with such a negative electrode composite material layer has excellent high-temperature storage characteristics and can improve battery performance (for example, decrease in resistance), and can be used and / or particularly in a high-temperature environment. It is suitable for the battery that can be stored.

負極合材層内の水銀圧入法に基づく細孔分布については、水銀ポロシメータ(mercury porosimeter)を用いて測定することができる。水銀圧入法は、多孔体の細孔分布を測定する方法であって、負極合材層内の粒子間の空隙(即ち、負極活物質間の細孔)や該活物質表面に存在する微細な孔を把握し得る。なお、かかる細孔は使用する負極活物質の種類や性質(例えば比表面積)、負極合材スラリー塗工時のNV値、圧延(プレス)の条件等によって調整することができる。
上記水銀圧入法の具体的な測定方法としては、まず測定対象たる負極合材層を負極集電体から剥ぎ取り、サンプルを得る。次に、かかるサンプルを真空引きされた状態で水銀に浸漬し、徐々に圧力を高めていく。すると、サンプルの細孔に水銀が入り込み、細孔の容積を測定することができる。即ち、水銀にかけられる圧力が高くなると、水銀はより小さい空間へと徐々に浸入していく。該圧力と細孔の大きさは反比例するため、かかる関係に基づき、該サンプルの有する細孔の大きさとその容量分布を求めることができる。かかる装置としては、例えば、株式会社島津製作所製のオートポアIII9410を用いることができる。この場合、例えば、4psi〜60000psiにて測定することによって、50μm〜0.003μmの細孔範囲に相当する細孔の容積分布を把握することができる。
The pore distribution based on the mercury intrusion method in the negative electrode mixture layer can be measured using a mercury porosimeter. The mercury intrusion method is a method for measuring the pore distribution of a porous body, and includes voids between particles in the negative electrode mixture layer (that is, pores between negative electrode active materials) and fine particles present on the surface of the active material. The hole can be grasped. Such pores can be adjusted depending on the type and properties (for example, specific surface area) of the negative electrode active material to be used, the NV value at the time of coating the negative electrode mixture slurry, and rolling (press) conditions.
As a specific measurement method of the mercury intrusion method, first, the negative electrode mixture layer as a measurement target is peeled off from the negative electrode current collector to obtain a sample. Next, the sample is immersed in mercury in a vacuumed state, and the pressure is gradually increased. Then, mercury enters the pores of the sample, and the volume of the pores can be measured. That is, as the pressure applied to mercury increases, mercury gradually enters a smaller space. Since the pressure and the size of the pores are inversely proportional, the size of the pores and the volume distribution of the sample can be obtained based on this relationship. As such an apparatus, for example, Autopore III 9410 manufactured by Shimadzu Corporation can be used. In this case, for example, by measuring at 4 psi to 60000 psi, the volume distribution of the pores corresponding to the pore range of 50 μm to 0.003 μm can be grasped.

ここで開示されるリチウム二次電池の正極は、正極活物質と導電材とバインダ等とを混合してスラリー状(ペースト状、インク状のものを包含する。)の正極合材層形成用組成物(以下、「正極合材スラリー」という。)を調製する。該スラリーを正極集電体上に付与して正極合材層(正極活物質層ともいう。)を形成した形態のものを用いる。   The positive electrode of the lithium secondary battery disclosed here is a composition for forming a positive electrode mixture layer in a slurry state (including paste and ink) by mixing a positive electrode active material, a conductive material, a binder, and the like. (Hereinafter, referred to as “positive electrode mixture slurry”). A slurry in which the slurry is applied onto a positive electrode current collector to form a positive electrode mixture layer (also referred to as a positive electrode active material layer) is used.

ここで用いられる正極活物質には、従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。例えば、リチウムニッケル酸化物(例えばLiNiO)、リチウムコバルト酸化物(例えばLiCoO)、リチウムマンガン酸化物(例えばLiMn)等のリチウムと遷移金属元素とを構成金属元素として含む酸化物(リチウム遷移金属酸化物)や、リン酸マンガンリチウム(LiMnPO)、リン酸鉄リチウム(LiFePO)等のリチウムと遷移金属元素とを構成金属元素として含むリン酸塩等が挙げられる。中でも、層状構造のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(例えばLiNi1/3Co1/3Mn1/3)を主成分とする正極活物質(典型的には、実質的にリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物からなる正極活物質)は、熱安定性に優れ、かつエネルギー密度も高いため好ましく用いることができる。また、特に限定するものではないが、正極合材層全体に占める正極活物質の割合は典型的には凡そ50質量%以上(典型的には70質量%〜99質量%)であり、凡そ80質量%〜99質量%であることが好ましい。As the positive electrode active material used here, one or more of materials conventionally used in lithium secondary batteries can be used without any particular limitation. For example, an oxide containing lithium and a transition metal element as constituent metal elements such as lithium nickel oxide (eg LiNiO 2 ), lithium cobalt oxide (eg LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (eg LiMn 2 O 4 ) Examples thereof include lithium transition metal oxides), phosphates including lithium and transition metal elements such as lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ) and lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) as constituent metal elements. Among them, a positive electrode active material (typically substantially lithium nickel cobalt manganese) having a layered structure lithium nickel cobalt manganese composite oxide (for example, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) as a main component. A positive electrode active material made of a composite oxide is preferably used because of its excellent thermal stability and high energy density. Although not particularly limited, the ratio of the positive electrode active material to the entire positive electrode mixture layer is typically about 50% by mass or more (typically 70% to 99% by mass), and about 80%. It is preferable that it is mass%-99 mass%.

ここで、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とは、Li、Ni、Co、Mnを構成金属元素とする酸化物のほか、Li、Ni、Co、Mn以外に他の少なくとも一種の金属元素(Li、Ni、Co、Mn以外の遷移金属元素および/または典型金属元素)を含む酸化物をも包含する意味である。かかる金属元素は、例えば、Al、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La、Ceのうちの一種または二種以上の元素であり得る。リチウムニッケル酸化物、リチウムコバルト酸化物、及びリチウムマンガン酸化物についても同様である。このようなリチウム遷移金属酸化物(典型的には粒子状)としては、例えば従来公知の方法で調製されるリチウム遷移金属酸化物粉末をそのまま使用することができる。   Here, the lithium nickel cobalt manganese composite oxide is an oxide having Li, Ni, Co, and Mn as constituent metal elements, and at least one other metal element (Li, Ni, Co, and Mn) in addition to Li, Ni, Co, and Mn. The meaning also includes oxides containing transition metal elements and / or typical metal elements other than Ni, Co, and Mn. Such metal elements are, for example, one or more elements of Al, Cr, Fe, V, Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, Cu, Zn, Ga, In, Sn, La, and Ce. It can be. The same applies to lithium nickel oxide, lithium cobalt oxide, and lithium manganese oxide. As such a lithium transition metal oxide (typically in particulate form), for example, a lithium transition metal oxide powder prepared by a conventionally known method can be used as it is.

ここで用いられる導電材には、従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。例えば、種々のカーボンブラック(例えば、アセチレンブラック(AB)、ファーネスブラック、ケッチェンブラック(KB)、チャンネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック)、黒鉛粉末(天然物、人工物)、炭素繊維(PAN系、ピッチ系)等から選択される、一種または二種以上であり得る。あるいは金属繊維(例えばAl、SUS等)、導電性金属粉末(例えばAg、Ni、Cu等)、金属酸化物(例えばZnO、SnO等)、金属で表面被覆した合成繊維等を用いてもよい。なかでも好ましいカーボン粉末としては、アセチレンブラック(AB)が挙げられる。正極合材層全体に占める導電剤の割合は、例えば凡そ1質量%〜15質量%とすることができ、凡そ2質量%〜8質量%(より好ましくは2質量%〜6質量%)とすることが好ましい。As the conductive material used here, one kind or two or more kinds of substances conventionally used in lithium secondary batteries can be used without particular limitation. For example, various carbon blacks (for example, acetylene black (AB), furnace black, ketjen black (KB), channel black, lamp black, thermal black), graphite powder (natural products, artificial products), carbon fibers (PAN series) , Pitch system) or the like. Or metal fibers (e.g. Al, SUS or the like), conductive metal powder (e.g. Ag, Ni, Cu, etc.), metal oxides (e.g. ZnO, SnO 2, etc.), may be used the surface-coated synthetic fiber such as a metal . Among these, a preferable carbon powder is acetylene black (AB). The proportion of the conductive agent in the entire positive electrode mixture layer can be, for example, approximately 1% by mass to 15% by mass, and approximately 2% by mass to 8% by mass (more preferably 2% by mass to 6% by mass). It is preferable.

ここで用いられるバインダには、上記負極合材層用のバインダとして例示したポリマー材料から適当なものを選択することができる。例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等が例示される。正極合材層全体に占めるバインダの割合を、例えば凡そ0.1質量%〜10質量%とすることができ、凡そ1質量%〜5質量%とすることが好ましい。   As the binder used here, an appropriate material can be selected from the polymer materials exemplified as the binder for the negative electrode mixture layer. Examples thereof include polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), and the like. The ratio of the binder to the whole positive electrode composite material layer can be, for example, about 0.1% by mass to 10% by mass, and preferably about 1% by mass to 5% by mass.

正極合材層を形成する方法としては、上記負極負極合材層の場合と同様の操作によって、正極合材スラリーを正極集電体の片面または両面に適量付与して乾燥させる方法を好ましく採用することができる。
その後、上記負極負極合材層の場合と同様に、適当な乾燥手段で正極合材層を乾燥することにより、正極合材スラリーに含まれていた溶媒を除去する。正極合材スラリーの乾燥後、適宜プレス処理(例えば、ロールプレス法、平板プレス法等)を施すことによって正極合材層の厚みや密度を調製することができる。
As a method of forming the positive electrode mixture layer, a method of applying an appropriate amount of the positive electrode mixture slurry to one or both sides of the positive electrode current collector and drying it by the same operation as in the case of the negative electrode negative electrode mixture layer is preferably employed. be able to.
Thereafter, as in the case of the negative electrode negative electrode mixture layer, the solvent contained in the positive electrode mixture slurry is removed by drying the positive electrode mixture layer by an appropriate drying means. After drying the positive electrode mixture slurry, the thickness and density of the positive electrode mixture layer can be adjusted by appropriately performing a press treatment (for example, a roll press method, a flat plate press method, etc.).

ここで正極集電体の素材としては、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等が挙げられる。集電体の形状は、得られた電極を用いて構築される電池の形状等に応じて異なり得るため特に限定されず、棒状体、板状体、箔状体、網状体等を用いることができる。後述する捲回電極体を備えた電池では、主に箔状体が用いられる。箔状集電体の厚みは特に限定されないが、電池の容量密度と集電体の強度との兼ね合いから、5μm〜200μm(より好ましくは8μm〜50μm)程度を好ましく用いることができる。   Here, examples of the material for the positive electrode current collector include aluminum, nickel, titanium, and stainless steel. The shape of the current collector is not particularly limited because it may vary depending on the shape of the battery constructed using the obtained electrode, and a rod-like body, a plate-like body, a foil-like body, a net-like body, or the like may be used. it can. In a battery provided with a wound electrode body to be described later, a foil-like body is mainly used. The thickness of the foil-shaped current collector is not particularly limited, but about 5 μm to 200 μm (more preferably 8 μm to 50 μm) can be preferably used in consideration of the capacity density of the battery and the strength of the current collector.

上記正極および負極を積層した電極体を作製し、電解液とともに適当な電池ケースに収容してリチウム二次電池が構築される。なお、ここで開示されるリチウム二次電池の代表的な構成では、正極と負極との間にセパレータが介在される。
電池ケースとしては、従来のリチウム二次電池に用いられる材料や形状を用いることができる。材質としては、例えばアルミニウム、スチール等の比較的軽量な金属材や、PPS、ポリイミド樹脂等の樹脂材料が挙げられる。また、形状(容器の外形)としては特に限定されず、例えば、円筒型、角型、直方体型、コイン型、袋体型等の形状であり得る。また該ケースに電流遮断機構(電池の過充電時に、内圧の上昇に応じて電流を遮断し得る機構)などの安全機構を設けてもよい。
An electrode body in which the positive electrode and the negative electrode are laminated is prepared and accommodated in an appropriate battery case together with the electrolytic solution to construct a lithium secondary battery. In the typical configuration of the lithium secondary battery disclosed herein, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode.
As a battery case, the material and shape which are used for the conventional lithium secondary battery can be used. Examples of the material include relatively light metal materials such as aluminum and steel, and resin materials such as PPS and polyimide resin. Further, the shape (outer shape of the container) is not particularly limited, and may be, for example, a cylindrical shape, a rectangular shape, a rectangular parallelepiped shape, a coin shape, a bag shape, or the like. The case may be provided with a safety mechanism such as a current interruption mechanism (a mechanism capable of interrupting current in response to an increase in internal pressure when the battery is overcharged).

ここで用いられる電解液には、従来のリチウム二次電池に用いられる非水電解液と同様の一種または二種以上のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液は、典型的には、適当な非水溶媒に電解質(リチウム塩)を含有させた組成を有する。
該非水溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の非プロトン性溶媒を用いることができる。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(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、アセトニトリル、プロピオニトリル、ニトロメタン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。なかでもカーボネート類を主体とする非水溶媒が好ましく用いられる。例えば、非水溶媒として一種または二種以上のカーボネート類を含み、それらカーボネート類の合計体積が非水溶媒全体の体積の60体積%以上(より好ましくは75体積%以上、さらに好ましくは90体積%以上であり、実質的に100体積%であってもよい。)を占める非水電解液を好ましく用いられる。また、かかる液状電解液にポリマーが添加された固体状(ゲル状)の電解液であってもよい。
該電解質としては、例えばLiPF、LiBF、LiClO、LiN(SOCF、LiN(SO、LiCFSO、LiCSO、LiC(SOCF、LiClO等が例示される。なかでもLiPFが好ましく用いられる。電解質の濃度は特に制限されないが、電解質の濃度が低すぎると電解液に含まれるリチウムイオンの量が不足し、イオン伝導性が低下する傾向がある。また支持電解質の濃度が高すぎると非水電解液の粘度が高くなりすぎて、イオン伝導性が低下する傾向がある。このため、電解質を凡そ0.1mol/L〜5mol/L(好ましくは、凡そ0.8mol/L〜1.5mol/L)程度の濃度で含有する非水電解液が好ましく用いられる。
As the electrolytic solution used here, one kind or two or more kinds similar to the nonaqueous electrolytic solution used in the conventional lithium secondary battery can be used without any particular limitation. Such a nonaqueous electrolytic solution typically has a composition in which an electrolyte (lithium salt) is contained in a suitable nonaqueous solvent.
As the non-aqueous solvent, aprotic solvents such as carbonates, esters, ethers, nitriles, sulfones, and lactones can be used. For example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, Examples include 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, 1,3-dioxolane, diethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, acetonitrile, propionitrile, nitromethane, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, and γ-butyrolactone. Of these, nonaqueous solvents mainly composed of carbonates are preferably used. For example, the nonaqueous solvent contains one or more carbonates, and the total volume of these carbonates is 60% by volume or more (more preferably 75% by volume or more, and further preferably 90% by volume) of the total volume of the nonaqueous solvent. The non-aqueous electrolyte solution occupying the above and substantially 100% by volume) is preferably used. Further, it may be a solid (gel) electrolytic solution in which a polymer is added to the liquid electrolytic solution.
Examples of the electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiClO 4 and the like are exemplified. Of these, LiPF 6 is preferably used. The concentration of the electrolyte is not particularly limited, but if the concentration of the electrolyte is too low, the amount of lithium ions contained in the electrolytic solution tends to be insufficient, and the ionic conductivity tends to decrease. On the other hand, if the concentration of the supporting electrolyte is too high, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution becomes too high, and the ionic conductivity tends to decrease. For this reason, a nonaqueous electrolytic solution containing an electrolyte at a concentration of about 0.1 mol / L to 5 mol / L (preferably about 0.8 mol / L to 1.5 mol / L) is preferably used.

また、ここで用いられる電解液中には、例えば、電池の性能を向上させるような添加剤(具体的には、ビニレンカーボネート(VC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)等)や、過充電防止剤(過充電状態において分解され大量のガスを発生させるような化合物をいう。典型的には、ビフェニル(BP)、シクロヘキシルベンゼン(CHB)等)等の各種添加剤を適宜添加してもよい。   Moreover, in the electrolyte solution used here, for example, an additive (specifically, vinylene carbonate (VC), fluoroethylene carbonate (FEC), etc.) that improves battery performance, or an overcharge inhibitor. (A compound that decomposes in an overcharged state and generates a large amount of gas. Typically, various additives such as biphenyl (BP) and cyclohexylbenzene (CHB)) may be added as appropriate.

ここで用いられるセパレータとしては、従来からリチウム二次電池に用いられるものと同様の各種多孔質シートを用いることができる。例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂から成る多孔質樹脂シート(フィルム、不織布等)が挙げられる。かかる多孔質樹脂シートは、単層構造であってもよく、二層以上の複数構造(例えば、PE層の両面にPP層が積層された三層構造)であってもよい。特に限定されるものではないが、セパレータ基材として用いられる好ましい多孔質シート(典型的には多孔質樹脂シート)の性状として、平均孔径が0.001μm〜30μm程度であり、厚みが5μm〜100μm(より好ましくは10μm〜30μm)程度である多孔質樹脂シートが例示される。該多孔質シートの気孔率(空隙率)は、例えば凡そ20体積%〜90体積%(好ましくは30体積%〜80体積%)程度であり得る。なお、固体状の電解液を用いたリチウム二次電池(リチウムポリマー電池)では、上記電解質がセパレータを兼ねる構成としてもよい。   As the separator used here, various porous sheets similar to those conventionally used for lithium secondary batteries can be used. For example, a porous resin sheet (film, nonwoven fabric, etc.) made of a resin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyester, cellulose, polyamide or the like can be mentioned. Such a porous resin sheet may have a single layer structure, or may have a two or more layers structure (for example, a three-layer structure in which a PP layer is laminated on both sides of a PE layer). Although it is not particularly limited, preferred porous sheets (typically porous resin sheets) used as the separator base material have an average pore diameter of about 0.001 μm to 30 μm and a thickness of 5 μm to 100 μm. Examples of the porous resin sheet are (more preferably 10 μm to 30 μm). The porosity (porosity) of the porous sheet may be, for example, about 20% to 90% by volume (preferably 30% to 80% by volume). Note that in a lithium secondary battery (lithium polymer battery) using a solid electrolyte, the electrolyte may also serve as a separator.

特に限定することを意図したものではないが、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の概略構成として、扁平に捲回された電極体(捲回電極体)と、非水電解液とを扁平な箱型(直方体形状)の容器に収容した形態のリチウム二次電池(単電池)を例とし、図1〜3にその概略構成を示す。以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は、実際の寸法関係を反映するものではない。   Although not intended to be particularly limited, as a schematic configuration of the lithium secondary battery according to one embodiment of the present invention, a flatly wound electrode body (winding electrode body), a non-aqueous electrolyte solution, As an example, a lithium secondary battery (single cell) in a form in which the battery is housed in a flat box-shaped (cuboid) container is shown in FIGS. In the following drawings, members / parts having the same action are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted or simplified. The dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) in each figure does not reflect the actual dimensional relationship.

図1に模式的に示すように、本実施形態に係るリチウム二次電池100は、捲回電極体80と電池ケース50とを備えており、長尺状の正極シート10と長尺状の負極シート20が長尺状のセパレータ40Aおよび40Bを介して扁平に捲回された形態の電極体(捲回電極体)80が、図示しない非水電解液とともに、扁平な箱型(直方体形状)の電池ケース50に収容された構成を有する。
電池ケース50は、上端が開放された扁平な直方体状のケース本体52と、その開口部を塞ぐ蓋体54とを備える。電池ケース50の上面(即ち、蓋体54)には、捲回電極体80の正極10と電気的に接続する正極端子70および該電極体80の負極20と電気的に接続する負極端子72が設けられている。
As schematically shown in FIG. 1, a lithium secondary battery 100 according to this embodiment includes a wound electrode body 80 and a battery case 50, and includes a long positive electrode sheet 10 and a long negative electrode. An electrode body (winding electrode body) 80 in a form in which the sheet 20 is wound flatly through the long separators 40A and 40B is formed in a flat box shape (cuboid shape) together with a non-aqueous electrolyte (not shown). The battery case 50 is housed.
The battery case 50 includes a flat cuboid case main body 52 having an open upper end, and a lid 54 that closes the opening. On the upper surface (that is, the lid 54) of the battery case 50, there are a positive electrode terminal 70 that is electrically connected to the positive electrode 10 of the wound electrode body 80 and a negative electrode terminal 72 that is electrically connected to the negative electrode 20 of the electrode body 80. Is provided.

図2は、捲回電極体80を組み立てる前段階における長尺状のシート構造(電極シート)を模式的に示す図である。長尺状の正極集電体12の片面または両面(典型的には両面)に長手方向に沿って正極合材層14が形成された正極シート10と、長尺状の負極集電体22の片面または両面(典型的には両面)に長手方向に沿って負極合材層24が形成された負極シート20とを、二枚の長尺状セパレータ40Aおよび40Bとともに重ね合わせて長尺方向に捲回し、捲回電極体を作製する。かかる捲回電極体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって扁平形状の捲回電極体80が得られる。
正極シート10は、その長手方向に沿う一方の端部において、正極合材層14が設けられておらず(あるいは除去されて)、正極集電体12が露出するよう形成されている。同様に、捲回される負極シート20は、その長手方向に沿う一方の端部において、負極合材層24が設けられておらず(あるいは除去されて)、負極集電体22が露出するように形成されている。そして、正極集電体12の該露出端部74に正極集電板が、負極集電体22の該露出端部76には負極集電板がそれぞれ付設されており、上記正極端子70および上記負極端子72とそれぞれ電気的に接続される。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a long sheet structure (electrode sheet) in a stage before assembling the wound electrode body 80. Of the positive electrode sheet 10 in which the positive electrode mixture layer 14 is formed along the longitudinal direction on one or both surfaces (typically both surfaces) of the long positive electrode current collector 12, and the long negative electrode current collector 22. The negative electrode sheet 20 on which the negative electrode mixture layer 24 is formed along the longitudinal direction on one side or both sides (typically both sides) is superposed together with the two long separators 40A and 40B in the longitudinal direction. Turn to produce a wound electrode body. A flat wound electrode body 80 is obtained by squashing and winding the wound electrode body from the side surface direction.
The positive electrode sheet 10 is formed such that the positive electrode mixture layer 14 is not provided (or removed) at one end along the longitudinal direction, and the positive electrode current collector 12 is exposed. Similarly, the wound negative electrode sheet 20 is not provided with (or removed from) the negative electrode mixture layer 24 at one end along the longitudinal direction, so that the negative electrode current collector 22 is exposed. Is formed. A positive electrode current collector plate is attached to the exposed end portion 74 of the positive electrode current collector 12, and a negative electrode current collector plate is attached to the exposed end portion 76 of the negative electrode current collector 22, respectively. Each is electrically connected to the negative terminal 72.

ここで開示される製造方法により製造されたリチウム二次電池は、各種用途に利用可能であるが、高温保存特性に優れ、該電池の抵抗が低減されていることを特徴とする。このため、例えば図3に示すように、自動車等の車両1に搭載されるモーター用の動力源(駆動電源)としてここで開示されるリチウム二次電池100が好適に使用され得る。車両1の種類は特に限定されないが、典型的には、プラグインハイブリッド自動車(PHV)、ハイブリッド自動車(HV)、電気自動車(EV)が挙げられる。また、かかるリチウム二次電池100は、単独で使用されてもよく、直列および/または並列に複数接続されてなる組電池の形態で使用されてもよい。   The lithium secondary battery manufactured by the manufacturing method disclosed herein can be used for various applications, but is characterized by excellent high-temperature storage characteristics and reduced resistance of the battery. Therefore, for example, as shown in FIG. 3, the lithium secondary battery 100 disclosed herein can be suitably used as a power source (drive power source) for a motor mounted on a vehicle 1 such as an automobile. Although the kind of vehicle 1 is not specifically limited, Typically, a plug-in hybrid vehicle (PHV), a hybrid vehicle (HV), and an electric vehicle (EV) are mentioned. Moreover, the lithium secondary battery 100 may be used alone, or may be used in the form of an assembled battery that is connected in series and / or in parallel.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not intended to be limited to those shown in the examples.

<例1>
まず、負極活物質としての人造黒鉛(粉末)とスチレンブタジエンゴム(SBR)と、カルボキシメチルセルロース(CMC)とを、これら材料の質量比が98:1:1であり、且つNV値が50質量%となるようにイオン交換水と混合して、水系の負極合材スラリーを調製した。このスラリーを、厚み凡そ10μmの長尺状銅箔(負極集電体)の両面に塗布して負極合材層を形成し、シート状の負極(負極シート(例1))を得た。こうして得られた負極を乾燥後、負極合材層の密度が約1.4g/cmとなるように圧延(プレス)した。
<Example 1>
First, artificial graphite (powder), styrene butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC) as a negative electrode active material have a mass ratio of 98: 1: 1 and an NV value of 50% by mass. The mixture was mixed with ion-exchanged water so that an aqueous negative electrode mixture slurry was prepared. This slurry was applied to both sides of a long copper foil (negative electrode current collector) having a thickness of about 10 μm to form a negative electrode mixture layer, thereby obtaining a sheet-like negative electrode (negative electrode sheet (Example 1)). The negative electrode thus obtained was dried and then rolled (pressed) so that the negative electrode composite material layer had a density of about 1.4 g / cm 3 .

次に、正極活物質粉末としてのLiNi1/3Co1/3Mn1/3粉末と、導電材としてのアセチレンブラックと、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを、これら材料の質量比率が91:6:3となり、且つNV値が55質量%となるようにN−メチルピロリドン(NMP)と混合し、正極合材スラリーを調製した。このスラリーを、厚み凡そ15μmの長尺状アルミニウム箔(正極集電体)の両面に塗布して正極合材層を形成し、シート状の正極(正極シート)を得た。こうして得られた正極を乾燥後、正極合材層の密度が約2.5g/cmとなるように圧延(プレス)した。Next, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 powder as the positive electrode active material powder, acetylene black as the conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder are added to the mass of these materials. A positive electrode mixture slurry was prepared by mixing with N-methylpyrrolidone (NMP) such that the ratio was 91: 6: 3 and the NV value was 55% by mass. This slurry was applied to both sides of a long aluminum foil (positive electrode current collector) having a thickness of about 15 μm to form a positive electrode mixture layer, thereby obtaining a sheet-like positive electrode (positive electrode sheet). The positive electrode thus obtained was dried and then rolled (pressed) so that the positive electrode mixture layer had a density of about 2.5 g / cm 3 .

上記で作製した正極シートと負極シート(例1)とを、2枚のセパレータ(ここでは多孔質ポリエチレンシート(PE)を用いた。)を介して重ね合わせて捲回し、各電極体を作製した。かかる電極体を非水電解液(ここでは、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とジメチルカーボネート(EMC)とを3:4:3の体積比で含む混合溶媒に、電解質としてのLiPFを凡そ1mol/Lの濃度で溶解した電解液を用いた。)とともに円筒型の電池ケースに収容した。該電池ケースの開口部に蓋体を装着し、溶接して接合することによりここでは18650型(径18mm、高さ65mm、電池容量0.5Ah)のリチウム二次電池(例1)を構築した。The positive electrode sheet and the negative electrode sheet (Example 1) prepared above were overlapped and wound through two separators (here, a porous polyethylene sheet (PE) was used) to prepare each electrode body. . Such an electrode body is mixed with a nonaqueous electrolytic solution (here, a mixed solvent containing ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and dimethyl carbonate (EMC) at a volume ratio of 3: 4: 3, and LiPF 6 as an electrolyte. And an electrolyte solution dissolved at a concentration of about 1 mol / L.) And was housed in a cylindrical battery case. A lid is attached to the opening of the battery case, and welded to form a 18650 type (diameter 18 mm, height 65 mm, battery capacity 0.5 Ah) lithium secondary battery (Example 1). .

<例2〜10>
ここで開示される製造方法における好適なV/Vの範囲を見極めるために、上記使用する負極活物質の粒径および上記負極合材層の圧延(プレス)条件を調節したこと以外は、例1と同様に、負極シート(例2〜10)を作製した。かかる負極シート(例2〜10)を用いて、例1と同様に、18650型(径18mm、高さ65mm)のリチウム二次電池(例2〜10)を構築した。
<Examples 2 to 10>
Except for adjusting the particle size of the negative electrode active material to be used and the rolling (pressing) conditions of the negative electrode mixture layer in order to determine a preferable range of V A / V B in the production method disclosed herein, In the same manner as in Example 1, negative electrode sheets (Examples 2 to 10) were produced. Using this negative electrode sheet (Examples 2 to 10), a 18650 type (diameter 18 mm, height 65 mm) lithium secondary battery (Examples 2 to 10) was constructed in the same manner as Example 1.

上記作製した負極シート(例1〜10)に形成された負極合材層について、既に上述した方法により細孔分布を測定した。典型的な測定例として、例1の細孔分布(チャート)を図4に示す。   With respect to the negative electrode mixture layer formed on the prepared negative electrode sheets (Examples 1 to 10), the pore distribution was measured by the method described above. As a typical measurement example, the pore distribution (chart) of Example 1 is shown in FIG.

図4に示すように、例1の負極合材層の細孔分布では、大きく2つのピークがみられ、凡そ0.8μmと凡そ0.25μmに極大点を有していた。また、上記0.8μmを極大点とするピークの細孔容量(V;0.58cm/g)と、上記0.25μmを極大点とするピークの細孔容量(V;0.34cm/g)との比(V/V)は、凡そ1.7だった。なお、V(大きい方の細孔)は負極活物質粒子間の細孔容量を表しており、V(小さい方の細孔)は該負極活物質粒子表面の細孔容積を表していると考えられる。例2〜10についても同様に測定を行ったところ、該負極合材層のV/Vは、1.8(例2)〜4.6(例10)だった。As shown in FIG. 4, in the pore distribution of the negative electrode composite layer of Example 1, two large peaks were observed, having maximum points at about 0.8 μm and about 0.25 μm. Further, the pore volume of the peak to the maximum point of the 0.8 [mu] m; and (V A 0.58cm 3 / g) , pore volume of the peak and the maximum point of the 0.25μm (V B; 0.34cm 3 / g) (V A / V B ) was approximately 1.7. V A (larger pore) represents the pore volume between the negative electrode active material particles, and V B (smaller pore) represents the pore volume on the surface of the negative electrode active material particles. it is conceivable that. When similarly measured for Examples 2 to 10, V A / V B of the negative electrode mixture layer was 1.8 (Example 2) to 4.6 (Example 10).

また、上記構築したリチウム二次電池(例1〜10)について、25℃の温度下において、適当なコンディショニング処理(0.3Cの充電レートで4.2Vまで定電流で充電する(CC充電)操作と、0.3Cの放電レートで3.0Vまで定電流で放電する(CC放電)操作を4回繰り返す初期充放電処理)を行った後、下記性能評価を実施した。   In addition, for the lithium secondary batteries constructed as described above (Examples 1 to 10), at a temperature of 25 ° C., an appropriate conditioning process (an operation of charging with constant current up to 4.2 V at a charging rate of 0.3 C (CC charging)) Then, the following performance evaluation was performed after performing an initial charge / discharge treatment in which the operation of discharging at a constant current up to 3.0 V at a discharge rate of 0.3 C (CC discharge) was repeated four times.

[高温保存試験]
上記コンディショニング処理後の各電池について、25℃の温度条件下にて4.1Vまで1Cの定電流で充電し、続いて合計充電時間が2時間となるまで定電圧で充電した。かかるCC−CV充電後の電池を25℃の温度条件下にて24時間保持した後、4.1Vから3.0Vまで1Cの定電流で放電させ、続いて合計放電時間が2時間となるまで定電圧で放電させて、このときの放電容量(初期容量(C))を測定した。そして、上記初期容量測定後の各電池に対して、高温保存試験を行った。具体的には、まず各電池を充電しSOCが80%の状態に調整した。その後、60℃で60日間保存した後、上述した初期容量測定と同じ条件で充放電操作を行い、放電容量(C)を測定した。上記初期容量(C)と高温保存試験後における放電容量(C)とから、高温保存後の容量維持率((C/C)×100(%))を算出した。結果を図5に示す。
[High temperature storage test]
Each battery after the conditioning treatment was charged at a constant current of 1 C up to 4.1 V under a temperature condition of 25 ° C., and then charged at a constant voltage until the total charging time was 2 hours. The battery after such CC-CV charge is held for 24 hours under a temperature condition of 25 ° C., then discharged at a constant current of 1 C from 4.1 V to 3.0 V, and then until the total discharge time is 2 hours. The battery was discharged at a constant voltage, and the discharge capacity (initial capacity (C i )) at this time was measured. And the high temperature storage test was done with respect to each battery after the said initial capacity | capacitance measurement. Specifically, each battery was first charged to adjust the SOC to 80%. Then, after storing at 60 ° C. for 60 days, the charge / discharge operation was performed under the same conditions as the initial capacity measurement described above, and the discharge capacity (C f ) was measured. From the initial capacity (C i ) and the discharge capacity (C f ) after the high-temperature storage test, the capacity retention rate ((C f / C i ) × 100 (%)) after high-temperature storage was calculated. The results are shown in FIG.

[IV抵抗測定]
次に、上記構築した各電池について、25℃の温度条件下にて定電流定電圧(CC−CV)充電によって各電池をSOCが60%の充電状態に調整した。その後、10Cの電流値で10秒間の放電を行い、放電開始から10秒後の電圧降下量からIV抵抗を算出した。結果を図6に示す。
[IV resistance measurement]
Next, for each battery constructed as described above, each battery was adjusted to a state of charge of 60% SOC by constant current constant voltage (CC-CV) charging under a temperature condition of 25 ° C. Thereafter, discharging was performed at a current value of 10 C for 10 seconds, and IV resistance was calculated from a voltage drop amount 10 seconds after the start of discharge. The results are shown in FIG.

[直流抵抗測定]
直流抵抗は、交流インピーダンス測定法によって下記の条件で測定した。得られたCole−Coleプロット(ナイキスト・プロットともいう。)について、等価回路をフィッティングさせ、直流抵抗を求めた。結果を図7に示す。
装置;Solartron社製、「1287型ポテンショ/ガルバノスタット」および「1255B型周波数応答アナライザ(FRA)」
測定周波数;10−2〜10Hz
測定温度;25℃
解析ソフト;ZPlot/CorrWare
[DC resistance measurement]
The DC resistance was measured under the following conditions by an AC impedance measurement method. With respect to the obtained Cole-Cole plot (also referred to as Nyquist plot), an equivalent circuit was fitted to obtain a direct current resistance. The results are shown in FIG.
Equipment: “Solartron” model 1287 potentio / galvanostat and model 1255B frequency response analyzer (FRA)
Measurement frequency: 10 −2 to 10 5 Hz
Measurement temperature: 25 ° C
Analysis software: ZPlot / Corware

図5に示すように、V/Vが小さい(即ち、Vが大きい)場合は高温保存特性が悪く、V/Vが大きくなるにしたがって優れた高温保存特性を示した。これは、負極活物質粒子表面のSEI膜が成長することに伴い、不可逆容量が生じたためと考えられる。即ち、Vが大きい場合には負極活物質の比表面積が大きくなるため、上記SEI膜の成長および不可逆容量の増加が顕著になったものと考えられる。
よって、負極細孔分布から求められるV/Vを2.1以上にすることで、高温保存試験における容量維持率が88%以上と高いリチウム二次電池が得られることが確認できた。
As shown in FIG. 5, when V A / V B is small (that is, V B is large), the high temperature storage characteristics are poor, and the excellent high temperature storage characteristics are exhibited as V A / V B increases. This is presumably because an irreversible capacity was generated with the growth of the SEI film on the surface of the negative electrode active material particles. That is, when V B is large, the specific surface area of the negative electrode active material is increased, so that it is considered that the growth of the SEI film and the increase in the irreversible capacity become remarkable.
Therefore, it was confirmed that by setting V A / V B obtained from the negative electrode pore distribution to 2.1 or more, a lithium secondary battery having a high capacity retention rate of 88% or more in the high-temperature storage test can be obtained.

図6に示すように、V/Vが2.1以上3.4以下の範囲にある場合、該電池では25℃におけるIV抵抗が低減されていた。一方、V/Vがかかる範囲より小さい(即ち、Vが小さくおよび/またはVが大きい)場合はIV抵抗が相対的に高く、かかる理由としては、負極合材層の密度が高いために該合材層内におけるリチウムイオンの拡散抵抗が増大したことが考えられた。また他の理由として、上述したような導電性の低いSEI膜の成長により、該合材層内の粒子間の接触抵抗を増大させたことも考えられた。さらに、V/Vがかかる範囲より大きい(即ち、Vが大きい)場合も相対的に高いIV抵抗を示し、かかる理由としては、負極合材層間の導電経路(導電パス)がとれなくなった(または導電経路が細くなった)ことが考えられる。
よって、負極細孔分布から求められるV/Vを2.1以上3.4以下の範囲にすることで、IV抵抗が36mΩ以下(即ち、25℃におけるIV抵抗(mΩ)と電池容量(Ah)との積が18(mΩ・Ah)以下)に低減されたリチウム二次電池が得られることが確認できた。また、かかる範囲ではリチウムイオンの拡散抵抗が抑えられていることから、ここで開示される製造方法によれば出力特性にも優れた電池を製造することができる。
As shown in FIG. 6, when V A / V B is in the range of 2.1 or more and 3.4 or less, the IV resistance at 25 ° C. was reduced in the battery. On the other hand, when V A / V B is smaller than this range (that is, when V A is small and / or V B is large), the IV resistance is relatively high, and this is because the density of the negative electrode mixture layer is high Therefore, it was considered that the diffusion resistance of lithium ions in the mixture layer increased. Another reason is that the contact resistance between particles in the composite layer was increased by the growth of the SEI film having low conductivity as described above. Furthermore, when V A / V B is larger than this range (that is, when V A is large), a relatively high IV resistance is exhibited. This is because the conductive path (conductive path) between the negative electrode mixture layers cannot be taken. (Or the conductive path is narrowed).
Therefore, by making V A / V B obtained from the negative electrode pore distribution in the range of 2.1 to 3.4, the IV resistance is 36 mΩ or less (that is, the IV resistance (mΩ) at 25 ° C. and the battery capacity ( It was confirmed that a lithium secondary battery whose product with Ah) was reduced to 18 (mΩ · Ah) or less) was obtained. In addition, since the diffusion resistance of lithium ions is suppressed in such a range, the battery having excellent output characteristics can be manufactured according to the manufacturing method disclosed herein.

図7に示すように、V/Vが3.4以下の場合、該電池の25℃における直流抵抗が低減されていた。一方、V/Vが3.4以上(即ち、Vが大きい)の場合は直流抵抗が相対的に高い値を示し、かかる理由としては、上述の通り負極合材層間の導電経路(導電パス)がとれなくなったことが考えられる。
よって、負極細孔分布から求められるV/Vを3.4以下にすることで、直流抵抗が40mΩ以下(即ち、25℃における交流インピーダンス測定に基づく直流抵抗(mΩ)と電池容量(Ah)との積が20(mΩ・Ah)以下)に低減されたリチウム二次電池が得られることが確認できた。
As shown in FIG. 7, when V A / V B was 3.4 or less, the direct current resistance of the battery at 25 ° C. was reduced. On the other hand, when V A / V B is 3.4 or more (that is, V A is large), the DC resistance shows a relatively high value. This is because, as described above, the conductive path between the negative electrode mixture layers ( It is conceivable that the conductive path) can no longer be taken.
Therefore, by setting V A / V B obtained from the negative electrode pore distribution to 3.4 or less, the DC resistance is 40 mΩ or less (that is, DC resistance (mΩ) based on AC impedance measurement at 25 ° C.) and battery capacity (Ah). It was confirmed that a lithium secondary battery in which the product of) was reduced to 20 (mΩ · Ah) or less) was obtained.

以上の結果より、V/Vが2.1以上3.4以下の範囲にある場合、優れた高温保存特性を有し、且つ電池性能が向上(例えば抵抗の低減)したリチウム二次電池を製造する方法が示された。From the above results, when V A / V B is in the range of 2.1 or more and 3.4 or less, the lithium secondary battery has excellent high-temperature storage characteristics and improved battery performance (for example, reduced resistance). The method of manufacturing was shown.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   As mentioned above, although the specific example of this invention was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

ここで開示されるリチウム二次電池は、各種用途に利用可能であるが、高温保存特性に優れ、且つ電池性能を向上(例えば、内部抵抗を低減)し得ることを特徴とする。このため、例えば、自動車等の車両に搭載されるモーター用の動力源(駆動電源)として好適に使用し得る。車両の種類は特に限定されないが、典型的には、プラグインハイブリッド自動車(PHV)、ハイブリッド自動車(HV)、電気自動車(EV)が挙げられる。   The lithium secondary battery disclosed herein can be used for various applications, but is characterized by excellent high-temperature storage characteristics and improved battery performance (for example, reduced internal resistance). For this reason, for example, it can be suitably used as a power source (drive power source) for a motor mounted on a vehicle such as an automobile. Although the kind of vehicle is not specifically limited, Typically, a plug-in hybrid vehicle (PHV), a hybrid vehicle (HV), and an electric vehicle (EV) are mentioned.

1 自動車(車両)
10 正極シート(正極)
12 正極集電体
14 正極合材層
20 負極シート(負極)
22 負極集電体
24 負極合材層
40A、40B セパレータシート
50 電池ケース
52 ケース本体
54 蓋体
70 正極端子
72 負極端子
80 捲回電極体
100 リチウム二次電池
1 Automobile (vehicle)
10 Positive electrode sheet (positive electrode)
12 Positive electrode current collector 14 Positive electrode mixture layer 20 Negative electrode sheet (negative electrode)
22 Negative electrode current collector 24 Negative electrode mixture layer 40A, 40B Separator sheet 50 Battery case 52 Case body 54 Cover body 70 Positive electrode terminal 72 Negative electrode terminal 80 Winding electrode body 100 Lithium secondary battery

Claims (12)

リチウム二次電池を製造する方法であって:
負極活物質と、バインダと、を含むスラリー状の負極合材層形成用組成物を用意すること;
正極活物質と、バインダと、を含むスラリー状の正極合材層形成用組成物を用意すること;
前記負極合材層形成用組成物を負極集電体上に付与することにより、該集電体上に負極合材層を備えた負極を形成すること;
前記正極合材層形成用組成物を正極集電体上に付与することにより、該集電体上に正極合材層を備えた正極を形成すること;および
前記負極と前記正極を使用してリチウム二次電池を構築すること;
を包含し、
ここで、リチウム二次電池を構築するために使用する負極として、水銀圧入法に基づく細孔分布を測定し、該測定による細孔径が0.3μm以上4μm以下の範囲(A)と、細孔径が0μm以上0.3μm未満の範囲(B)にそれぞれ極大点を有しており、前記Aの範囲における極大点の細孔容量(V)と、前記Bの範囲における極大点の細孔容量(V)との比(V/V)が、2.1以上3.4以下のものを使用する、リチウム二次電池の製造方法。
A method for manufacturing a lithium secondary battery, comprising:
Preparing a slurry-like composition for forming a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material and a binder;
Preparing a slurry-like composition for forming a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material and a binder;
Forming the negative electrode mixture layer on the current collector by applying the negative electrode mixture layer-forming composition onto the negative electrode current collector;
Applying the composition for forming a positive electrode mixture layer on a positive electrode current collector to form a positive electrode having a positive electrode mixture layer on the current collector; and using the negative electrode and the positive electrode Building a lithium secondary battery;
Including
Here, as a negative electrode used for constructing a lithium secondary battery, a pore distribution based on a mercury intrusion method was measured, and a pore diameter by the measurement was in a range of 0.3 μm to 4 μm (A), Each having a maximum point in the range (B) of 0 μm or more and less than 0.3 μm, and the maximum pore volume (V A ) in the range A and the maximum point pore volume in the B range. (V B) and the ratio of (V a / V B) is given to using from 2.1 to 3.4 or less, the manufacturing method of a lithium secondary battery.
前記負極合材層の密度が1.0g/cm以上1.6g/cm以下の負極を形成する、請求項1に記載のリチウム二次電池の製造方法。The method for producing a lithium secondary battery according to claim 1, wherein a negative electrode having a density of the negative electrode mixture layer of 1.0 g / cm 3 or more and 1.6 g / cm 3 or less is formed. 前記負極活物質として、粒度分布測定(レーザー回折・光散乱法)により測定される累積50%粒径(D50)が3μm以上20μm以下であり、且つ窒素吸着法により測定される比表面積が2m/g以上40m/g以下の黒鉛を使用する、請求項1または2記載のリチウム二次電池の製造方法。As the negative electrode active material, the cumulative 50% particle size (D 50 ) measured by particle size distribution measurement (laser diffraction / light scattering method) is 3 μm or more and 20 μm or less, and the specific surface area measured by the nitrogen adsorption method is 2 m. using the following graphite 2 / g or more 40 m 2 / g, a manufacturing method of a lithium secondary battery according to claim 1 or 2 wherein. 前記負極合材層形成用組成物は、少なくとも、スチレンブタジエンゴムおよび/またはカルボキシメチルセルロースを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。   4. The method for producing a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the composition for forming a negative electrode mixture layer includes at least styrene-butadiene rubber and / or carboxymethyl cellulose. 5. 前記負極合材層形成用組成物の固形分濃度は、40%以上60%以下である、請求項1から4のいずれか一項に記載のリチウム二次電池の製造方法。   The method for producing a lithium secondary battery according to claim 1, wherein a solid content concentration of the composition for forming a negative electrode mixture layer is 40% or more and 60% or less. 請求項1から5のいずれか一項に記載の製造方法により得られたリチウム二次電池。   The lithium secondary battery obtained by the manufacturing method as described in any one of Claim 1 to 5. 正極と負極を有する電極体を備えたリチウム二次電池であって、
前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体上に形成された負極合材層と、を備えており、
前記負極合材層は、負極活物質と、バインダと、を含み、
ここで、前記負極合材層は、水銀圧入法に基づく細孔分布において、細孔径が0.3μm以上4μm以下の範囲(A)と、細孔径が0μm以上0.3μm未満の範囲(B)にそれぞれ極大点を有しており、前記Aの範囲における極大点の細孔容量(V)と、前記Bの範囲における極大点の細孔容量(V)との比(V/V)が、2.1以上3.4以下であることを特徴とする、リチウム二次電池。
A lithium secondary battery including an electrode body having a positive electrode and a negative electrode,
The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer formed on the negative electrode current collector,
The negative electrode mixture layer includes a negative electrode active material and a binder,
Here, in the pore distribution based on the mercury intrusion method, the negative electrode mixture layer has a pore diameter range of 0.3 μm to 4 μm (A) and a pore diameter range of 0 μm to less than 0.3 μm (B). Each having a local maximum point, and the ratio (V A / V) of the pore volume (V A ) at the maximum point in the range of A to the pore volume (V B ) at the maximum point in the range of B B ) is 2.1 or more and 3.4 or less, The lithium secondary battery characterized by the above-mentioned.
前記負極合材層の密度が1.0g/cm以上1.6g/cm以下である、請求項7に記載のリチウム二次電池。The lithium secondary battery according to claim 7, wherein a density of the negative electrode mixture layer is 1.0 g / cm 3 or more and 1.6 g / cm 3 or less. 前記負極活物質は、粒度分布測定(レーザー回折・光散乱法)により測定される累積50%粒径(D50)が3μm以上20μm以下であって、且つ、窒素吸着法により測定される比表面積が2m/g以上40m/g以下の黒鉛である、請求項7または8に記載のリチウム二次電池。The negative electrode active material has a cumulative 50% particle size (D 50 ) measured by particle size distribution measurement (laser diffraction / light scattering method) of 3 μm or more and 20 μm or less, and a specific surface area measured by a nitrogen adsorption method. The lithium secondary battery according to claim 7 or 8, wherein the graphite is 2 m 2 / g or more and 40 m 2 / g or less. 前記負極合材層形成用組成物は、少なくとも、スチレンブタジエンゴムおよび/またはカルボキシメチルセルロースを含む、請求項7から9のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。   The lithium secondary battery according to any one of claims 7 to 9, wherein the composition for forming a negative electrode mixture layer includes at least styrene-butadiene rubber and / or carboxymethylcellulose. 25℃におけるIV抵抗(mΩ)と電池容量(Ah)との積が18(mΩ・Ah)以下であって、且つ、25℃における交流インピーダンス測定に基づく直流抵抗(mΩ)と電池容量(Ah)との積が20(mΩ・Ah)以下であることを特徴とする、請求項6から10のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。   The product of IV resistance (mΩ) and battery capacity (Ah) at 25 ° C. is 18 (mΩ · Ah) or less, and DC resistance (mΩ) and battery capacity (Ah) based on AC impedance measurement at 25 ° C. 11. The lithium secondary battery according to claim 6, wherein the product of the lithium secondary battery is 20 (mΩ · Ah) or less. 請求項6から11のいずれか一項に記載のリチウム二次電池を駆動用電源として備える車両。   A vehicle comprising the lithium secondary battery according to any one of claims 6 to 11 as a driving power source.
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