JPWO2016163114A1 - Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery Download PDF

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Abstract

充放電容量を大きく下げることなく安全性を高める保護層を有する非水電解質二次電池用正極及び非水電解質二次電池を提供する。集電体と、集電体の表面に配置された活物質層と、活物質層の表面に活物質層の露出部分がないように配置された保護層とからなり、活物質層の表面の最大高さが5μm以下であり、活物質層は、第一活物質と第二活物質とを含み、第一活物質の平均粒径D50は第二活物質の平均粒径D50より大きく、第一活物質はリチウムコバルト含有複合金属酸化物であり、第二活物質はオリビン型リチウムリン酸複合酸化物であり、保護層はセラミックス粉末を含むことを特徴とする。Provided are a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a non-aqueous electrolyte secondary battery having a protective layer that enhances safety without greatly reducing the charge / discharge capacity. A current collector, an active material layer disposed on the surface of the current collector, and a protective layer disposed so that there is no exposed portion of the active material layer on the surface of the active material layer. The maximum height is 5 μm or less, the active material layer includes a first active material and a second active material, and the average particle diameter D50 of the first active material is larger than the average particle diameter D50 of the second active material, One active material is a lithium cobalt-containing composite metal oxide, the second active material is an olivine-type lithium phosphate composite oxide, and the protective layer includes ceramic powder.

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池など非水電解質二次電池に用いられる正極と、その正極を用いた非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode used for a nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery, and a nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode.

リチウムイオン二次電池は、充放電容量が高く、高出力化が可能な二次電池である。現在、リチウムイオン二次電池は主として携帯電子機器用の電源として用いられており、更に、今後普及が予想される電気自動車用の電源として期待されている。リチウムイオン二次電池は、リチウム(Li)を挿入及び脱離することができる活物質を正極及び負極にそれぞれ有する。そして、リチウムイオン二次電池は、両極間に設けられた電解液内をリチウムイオンが移動することによって動作する。   A lithium ion secondary battery is a secondary battery having a high charge / discharge capacity and capable of high output. At present, lithium ion secondary batteries are mainly used as a power source for portable electronic devices, and further expected as a power source for electric vehicles that are expected to be widely used in the future. A lithium ion secondary battery has an active material capable of inserting and extracting lithium (Li) in a positive electrode and a negative electrode, respectively. The lithium ion secondary battery operates by moving lithium ions in the electrolytic solution provided between both electrodes.

リチウムイオン二次電池の安全性を高めるために、活物質層の表面に保護層を設けて内部短絡の防止を図ることが検討されている。例えば、特許文献1(特開2008−159385号公報)には、電極表面にセラミックコート層を設けることによって、過充電時の電池温度の上昇を抑制できることが開示されている。特許文献1には、セラミックコート層におけるバインダーとして融点が110℃〜150℃の熱可塑性高分子を用いること、そのバインダーがセラミック表面の30%〜90%を被覆すること及び110℃以上の高温下でセラミックコート層における熱可塑性高分子が溶融して活物質層の表面を被覆し活物質と電解液との接触を抑制することが開示されている。   In order to increase the safety of lithium ion secondary batteries, it has been studied to provide a protective layer on the surface of the active material layer to prevent internal short circuit. For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-159385) discloses that an increase in battery temperature during overcharge can be suppressed by providing a ceramic coat layer on the electrode surface. In Patent Document 1, a thermoplastic polymer having a melting point of 110 ° C. to 150 ° C. is used as a binder in the ceramic coat layer, the binder covers 30% to 90% of the ceramic surface, and at a high temperature of 110 ° C. or higher. It is disclosed that the thermoplastic polymer in the ceramic coat layer melts and covers the surface of the active material layer to suppress contact between the active material and the electrolytic solution.

基本的に保護層が厚くなるほど、電池の内部抵抗が増大して、電池の充放電容量が低下する。また電池のエネルギー密度を維持するためには保護層の厚みはより薄い方が好ましい。しかしながら電池の安全性を確保するためには、保護層にはある程度の厚みが必要である。   Basically, the thicker the protective layer, the higher the internal resistance of the battery and the lower the charge / discharge capacity of the battery. In order to maintain the energy density of the battery, the protective layer is preferably thinner. However, in order to ensure the safety of the battery, the protective layer needs to have a certain thickness.

また活物質層の表面の粗さが大きい場合、活物質層の表面に活物質層の露出部分がないように被覆する保護層を設けようとすると、保護層の厚みは、活物質層の表面の粗さ以上である必要がある。そのため結果として保護層の厚みは、電池の充放電容量が極端に低下する厚さになるおそれがある。   In addition, when the active material layer has a large surface roughness, if a protective layer is provided on the surface of the active material layer so that there is no exposed portion of the active material layer, the thickness of the protective layer is the surface of the active material layer. It is necessary to be more than the roughness. As a result, the thickness of the protective layer may become such a thickness that the charge / discharge capacity of the battery is extremely reduced.

このことから、充放電容量を大きく下げることなく安全性を高める保護層が配置された非水電解質二次電池用電極が望まれている。   Therefore, a nonaqueous electrolyte secondary battery electrode in which a protective layer that enhances safety without greatly reducing the charge / discharge capacity is desired.

特開2008−159385号公報JP 2008-159385 A

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、充放電容量を大きく下げることなく安全性を高める保護層が配置された非水電解質二次電池用正極及びその正極を用いた非水電解質二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and used a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a protective layer that enhances safety without significantly reducing charge / discharge capacity is disposed, and the positive electrode. An object is to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery.

本発明者等は、活物質層が大きさの異なる2種類の活物質を含むことで活物質層の表面の粗さを小さくできること、そして活物質層の表面の粗さがある一定以下になるようにすれば保護層の厚みを薄くできること、さらにその保護層によって安全性が確保されることを見いだした。   The inventors of the present invention can reduce the surface roughness of the active material layer by including two types of active materials having different sizes, and the surface roughness of the active material layer is below a certain level. By doing so, it was found that the thickness of the protective layer can be reduced, and that the protective layer ensures safety.

すなわち、本発明の非水電解質二次電池用正極は、集電体と、集電体の表面に配置された活物質層と、活物質層の表面に活物質層の露出部分がないように配置された保護層とからなり、活物質層の表面の最大高さが5μm以下であり、最大高さは、活物質層の断面の走査型電子顕微鏡画像において、活物質層の断面の集電体側の表面と反対側の表面における曲線の厚み方向の最上点を通り集電体の表面に対して平行な平行線と、曲線の厚み方向の最下点を通り集電体の表面に対して平行な平行線の間の距離であり、活物質層は、第一活物質と第二活物質とを含み、第一活物質の平均粒径D50は第二活物質の平均粒径D50より大きく、第一活物質は下記リチウムコバルト含有複合金属酸化物であり、第二活物質は下記オリビン型リチウムリン酸複合酸化物であり、保護層はセラミックス粉末を含むことを特徴とする。That is, the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a current collector, an active material layer disposed on the surface of the current collector, and an exposed portion of the active material layer on the surface of the active material layer. A maximum height of the active material layer surface is 5 μm or less, and the maximum height is the current collection in the cross section of the active material layer in the scanning electron microscope image of the cross section of the active material layer Parallel line parallel to the surface of the current collector passing through the uppermost point in the thickness direction of the curve on the surface opposite to the surface on the body side, and to the surface of the current collector passing through the lowest point in the thickness direction of the curve the distance between the parallel parallel lines, the active material layer includes a first active material and a second active material, the average particle diameter D 50 of the first active material average particle diameter D 50 of the second active material The first active material is a lithium cobalt-containing composite metal oxide, and the second active material is It is acid complex oxide, and a protective layer contains ceramic powder.

第一活物質は一般式: LiCoNiMn (Dは、Al、Mg、Ti、Sn、Zn、W、Zr、Mo、Fe及びNaから選択される少なくとも一種、p+q+r+s=1、0<p<1、0≦q<1、0≦r<1、0≦s<1、0.8≦a<2.0、−0.2≦x−(a+p+q+r+s)≦0.2)で表される層状構造を有するリチウムコバルト含有複合金属酸化物であり、第二活物質は一般式:LiMPOで示されるオリビン型リチウムリン酸複合酸化物(MはMn、Fe、Co及びNiのうちの少なくとも一種)である。The first active material has the general formula: at least one Li a Co p Ni q Mn r D s O x (D is the Al, Mg, Ti, Sn, Zn, W, Zr, Mo, is selected from Fe and Na, p + q + r + s = 1, 0 <p <1, 0 ≦ q <1, 0 ≦ r <1, 0 ≦ s <1, 0.8 ≦ a <2.0, −0.2 ≦ x− (a + p + q + r + s) ≦ 0 .2) is a lithium cobalt-containing composite metal oxide having a layered structure represented by the following formula. The second active material is an olivine-type lithium phosphate composite oxide represented by the general formula: LiMPO 4 (M is Mn, Fe, Co). And at least one of Ni).

第一活物質の平均粒径D50は第二活物質の平均粒径D50の1.5倍以上15倍以下であることが好ましい。It is preferable that the average particle diameter D 50 of the first active material is not more than 15 times 1.5 times or more the average particle diameter D 50 of the second active material.

セラミックス粉末の平均粒径D50は第二活物質の平均粒径D50の1/20倍以上1倍以下であることが好ましい。It is preferable that the average particle diameter D 50 of the ceramic powder is less than 1 × 1/20 or more the average particle diameter D 50 of the second active material.

第一活物質と第二活物質の合計を100質量%としたときに、第二活物質は10質量%以上40質量%以下であることが好ましい。   When the total of the first active material and the second active material is 100% by mass, the second active material is preferably 10% by mass or more and 40% by mass or less.

第一活物質の平均粒径D50は3μm以上40μm以下であり、第二活物質の平均粒径D50は0.5μm以上10μm以下であり、セラミックス粉末の平均粒径D50は0.1μm以上2μm以下であることが好ましい。The average particle diameter D 50 of the first active material is 3 μm or more and 40 μm or less, the average particle diameter D 50 of the second active material is 0.5 μm or more and 10 μm or less, and the average particle diameter D 50 of the ceramic powder is 0.1 μm. The thickness is preferably 2 μm or less.

保護層は水系バインダーを含むことが好ましい。   The protective layer preferably contains an aqueous binder.

水系バインダーは水溶性バインダーであることが好ましい。   The aqueous binder is preferably a water-soluble binder.

水系バインダーはポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、アクリル系樹脂又はメタクリル系樹脂であることが好ましい。   The aqueous binder is preferably polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, acrylic resin or methacrylic resin.

本発明の非水電解質二次電池は、上記非水電解質二次電池用正極を有することを特徴とする。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明の非水電解質二次電池用正極は、活物質層の露出部分がないように活物質層上に設けた保護層の厚みを薄くできる。その非水電解質二次電池用正極を有する非水電解質二次電池は充放電容量を大きく下げることなく安全性を高めることができる。   In the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the thickness of the protective layer provided on the active material layer can be reduced so that there is no exposed portion of the active material layer. The non-aqueous electrolyte secondary battery having the positive electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery can improve safety without greatly reducing the charge / discharge capacity.

本実施形態の非水電解質二次電池用正極を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this embodiment. 正極A、正極B及び負極Aの断面の表面粗さを比較したグラフである。3 is a graph comparing the surface roughness of the cross sections of positive electrode A, positive electrode B, and negative electrode A. FIG.

<非水電解質二次電池用正極>
本発明の非水電解質二次電池用正極は、集電体と、集電体の表面に配置された活物質層と、活物質層の表面に配置された保護層とからなる。本発明の非水電解質二次電池はリチウムイオン二次電池であることが好ましい。以下に適宜、リチウムイオン二次電池を例にとって本発明を説明する。
<Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery>
The positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a current collector, an active material layer disposed on the surface of the current collector, and a protective layer disposed on the surface of the active material layer. The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is preferably a lithium ion secondary battery. The present invention will be described below by taking a lithium ion secondary battery as an example.

(集電体)
集電体は非水電解質二次電池において電気の取り出しを担うもので、集電体には、高い電子伝導性を有し、かつ充放電時に電気化学的に不活性である材料が用いられる。集電体の材料として、例えば、ステンレス鋼、チタン、ニッケル、アルミニウム、銅などの金属材料または導電性樹脂を挙げることができる。特に、電気伝導性、加工性、価格の面から、集電体の材料としては、アルミニウムまたは銅が好ましい。集電体は、箔、シート、フィルム、線状、棒状、メッシュなどの形態をとることができる。集電体として、例えば、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などの金属箔を好適に用いることができる。集電体が、箔、シートまたはフィルムの場合は、集電体の厚みは10μm〜50μmであることが好ましい。集電体の高い強度を保持しつつ電池容量を高くする点から、集電体の厚みは、15μm〜30μmであることが特に好ましい。
(Current collector)
The current collector is responsible for taking out electricity in the non-aqueous electrolyte secondary battery, and the current collector is made of a material having high electronic conductivity and electrochemically inactive during charge / discharge. Examples of the current collector material include metal materials such as stainless steel, titanium, nickel, aluminum, and copper, or conductive resins. In particular, from the viewpoint of electrical conductivity, workability, and cost, the material for the current collector is preferably aluminum or copper. The current collector can take the form of a foil, a sheet, a film, a linear shape, a rod shape, a mesh, or the like. As the current collector, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, an aluminum foil, or a stainless steel foil can be suitably used. When the current collector is a foil, sheet or film, the thickness of the current collector is preferably 10 μm to 50 μm. In view of increasing the battery capacity while maintaining the high strength of the current collector, the thickness of the current collector is particularly preferably 15 μm to 30 μm.

(活物質層)
活物質層は、第一活物質及び第二活物質を含み、必要に応じて活物質層用バインダー及び導電助剤を含む。
(Active material layer)
The active material layer includes a first active material and a second active material, and includes an active material layer binder and a conductive aid as necessary.

第一活物質の平均粒径D50は第二活物質の平均粒径D50より大きい。The average particle diameter D 50 of the first active material is larger than the average particle diameter D 50 of the second active material.

平均粒径D50は、粒度分布測定法によって計測できる。平均粒径D50とはレーザー回析法による粒度分布測定における体積分布の積算値が50%に相当する粒子径のことである。つまり、平均粒径D50とは、体積基準で測定したメディアン径を意味する。The average particle diameter D 50 can be measured by particle size distribution measurement method. The average particle diameter D 50 is that the particle size cumulative value of the volume distribution in the particle size distribution measurement by laser diffraction method is equivalent to 50%. That is, the average particle diameter D 50 means the median size measured by volume.

粒径の異なる2種の活物質が活物質層に含まれることで、大きな粒径を有する第一活物質同士の間にそれよりも粒径の小さい第二活物質が配置されることにより、活物質層の表面の凹凸がならされて、活物質層の表面粗さが小さくなりやすい。   By including two kinds of active materials having different particle sizes in the active material layer, a second active material having a smaller particle size is disposed between the first active materials having a larger particle size, The unevenness of the surface of the active material layer is smoothed, and the surface roughness of the active material layer tends to be small.

第一活物質の平均粒径D50は第二活物質の平均粒径D50の1.5倍以上15倍以下であることが好ましく、1.5倍以上12倍以下であることがより好ましく、1.5倍以上5倍以下であることがさらに好ましく、1.5倍以上4倍以下であることが特に好ましく、2倍以上4倍以下であることがさらに特に好ましい。この範囲であることにより、第二活物質は第一活物質同士の間に良好に配置されやすく、活物質層の表面粗さが小さくなりやすい。It is preferred that the average particle diameter D 50 of the first active material is not more than 15 times 1.5 times or more the average particle diameter D 50 of the second active material, and more preferably not more than 12 times 1.5 times It is more preferably 1.5 times or more and 5 times or less, particularly preferably 1.5 times or more and 4 times or less, and particularly preferably 2 times or more and 4 times or less. By being in this range, the second active material is likely to be favorably disposed between the first active materials, and the surface roughness of the active material layer tends to be small.

第一活物質の平均粒径D50は3μm以上40μm以下であることが好ましく、4μm以上20μm以下であることがより好ましく、4μm以上10μm以下であることがさらに好ましい。また、第二活物質の平均粒径D50は0.5μm以上10μm以下であることが好ましく、0.5μm以上7μm以下であることがより好ましく、0.5μm以上4μm以下であることがさらに好ましく、また1μm以上10μm以下であることが好ましく、1.5μm以上7μm以下であることがより好ましく、1.5μm以上4μm以下であることがさらに好ましい。It is preferred that the average particle diameter D 50 of the first active material is 3μm or more 40μm or less, more preferably 4μm or more 20μm or less, and more preferably 4μm or more 10μm or less. It is preferable that the second active mean particle diameter D 50 of the material is 0.5μm or more 10μm or less, more preferably 0.5μm or more 7μm or less, more preferably 0.5μm or more 4μm or less Further, it is preferably 1 μm or more and 10 μm or less, more preferably 1.5 μm or more and 7 μm or less, and further preferably 1.5 μm or more and 4 μm or less.

第一活物質及び第二活物質は粉末であることが好ましい。粉末の形状は、特に限定されず、粉末の形状として、球形状、扁平形状、多角形状等が挙げられる。   The first active material and the second active material are preferably powders. The shape of the powder is not particularly limited, and examples of the shape of the powder include a spherical shape, a flat shape, and a polygonal shape.

また第一活物質と第二活物質の合計を100質量%としたときに、第二活物質は10質量%以上40質量%以下であることが好ましく、15質量%以上35質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上30質量%以下であることがさらに好ましい。平均粒径D50の小さい第二活物質が上記割合で活物質層に含まれると、活物質層の表面粗さがより小さくなりやすい。Moreover, when the sum total of a 1st active material and a 2nd active material is 100 mass%, it is preferable that a 2nd active material is 10 to 40 mass%, and is 15 to 35 mass%. More preferably, the content is 20% by mass or more and 30% by mass or less. When small second active material having an average particle diameter D 50 in the active material layer in the above ratio, the surface roughness of the active material layer tends to become smaller.

活物質層の表面粗さは最大高さで表すことができる。最大高さは以下のように測定することができる。   The surface roughness of the active material layer can be expressed by the maximum height. The maximum height can be measured as follows.

まず、少なくとも集電体と活物質層とを有する電極の断面を走査型電子顕微鏡で例えば倍率1000倍で観察し、画像を取得する。この電極は保護層を有していてもよい。   First, an electrode having at least a current collector and an active material layer is observed with a scanning electron microscope at a magnification of, for example, 1000 times to obtain an image. This electrode may have a protective layer.

取得した画像を画像処理し、集電体側の表面の反対側の表面における活物質層の断面曲線を取得する。   The acquired image is subjected to image processing, and a cross-sectional curve of the active material layer on the surface opposite to the surface on the current collector side is acquired.

上記断面曲線の長手方向において大きな違いはないので、上記断面曲線において任意の長手方向100μmの箇所を特定して、この特定された箇所における最大高さを求める。   Since there is no significant difference in the longitudinal direction of the cross-sectional curve, a portion having an arbitrary length direction of 100 μm is specified in the cross-sectional curve, and the maximum height at the specified location is obtained.

特定された箇所の断面曲線の厚み方向の山頂点を通り集電体の表面に対して平行な平行線(山頂線)と、断面曲線の厚み方向の谷底点を通り集電体の表面に対して平行な平行線(谷底線)との間の距離を計測し、その距離を最大高さとする。   A parallel line (peak line) that passes through the peak of the cross-sectional curve in the thickness direction of the specified location and is parallel to the surface of the current collector, and a bottom line of the cross-sectional curve in the thickness direction of the current collector. And measure the distance between the parallel lines (valley bottom line) and make that distance the maximum height.

最大高さは5μm以下である。最大高さは3μm以下であることがより好ましく、1μm以下であることが更に好ましい。   The maximum height is 5 μm or less. The maximum height is more preferably 3 μm or less, still more preferably 1 μm or less.

本発明の非水電解質二次電池用正極は、保護層が配置されているため、安全性が高くなる。   Since the protective layer is arrange | positioned, the positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention becomes high safety | security.

第一活物質及び第二活物質は下記の正極活物質である。   The first active material and the second active material are the following positive electrode active materials.

第一活物質は一般式: LiCoNiMn (Dは、Al、Mg、Ti、Sn、Zn、W、Zr、Mo、Fe及びNaから選択される少なくとも一種、p+q+r+s=1、0<p<1、0≦q<1、0≦r<1、0≦s<1、0.8≦a<2.0、−0.2≦x−(a+p+q+r+s)≦0.2)で表される層状構造を有するリチウムコバルト含有複合金属酸化物であり、第二活物質は一般式:LiMPOで示されるオリビン型リチウムリン酸複合酸化物(MはMn、Fe、Co及びNiのうちの少なくとも一種)である。The first active material has the general formula: at least one Li a Co p Ni q Mn r D s O x (D is the Al, Mg, Ti, Sn, Zn, W, Zr, Mo, is selected from Fe and Na, p + q + r + s = 1, 0 <p <1, 0 ≦ q <1, 0 ≦ r <1, 0 ≦ s <1, 0.8 ≦ a <2.0, −0.2 ≦ x− (a + p + q + r + s) ≦ 0 .2) is a lithium cobalt-containing composite metal oxide having a layered structure represented by the following formula. The second active material is an olivine-type lithium phosphate composite oxide represented by the general formula: LiMPO 4 (M is Mn, Fe, Co). And at least one of Ni).

第一活物質として容量の大きいLiCoNiMnを選択することでエネルギー密度の高い電池を得ることができる。第二活物質としてオリビン型リチウムリン酸複合酸化物を選択することで、電池の熱的安定性を向上させ、電池の安全性を高めることができる。It is possible to obtain a high energy density battery by selecting a large Li a Co p Ni q Mn r D s O x of the capacitance as the first active material. By selecting the olivine type lithium phosphate complex oxide as the second active material, the thermal stability of the battery can be improved and the safety of the battery can be enhanced.

層状構造を有するリチウムコバルト含有複合金属酸化物としては、例えば、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiCoO、LiNi0.8Co0.2、LiCoMnOが挙げられる。Examples of the lithium cobalt-containing composite metal oxide having a layered structure include LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.5 Examples include Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiCoO 2 , LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 , and LiCoMnO 2 .

オリビン型リチウムリン酸複合酸化物としては、例えば、LiFePO、LiMnPO、LiCoPOなどが挙げられる。Examples of the olivine type lithium phosphate complex oxide include LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiCoPO 4 and the like.

負極活物質としては、リチウムを吸蔵、放出可能な炭素系材料、リチウムと合金化可能な元素、リチウムと合金化可能な元素を有する化合物、あるいは高分子材料などを用いることができる。   As the negative electrode active material, a carbon-based material that can occlude and release lithium, an element that can be alloyed with lithium, a compound that includes an element that can be alloyed with lithium, a polymer material, or the like can be used.

炭素系材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、人造黒鉛、天然黒鉛、コークス類、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、炭素繊維、活性炭あるいはカーボンブラック類が挙げられる。ここで、有機高分子化合物焼成体とは、フェノール類やフラン類などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。   Examples of the carbon-based material include non-graphitizable carbon, artificial graphite, natural graphite, cokes, graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, carbon fibers, activated carbon, and carbon blacks. Here, the organic polymer compound fired body refers to a material obtained by firing and carbonizing a polymer material such as phenols and furans at an appropriate temperature.

リチウムと合金化可能な元素は、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Ti、Ag、Zn、Cd、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Biである。中でも、リチウムと合金化可能な元素は、珪素(Si)または錫(Sn)であるとよく、珪素(Si)が特に好ましい。   Elements that can be alloyed with lithium are Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ti, Ag, Zn, Cd, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn. , Pb, Sb, Bi. Among them, the element that can be alloyed with lithium is preferably silicon (Si) or tin (Sn), and silicon (Si) is particularly preferable.

リチウムと合金化可能な元素を有する化合物としては、例えば、ZnLiAl、AlSb、SiB、SiB、MgSi、MgSn、NiSi、TiSi、MoSi、 CoSi、NiSi、CaSi、CrSi、CuSi、FeSi、MnSi、NbSi、TaSi、VSi、WSi、ZnSi、SiC、Si、SiO、SiO(0<v≦2)、SnO(0<w≦2)、SnSiO、LiSiO あるいはLiSnOが使用できる。リチウムと合金化可能な元素を有する化合物としては、珪素化合物または錫化合物が好ましい。珪素化合物としては、SiO(0.3≦x≦1.6)が好ましい。錫化合物としては、スズ合金(Cu−Sn合金、Co−Sn合金等)を例示できる。Examples of the compound having an element that can be alloyed with lithium include ZnLiAl, AlSb, SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Mg 2 Sn, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , NiSi 2 , and CaSi. 2, CrSi 2, Cu 5 Si , FeSi 2, MnSi 2, NbSi 2, TaSi 2, VSi 2, WSi 2, ZnSi 2, SiC, Si 3 N 4, Si 2 N 2 O, SiO v (0 <v ≦ 2) SnO w (0 <w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSiO 2 or LiSnO can be used. As the compound having an element that can be alloyed with lithium, a silicon compound or a tin compound is preferable. As the silicon compound, SiO x (0.3 ≦ x ≦ 1.6) is preferable. Examples of the tin compound include tin alloys (Cu—Sn alloy, Co—Sn alloy, etc.).

高分子材料としては、ポリアセチレン、ポリピロールを例示できる。   Examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole.

活物質層用バインダーは、上記活物質及び導電助剤を集電体に繋ぎ止める役割を果たす。   The binder for an active material layer plays a role of connecting the active material and the conductive additive to a current collector.

活物質層用バインダーとして、例えば、ポリフッ化ビニリデン(略称PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン、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(略称FEP)、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸などのアクリル系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレングリコール、ポリアクリロニトリルを例示することができる。活物質層用バインダーとしては、PVDF、ポリアミドイミドが好ましい。   As the binder for the active material layer, for example, polyvinylidene fluoride (abbreviation PVDF), polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (abbreviation FEP), fluorine-containing resins such as fluororubber, polypropylene, polyethylene, etc. Examples include thermoplastic resins, imide resins such as polyimide and polyamideimide, acrylic resins such as poly (meth) acrylic acid, alkoxysilyl group-containing resins, styrene / butadiene rubber, carboxymethylcellulose, polyethylene glycol, and polyacrylonitrile. it can. As the binder for the active material layer, PVDF and polyamideimide are preferable.

活物質層中の活物質層用バインダーの配合割合は、質量比で、活物質:活物質層用バインダー=1:0.001〜1:0.3であるのが好ましい。活物質:活物質層用バインダー=1:0.005〜1:0.2であるのがより好ましく、1:0.01〜1:0.15であるのがさらに好ましい。活物質層用バインダーが少なすぎると電極の成形性が低下するおそれがあり、また、活物質層用バインダーが多すぎると電極のエネルギー密度が低くなるおそれがある。   The mixing ratio of the active material layer binder in the active material layer is preferably a mass ratio of active material: active material layer binder = 1: 0.001 to 1: 0.3. Active material: active material layer binder = 1: 0.005 to 1: 0.2 is more preferable, and 1: 0.01 to 1: 0.15 is more preferable. If the binder for the active material layer is too small, the moldability of the electrode may be lowered, and if the binder for the active material layer is too much, the energy density of the electrode may be lowered.

導電助剤は、電極の導電性を高めるために必要に応じて活物質層に添加される。導電助剤として、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック(略称AB)、ケッチェンブラック(登録商標)(略称KB)、気相法炭素繊維(略称VGCF)等を単独でまたは二種以上組み合わせて使用することができる。導電助剤の使用量については、特に限定的ではないが、例えば、電極に含有される活物質100質量部に対して、1質量部〜30質量部程度とすることができる。   The conductive auxiliary agent is added to the active material layer as necessary in order to increase the conductivity of the electrode. Carbon black, graphite, acetylene black (abbreviated as AB), ketjen black (registered trademark) (abbreviated as KB), vapor-grown carbon fiber (abbreviated as VGCF), etc., which are carbonaceous fine particles, are used alone or in combination as conductive aids. These can be used in combination. Although there are no particular limitations on the amount of conductive aid used, for example, it can be about 1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material contained in the electrode.

活物質層を集電体の表面に配置するには、活物質及び活物質層用バインダー、並びに必要に応じて導電助剤を含む活物質層形成用組成物を調製し、さらにこの組成物に適当な溶剤を加えてペースト状にしてから、集電体の表面に塗布後、乾燥すればよい。乾燥は、常圧条件で行ってもよいし、真空乾燥機を用いた減圧条件下で行ってもよい。乾燥温度は適宜設定すればよい。なお、必要に応じて電極密度を高めるべく活物質層が配置された集電体を圧縮してもよい。   In order to dispose the active material layer on the surface of the current collector, an active material layer-forming composition containing an active material, a binder for the active material layer, and, if necessary, a conductive additive is prepared. An appropriate solvent may be added to form a paste, which may be applied to the surface of the current collector and then dried. Drying may be performed under normal pressure conditions, or under reduced pressure conditions using a vacuum dryer. What is necessary is just to set drying temperature suitably. In addition, you may compress the electrical power collector in which the active material layer is arrange | positioned so that an electrode density may be raised as needed.

活物質層形成用組成物の塗布方法としては、ロールコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法、リップコート法、コンマコート法、ダイコート法などの従来から公知の方法を用いればよい。   Conventionally known methods such as a roll coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, a curtain coating method, a lip coating method, a comma coating method, a die coating method and the like as a coating method of the composition for forming an active material layer May be used.

粘度調整のための溶剤としては、水、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、γ−ブチロラクトン、アセトンなどが使用可能である。   Water, N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone, N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), γ-butyrolactone, acetone, etc. can be used as solvents for viscosity adjustment It is.

(保護層)
保護層は、活物質層の表面に活物質層の露出部分がないように配置され、セラミックス粉末を含む。保護層は、必要に応じて保護層用バインダーを含む。
(Protective layer)
The protective layer is disposed so that there is no exposed portion of the active material layer on the surface of the active material layer, and includes ceramic powder. A protective layer contains the binder for protective layers as needed.

保護層には多数のセラミックス粉末が含まれる。   The protective layer contains a large number of ceramic powders.

セラミックス粉末として、溶剤に溶解しないものが使用できる。つまりセラミックス粉末としては、酸化物、窒化物及び炭化物が望ましい。具体的にはセラミックス粉末として、例えば、Al、SiO、TiO、ZrO、MgO、SiC、AlN、BN、タルク、マイカ、カオリナイト、CaO、ZnO及びゼオライトが挙げられる。セラミックス粉末としては、入手の容易さの点から、Al、SiO、TiOが好ましく、特にAlが好ましい。A ceramic powder that does not dissolve in a solvent can be used. That is, oxides, nitrides, and carbides are desirable as the ceramic powder. Specific examples of the ceramic powder include Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , MgO, SiC, AlN, BN, talc, mica, kaolinite, CaO, ZnO, and zeolite. As the ceramic powder, Al 2 O 3 , SiO 2 , and TiO 2 are preferable from the viewpoint of availability, and Al 2 O 3 is particularly preferable.

セラミックス粉末の平均粒径D50は100nm以上2μm以下であることが好ましく100nm以上1μm以下であることがより好ましく、200nm以上800nm以下であることがさらに好ましく、300nm以上600nm以下であることが特に好ましい。セラミックス粉末の平均粒径D50が大きすぎると、保護層の厚みが所望の厚みより大きくなってしまうおそれがある。また保護層形成時にセラミックス粉末がスラリー中で沈降しやすくなり、分散しにくくなる。セラミックス粉末の平均粒径D50が小さすぎると、保護層作成時にセラミックス粉末が活物質層の中に入り込むおそれがある。More preferably an average particle diameter D 50 of the ceramic powder is preferably 100nm or more 1μm or less is 100nm or more 2μm or less, further preferably 200nm or more 800nm or less, and particularly preferably 300nm or more 600nm or less . When the average particle diameter D 50 of the ceramic powder is too large, the thickness of the protective layer is likely to become larger than the desired thickness. Further, the ceramic powder tends to settle in the slurry during the formation of the protective layer and is difficult to disperse. When the average particle diameter D 50 of the ceramic powder is too small, the ceramic powder is likely to enter into the active material layers when creating protective layer.

セラミックス粉末の平均粒径D50は第二活物質の平均粒径D50の1/20倍以上1倍以下であることが好ましい。セラミックス粉末の平均粒径D50が第二活物質の平均粒径D50に対して小さすぎると、保護層作成時に多くのセラミックス粉末が活物質層の中に入り込むおそれがある。It is preferable that the average particle diameter D 50 of the ceramic powder is less than 1 × 1/20 or more the average particle diameter D 50 of the second active material. When the average particle diameter D 50 of the ceramic powder is too small for the average particle diameter D 50 of the second active material, many ceramic powder when creating protective layer is likely to enter into the active material layer.

セラミックス粉末は、導電性が低く、耐熱性が高いため、活物質層の表面に絶縁性と耐熱性を兼ね備えた保護層が配置されることとなる。そのため高温下でも非水電解質二次電池における内部短絡を抑制することができる。   Since the ceramic powder has low conductivity and high heat resistance, a protective layer having both insulation and heat resistance is disposed on the surface of the active material layer. Therefore, an internal short circuit in the nonaqueous electrolyte secondary battery can be suppressed even at high temperatures.

また保護層は活物質層の表面に活物質層の露出部分がないように配置されている。つまり活物質層の表面の凹凸のある部分でも活物質層が露出することなく保護層に被覆されているので、活物質は非水電解液と直接接触しにくい。そのため、活物質による非水電解液の分解反応が抑制され、非水電解質二次電池のサイクル特性が悪化するのを抑制できる。また非水電解液中に含まれる金属成分の溶出物や非水電解液の分解物を保護層で物理的にトラップできるので、活物質の表面に分解物等が堆積するのを抑制できる。その結果として非水電解質二次電池のサイクル特性が悪化するのを抑制できる。   The protective layer is disposed so that there is no exposed portion of the active material layer on the surface of the active material layer. That is, since the active material layer is covered with the protective layer without exposing the active material layer even on the surface of the active material layer, the active material is less likely to come into direct contact with the non-aqueous electrolyte. Therefore, the decomposition reaction of the nonaqueous electrolyte solution by the active material is suppressed, and deterioration of the cycle characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be suppressed. Moreover, since the eluate of the metal component contained in the non-aqueous electrolyte and the decomposition product of the non-aqueous electrolyte can be physically trapped by the protective layer, it is possible to suppress the deposition of the decomposition product on the surface of the active material. As a result, deterioration of the cycle characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be suppressed.

セラミックス粉末を含む保護層において、セラミックス粉末間に細孔が形成される。保護層は細孔を有するので、保護層はイオン伝導性を有する。そのため非水電解質二次電池において保護層は大きな抵抗とはならず、保護層は非水電解質二次電池の著しい電池容量の低下を招かない。   In the protective layer containing the ceramic powder, pores are formed between the ceramic powder. Since the protective layer has pores, the protective layer has ionic conductivity. Therefore, in the nonaqueous electrolyte secondary battery, the protective layer does not have a large resistance, and the protective layer does not cause a significant decrease in battery capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery.

活物質層の表面の最大高さが大きすぎると、保護層が厚くなりすぎて、非水電解質二次電池の充放電容量が下がるおそれがある。   If the maximum height of the surface of the active material layer is too large, the protective layer becomes too thick, and the charge / discharge capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery may be reduced.

保護層用バインダーは、活物質層と保護層とを結着し、かつ保護層中のセラミックス粉末間を結着する。   The binder for the protective layer binds the active material layer and the protective layer, and binds between the ceramic powders in the protective layer.

なお、活物質層に有機溶剤系バインダーを用い、保護層にも有機溶剤系バインダーを用いると、保護層を形成する際に用いる有機溶剤に活物質層の有機溶剤系バインダーが部分的に溶解してしまうおそれがあるので好ましくない。   If an organic solvent-based binder is used for the active material layer and an organic solvent-based binder is also used for the protective layer, the organic solvent-based binder of the active material layer is partially dissolved in the organic solvent used when forming the protective layer. This is not preferable because it may be

活物質層に有機溶剤系バインダーを用いた場合は、保護層用バインダーとして、水系バインダーを用いることが好ましい。水系バインダーとは、水系溶剤に溶解もしくは分散する樹脂または水系溶剤に溶解もしくは分散するゴムをさす。水系バインダーとして、水溶性バインダー、水分散系バインダーが挙げられる。ここで、水系溶剤とは、水又は水とアルコールとの混合物である。アルコールとしては、例えば、エタノール、メタノール、イソプロパノール、ブタノールが挙げられる。水とアルコールの混合物の配合質量比は、水:アルコール=50:50〜99:1であることが好ましい。   When an organic solvent-based binder is used for the active material layer, a water-based binder is preferably used as the protective layer binder. The aqueous binder refers to a resin that dissolves or disperses in an aqueous solvent or a rubber that dissolves or disperses in an aqueous solvent. Examples of the water-based binder include a water-soluble binder and a water-dispersed binder. Here, the aqueous solvent is water or a mixture of water and alcohol. Examples of the alcohol include ethanol, methanol, isopropanol, and butanol. The blending mass ratio of the mixture of water and alcohol is preferably water: alcohol = 50: 50 to 99: 1.

水系バインダーとしては、ガラス転移点が60℃以上であるものが好ましく、ガラス転移点が80℃以上であるものがより好ましい。非水電解質二次電池の実使用温度範囲が60℃程度以下であるため、水系バインダーは60℃程度まで軟化しないことが望ましい。水系バインダーのガラス転移点が60℃以上であれば、水系バインダーは60℃程度の高温でも軟化しない。そのため、高温での非水電解質二次電池の寿命及び安全性を確保できる。また水系バインダーのガラス転移点が60℃以上であれば、水系バインダーのポリマーの骨格が硬いか、分子間の凝集力が高いといえる。ガラス転移点が60℃以上の水系バインダーを用いれば、強度が高い保護層を形成できる。そのため、Liの吸蔵及び放出に伴って膨張及び収縮する負極活物質を用いても、保護層が活物質層中の負極活物質の膨張及び収縮を抑制できる。   As the aqueous binder, those having a glass transition point of 60 ° C. or higher are preferable, and those having a glass transition point of 80 ° C. or higher are more preferable. Since the actual use temperature range of the nonaqueous electrolyte secondary battery is about 60 ° C. or less, it is desirable that the aqueous binder does not soften to about 60 ° C. When the glass transition point of the aqueous binder is 60 ° C. or higher, the aqueous binder is not softened even at a high temperature of about 60 ° C. Therefore, the lifetime and safety of the nonaqueous electrolyte secondary battery at high temperatures can be ensured. If the glass transition point of the aqueous binder is 60 ° C. or higher, it can be said that the polymer skeleton of the aqueous binder is hard or the cohesion between molecules is high. If an aqueous binder having a glass transition point of 60 ° C. or higher is used, a protective layer having high strength can be formed. Therefore, even if a negative electrode active material that expands and contracts with the insertion and extraction of Li is used, the protective layer can suppress the expansion and contraction of the negative electrode active material in the active material layer.

水溶性バインダーとしては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸スチレン共重合体、メチルビニルエーテル/無水マレイン酸コポリマー、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、アクリル酸/マレイン酸共重合体、アクリル酸/スルホン酸系モノマー、ヒドロキシエチルセルロース、アクリルアミド−ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリ(メタクリル酸トリメチルアミノエチル・メチル硫酸塩)、イソブチル・無水マレイン酸、キトサン、ポリビニルブチラール、ポリエチレングリコール、ゼラチン、ポリビニルエチルエーテル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリプロピレンオキサイド、アクリル系樹脂が挙げられる。水溶性アクリル系樹脂としては、市販品を好適に使用することができる。水溶性アクリル系樹脂として、株式会社日本触媒製PAANa塩(Mw=5500)、株式会社日本触媒製アクリル酸/マレイン酸共重合体塩、株式会社日本触媒製アクリル酸/スルホン酸系モノマー共重合体塩、スチレン−アクリル共重合体(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−52J、Mw=1,700)、スチレン−アクリル共重合体(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−57J、Mw=4,900)、スチレン−アクリル共重合体(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−60J、Mw=8,500)、スチレン−アクリル共重合体(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−63J、Mw=12,500)、スチレン−アクリル共重合体(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−70J、Mw=16,500)、スチレン−アクリル共重合体(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−JDX−6180、Mw=14,000)、スチレン−アクリル共重合体(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−HPD−196、Mw=9,200)、スチレン−アクリル共重合体(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−HPD−96J、Mw=16,500)、スチレン−アクリル共重合体(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−6137A、Mw=16,500)、スチレン−アクリル共重合体(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−6610、Mw=8,500)、アクリル共重合体(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−JDX−6500、Mw=10,000)、アクリル共重合体(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−6102B、Mw=60,000)、アクリル共重合体(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−6124、Mw=60,000)が挙げられる。水溶性アクリル系樹脂の好ましい質量平均分子量は、5000以上50万以下であり、より好ましくは6000以上20万以下であり、さらに好ましくは7500以上15万以下である。質量平均分子量は、分子量が既知のポリスチレンを標準物質として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。   Examples of the water-soluble binder include methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polystyrene styrene copolymer, methyl vinyl ether / maleic anhydride copolymer, Polyacrylamide, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, acrylic acid / maleic acid copolymer, acrylic acid / sulfonic acid monomer, hydroxyethyl cellulose, acrylamide-diallyldimethylammonium chloride, diallyldimethylammonium chloride, poly (trimethylaminoethyl methyl methacrylate) Sulfate), isobutyl / maleic anhydride, chitosan, polyvinyl butyral, polyethylene glycol Call, gelatin, polyvinyl ethyl ether, polyvinyl acetate, polyvinyl pyrrolidone, polypropylene oxide, and acrylic resin. A commercially available product can be suitably used as the water-soluble acrylic resin. As a water-soluble acrylic resin, Nippon Shokubai Co., Ltd. PAANA salt (Mw = 5500), Nippon Shokubai Co., Ltd. acrylic acid / maleic acid copolymer salt, Nippon Shokubai Co., Ltd. acrylic acid / sulfonic acid monomer copolymer Salt, styrene-acrylic copolymer (manufactured by BASF Japan Ltd., product number: Joncryl-52J, Mw = 1,700), styrene-acrylic copolymer (manufactured by BASF Japan Ltd., product number: Joncryl-57J, Mw = 4) , 900), styrene-acrylic copolymer (manufactured by BASF Japan Ltd., product number: Joncryl-60J, Mw = 8,500), styrene-acrylic copolymer (manufactured by BASF Japan Ltd., product number: Joncryl-63J, Mw) = 12,500), styrene-acrylic copolymer (BASF Japan Ltd.) Manufactured by Co., Ltd., product number: Joncryl-70J, Mw = 16,500), styrene-acrylic copolymer (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-JDX-6180, Mw = 14,000), styrene-acrylic copolymer (Manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-HPD-196, Mw = 9,200), styrene-acrylic copolymer (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-HPD-96J, Mw = 16,500), Styrene-acrylic copolymer (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-6137A, Mw = 16,500), styrene-acrylic copolymer (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-6610, Mw = 8 , 500), acrylic copolymer (BASF Manufactured by Co., Ltd., product number: Joncry-JDX-6500, Mw = 10,000), acrylic copolymer (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-6102B, Mw = 60,000), acrylic copolymer (BASF Japan Ltd., product number: Joncryl-PDX-6124, Mw = 60,000). The preferred mass average molecular weight of the water-soluble acrylic resin is 5000 or more and 500,000 or less, more preferably 6000 or more and 200,000 or less, and further preferably 7500 or more and 150,000 or less. The mass average molecular weight can be measured using gel permeation chromatography (GPC) with polystyrene having a known molecular weight as a standard substance.

上記水溶性バインダーの中で、ガラス転移点が60℃以上であるものがより好ましい。ガラス転移点が60℃以上である水溶性バインダーとして、重合度や共重合体の組成比率によっても異なるが、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸スチレン共重合体、メチルビニルエーテル/無水マレイン酸コポリマー、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、アクリル酸/マレイン酸共重合体、アクリル酸/スルホン酸系モノマー、ヒドロキシエチルセルロース、アクリルアミド−ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、イソブチル・無水マレイン酸、キトサン、ポリビニルブチラール、ゼラチン、ポリビニルピロリドンが挙げられる。   Among the water-soluble binders, those having a glass transition point of 60 ° C. or higher are more preferable. As a water-soluble binder having a glass transition point of 60 ° C. or more, for example, methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, polyacrylic acid may vary depending on the degree of polymerization and the composition ratio of the copolymer. , Sodium polyacrylate, polystyrene styrene copolymer, methyl vinyl ether / maleic anhydride copolymer, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, acrylic acid / maleic acid copolymer, acrylic acid / sulfonic acid monomer, hydroxyethyl cellulose, acrylamide Examples include diallyldimethylammonium chloride, isobutyl / maleic anhydride, chitosan, polyvinyl butyral, gelatin, and polyvinylpyrrolidone.

水分散系バインダーとしては、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、ビニル樹脂が挙げられる。これらの水分散系バインダーは単独で用いられてもよいが、2種類以上の組み合わせや共重合体として用いられてもよい。水分散系の(メタ)アクリル系樹脂としては、(メタ)アクリル系エマルションが挙げられる。なお、「(メタ)アクリル」は「アクリル」及び「メタクリル」から選ばれる少なくとも1種を意味する。また本発明において「(メタ)アクリル系エマルション」は、分散質として、水に対して難溶性の(メタ)アクリル系樹脂が界面活性剤などにより分散媒である水に分散した分散体、いわゆる樹脂エマルションである。また「水溶性」とは、水に混合したときに分子レベルで水に溶解することを称す。(メタ)アクリル系エマルションとしては、市販品を好適に用いることができる。(メタ)アクリル系エマルション内に分散している(メタ)アクリル系樹脂の平均粒径は0.5μm以下が好ましく、0.2μm以下がより好ましい。(メタ)アクリル系エマルション内に分散している(メタ)アクリル系樹脂の平均粒径が大きすぎると、保護層の厚みが厚くなりすぎるおそれがある。ここで平均粒径は、分散媒1L中に分散質が0.01mg〜100g含まれる分散体において、分散質の粒度分布を動的光散乱法を用いて測定して算出したものである。(メタ)アクリル系エマルションとして、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−711)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7182)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7696)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7511)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7326)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7370)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7341)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7687)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−74J)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7639)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7323)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7677)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−7600)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−775)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−537J)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7692)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7611)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7630A)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−352J)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−352D)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7145)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7164)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7430)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX−7440)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−8380)、(メタ)アクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−8383)が挙げられる。   Examples of the water-dispersed binder include acrylic resin, methacrylic resin, polyurethane, epoxy resin, styrene resin, and vinyl resin. These water-dispersed binders may be used alone, but may be used as a combination of two or more types or as a copolymer. Examples of water-dispersed (meth) acrylic resins include (meth) acrylic emulsions. “(Meth) acryl” means at least one selected from “acryl” and “methacryl”. In the present invention, the “(meth) acrylic emulsion” is a dispersion in which a (meth) acrylic resin that is sparingly soluble in water is dispersed in water as a dispersion medium with a surfactant or the like as a dispersoid, so-called resin. It is an emulsion. The term “water-soluble” refers to dissolution in water at the molecular level when mixed with water. A commercially available product can be suitably used as the (meth) acrylic emulsion. The average particle diameter of the (meth) acrylic resin dispersed in the (meth) acrylic emulsion is preferably 0.5 μm or less, and more preferably 0.2 μm or less. If the average particle diameter of the (meth) acrylic resin dispersed in the (meth) acrylic emulsion is too large, the protective layer may be too thick. Here, the average particle diameter is calculated by measuring the particle size distribution of the dispersoid using a dynamic light scattering method in a dispersion containing 0.01 mg to 100 g of the dispersoid in 1 L of the dispersion medium. As the (meth) acrylic emulsion, (meth) acrylic emulsion (manufactured by BASF Japan, product number: Joncry-711), (meth) acrylic emulsion (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-7182), (Meth) acrylic emulsion (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-7696), (meth) acrylic emulsion (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-7511), (meth) acrylic emulsion (Product number manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-7326), (meth) acrylic emulsion (product manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-7370), (meth) acrylic emulsion (BASF Japan, product number: Joncry-PDX-7341), (meth) acrylic emulsion (BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-7687), (meth) acrylic emulsion (BASF Japan Co., Ltd.) Manufactured, product number: Joncryl-74J), (meth) acrylic emulsion (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-7639), (meth) acrylic emulsion (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-) 7323), (meth) acrylic emulsion (manufactured by BASF Japan Ltd., product number: Joncryl-PDX-7777), (meth) acrylic emulsion (manufactured by BASF Japan Ltd., product number: Joncryl-7600) (Meth) acrylic emulsion (BASF Japan, product number: Joncry-775), (Meth) acrylic emulsion (BASF Japan, product number: Joncry-537J), (meth) acrylic emulsion (BASF Japan stock) Made by company, product number: Joncryl-PDX-7692), (meth) acrylic emulsion (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-7611), (meth) acrylic emulsion (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl) -PDX-7630A), (meth) acrylic emulsion (BASF Japan KK, part number: Joncry-352J), (meth) acrylic emulsion (BASF Japan KK, part number: Joncry) -352D), (meth) acrylic emulsion (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-7145), (meth) acrylic emulsion (manufactured by BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-7164), (meta ) Acrylic emulsion (BASF Japan, product number: Joncry-PDX-7430), (meth) acrylic emulsion (BASF Japan, product number: Joncryl-PDX-7440), (meth) acrylic emulsion (BASF) Japan Co., Ltd., product number: Joncry-8380), (meth) acrylic emulsion (BASF Japan Co., Ltd. product number: Joncry-8383).

水系バインダーは、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、アクリル系樹脂又はメタクリル系樹脂であることが好ましい。   The aqueous binder is preferably polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, acrylic resin or methacrylic resin.

保護層用バインダーとして有機溶剤系バインダーを用いる場合は、有機溶剤系バインダーとして、例えば、ポリフッ化ビニリデン(略称PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン、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(略称FEP)、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸などのアクリル系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂が挙げられる。   When an organic solvent binder is used as the protective layer binder, examples of the organic solvent binder include polyvinylidene fluoride (abbreviation PVDF), polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (abbreviation FEP), Examples thereof include fluorine-containing resins such as fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, acrylic resins such as poly (meth) acrylic acid, and alkoxysilyl group-containing resins.

なお保護層は、必要に応じてさらに分散剤を含んでもよい。分散剤としては、市販品を適宜使用することができる。   The protective layer may further contain a dispersant as necessary. As the dispersant, commercially available products can be used as appropriate.

保護層におけるセラミックス粉末と保護層用バインダーとの好ましい質量比は86:14〜99:1であり、より好ましくは87:13〜98:2であり、さらに好ましくは88:12〜97:3である。保護層において保護層用バインダーの含有量が少なすぎると、活物質層に対する保護層の結着力が低下したり、または、保護層中のセラミックス粉末間の結着力が低下することで保護層が崩壊するおそれがある。加えて、保護層全体の柔軟性が失われ、電極に加わる圧力で保護層が割れるおそれがある。保護層において保護層用バインダーの含有量が多すぎると、保護層の耐熱性が低下する懸念がある。   A preferable mass ratio of the ceramic powder and the binder for the protective layer in the protective layer is 86:14 to 99: 1, more preferably 87:13 to 98: 2, and still more preferably 88:12 to 97: 3. is there. If the protective layer binder content is too low in the protective layer, the protective layer will be reduced in binding strength to the active material layer, or the protective layer will collapse due to reduced binding force between the ceramic powders in the protective layer. There is a risk. In addition, the flexibility of the entire protective layer is lost, and the protective layer may be broken by the pressure applied to the electrode. When there is too much content of the binder for protective layers in a protective layer, there exists a possibility that the heat resistance of a protective layer may fall.

また保護層におけるセラミックス粉末の量は、セラミックス粉末間に細孔が残る程度の量が好ましい。セラミックス粉末間の細孔が少なくなると、保護層のイオン伝導性が低下して、電池容量を確保しにくくなるおそれがある。   Further, the amount of the ceramic powder in the protective layer is preferably such that pores remain between the ceramic powders. If the pores between the ceramic powders are reduced, the ion conductivity of the protective layer is lowered, and it may be difficult to secure the battery capacity.

保護層の厚みは、1μm以上12μm以下が好ましく、2μm以上9μm以下がより好ましく、3μm以上6μm未満が特に好ましい。保護層の厚みが小さすぎると、非水電解質二次電池の短絡防止の効果を発揮できないおそれがある。保護層の厚みが大きすぎると、非水電解質二次電池の充放電容量が低下するおそれがある。ここで保護層の厚みは、保護層を有する電極の厚みから保護層を形成する前の電極の厚みを引くことで求める。各電極の厚みは、各電極を5mm間隔で10点測定した結果の平均値とする。   The thickness of the protective layer is preferably 1 μm or more and 12 μm or less, more preferably 2 μm or more and 9 μm or less, and particularly preferably 3 μm or more and less than 6 μm. If the thickness of the protective layer is too small, the effect of preventing a short circuit of the nonaqueous electrolyte secondary battery may not be exhibited. If the thickness of the protective layer is too large, the charge / discharge capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery may be reduced. Here, the thickness of the protective layer is determined by subtracting the thickness of the electrode before forming the protective layer from the thickness of the electrode having the protective layer. The thickness of each electrode is an average value of the results of measuring each electrode at 10 points at intervals of 5 mm.

活物質層へ保護層を配置する方法は、特に限定されない。例えば、以下の方法で活物質層へ保護層を配置できる。保護層の材料を溶剤に分散させて保護層用スラリーを作成し、その保護層用スラリーを活物質層上に塗布し、塗布後に乾燥することによって活物質層に保護層を配置することができる。塗布方法としては、ロールコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いればよい。   A method for disposing the protective layer on the active material layer is not particularly limited. For example, the protective layer can be disposed on the active material layer by the following method. A protective layer slurry can be prepared by dispersing a protective layer material in a solvent, applying the protective layer slurry onto the active material layer, and drying after application. . As a coating method, a conventionally known method such as a roll coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, or a curtain coating method may be used.

保護層用スラリー中における固形分濃度は20質量%以上70質量%以下が好ましく、30質量%以上60質量%以下がさらに好ましい。固形分濃度が上記範囲にあれば、保護層用スラリー中に固形分が分散しやすい。   20 mass% or more and 70 mass% or less are preferable, and, as for the solid content concentration in the slurry for protective layers, 30 mass% or more and 60 mass% or less are more preferable. If solid content concentration exists in the said range, solid content will be easy to disperse | distribute in the slurry for protective layers.

図1に本実施形態の非水電解質二次電池用電極を説明する模式図を示す。図1において、集電体1の上に活物質層5が配置され、活物質層5の上に保護層6が配置されている。活物質層5は、第一活物質2と第二活物質3と活物質層用バインダー4とからなる。保護層6はセラミックス粉末61と保護層用バインダー62とからなる。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment. In FIG. 1, an active material layer 5 is disposed on the current collector 1, and a protective layer 6 is disposed on the active material layer 5. The active material layer 5 includes a first active material 2, a second active material 3, and an active material layer binder 4. The protective layer 6 includes a ceramic powder 61 and a protective layer binder 62.

図1において活物質層5は、粒径の大きな第一活物質2同士の間に粒径の小さな第二活物質3が良好に配置されており、活物質層5の表面の凹凸は小さい。   In FIG. 1, in the active material layer 5, the second active material 3 having a small particle size is well disposed between the first active materials 2 having a large particle size, and the unevenness of the surface of the active material layer 5 is small.

図1の保護層6において、複数のセラミックス粉末61は活物質層5の表面の凹凸に沿って配置され、保護層用バインダー62は、セラミックス粉末61同士及びセラミックス粉末61と活物質層5とを結着している。   In the protective layer 6 of FIG. 1, a plurality of ceramic powders 61 are arranged along the unevenness of the surface of the active material layer 5, and the protective layer binder 62 includes the ceramic powders 61 and the ceramic powder 61 and the active material layer 5. It is bound.

活物質層5の表面の凹凸が小さいため、保護層6の厚みを極端に厚くしなくても、保護層6は活物質層5の露出部分がないように活物質層5の表面を被覆することができる。   Since the unevenness of the surface of the active material layer 5 is small, the protective layer 6 covers the surface of the active material layer 5 so that there is no exposed portion of the active material layer 5 even if the thickness of the protective layer 6 is not extremely increased. be able to.

保護層用バインダー62によって、複数のセラミックス粉末61同士またセラミックス粉末61と活物質層5とが結着されている。保護層6において、セラミックス粉末61同士の間及びセラミックス粉末61と保護層用バインダー62との間に、細孔7が形成される。   The plurality of ceramic powders 61 or the ceramic powder 61 and the active material layer 5 are bound by the protective layer binder 62. In the protective layer 6, pores 7 are formed between the ceramic powders 61 and between the ceramic powder 61 and the protective layer binder 62.

(非水電解質二次電池)
本発明の非水電解質二次電池は、上記非水電解質二次電池用正極を含む。
(Non-aqueous electrolyte secondary battery)
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明の非水電解質二次電池は、正極と、負極と、非水電解液とを有する。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte.

(負極)
負極は、集電体と、負極活物質層と、を有する。
(Negative electrode)
The negative electrode has a current collector and a negative electrode active material layer.

負極活物質層は、負極活物質、活物質層用バインダーを含み、必要に応じて導電助剤を含む。集電体、負極活物質、活物質層用バインダー、導電助剤は上記で説明したものと同様のものが使用できる。   The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material and a binder for the active material layer, and includes a conductive additive as necessary. As the current collector, the negative electrode active material, the binder for the active material layer, and the conductive auxiliary agent, the same ones as described above can be used.

(正極)
正極は、集電体と、正極活物質層と、を有する。
(Positive electrode)
The positive electrode includes a current collector and a positive electrode active material layer.

正極活物質層は、正極活物質、活物質層用バインダーを含み、必要に応じて導電助剤を含む。集電体、正極活物質、活物質層用バインダー、導電助剤は上記で説明したものと同様のものが使用できる。   The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material and a binder for the active material layer, and includes a conductive additive as necessary. As the current collector, the positive electrode active material, the binder for the active material layer, and the conductive auxiliary agent, the same ones as described above can be used.

(非水電解液)
非水電解液は、溶媒とこの溶媒に溶解された電解質とを含んでいる。非水電解液にはさらに添加剤を加えてもよい。
(Nonaqueous electrolyte)
The nonaqueous electrolytic solution includes a solvent and an electrolyte dissolved in the solvent. An additive may be further added to the non-aqueous electrolyte.

溶媒として、例えば、環状エステル類、鎖状エステル類、エーテル類が使用できる。環状エステル類として、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ガンマブチロラクトン、ビニレンカーボネート、2−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトンが使用できる。鎖状エステル類として、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステルが使用できる。エーテル類として、例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンが使用できる。   As the solvent, for example, cyclic esters, chain esters, and ethers can be used. Examples of cyclic esters include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, gamma butyrolactone, vinylene carbonate, 2-methyl-gamma butyrolactone, acetyl-gamma butyrolactone, and gamma valerolactone. Examples of the chain esters include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl ethyl carbonate, propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, and acetic acid alkyl ester. Examples of ethers that can be used include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane.

また上記非水電解液に溶解させる電解質として、例えば、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO等のリチウム塩を使用することができる。Moreover, as an electrolyte dissolved in the non-aqueous electrolyte, for example, a lithium salt such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 can be used.

非水電解液として、例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネートなどの溶媒にLiClO、LiPF、LiBF、LiCFSOなどのリチウム塩を0.5mol/lから1.7mol/l程度の濃度で溶解させた溶液を使用することができる。As the non-aqueous electrolyte, for example, a lithium salt such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 is added in a solvent such as ethylene carbonate, dimethyl carbonate, propylene carbonate, and dimethyl carbonate to 0.5 mol / l to 1.7 mol. A solution dissolved at a concentration of about 1 / l can be used.

本発明の非水電解液二次電池はさらに、セパレータを有してもよい。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may further have a separator.

セパレータは正極と負極とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、イオンを通過させるものである。セパレータは、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、もしくはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミックス製の多孔質膜が使用できる。セパレータは積層された複数の多孔質膜で構成されていてもよい。   The separator separates the positive electrode and the negative electrode, and allows ions to pass while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. As the separator, for example, a porous film made of synthetic resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene, or a porous film made of ceramics can be used. The separator may be composed of a plurality of laminated porous membranes.

上記非水電解質二次電池は車両に搭載することができる。車両としては、電池による電気エネルギーを動力源の全部または一部に使用する車両であればよく、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、電動フォークリフト、電気車椅子、電動アシスト自転車、電動二輪車が挙げられる。   The non-aqueous electrolyte secondary battery can be mounted on a vehicle. The vehicle may be a vehicle that uses electric energy from a battery as a whole or a part of a power source. For example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, a hybrid railway vehicle, an electric forklift, an electric wheelchair, and an electric assist. Bicycles and electric motorcycles are examples.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. The present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention, with modifications and improvements that can be made by those skilled in the art.

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

<活物質層の表面粗さ測定>
(正極の作製)
正極活物質として平均粒径D50が6μmのLiNi0.5Co0.2Mn0.3と平均粒径D50が0.5μm、1.5μm、2μm、3μm、4μm、8μm、12μmのLiFePOを準備した。導電助剤としてアセチレンブラック(以下、ABと称す。)と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFと称す。)を準備した。
<Measurement of surface roughness of active material layer>
(Preparation of positive electrode)
As the positive electrode active material, LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 having an average particle diameter D 50 of 6 μm and an average particle diameter D 50 of 0.5 μm, 1.5 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 8 μm, 12 μm LiFePO 4 was prepared. Acetylene black (hereinafter referred to as “AB”) was prepared as a conductive additive, and polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as “PVDF”) was prepared as a binder.

(正極Aの作製)
LiNi0.5Co0.2Mn0.3と平均粒径D50が3μmのLiFePOとABと、PVDFとを、それぞれ67質量部、27質量部、3質量部、3質量部の割合で混合し、この混合物を適量のN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと称す。)に分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した。LiNi0.5Co0.2Mn0.3の質量とLiFePOの質量の合計を100質量%としたときに、LiFePOの割合は29質量%であった。
(Preparation of positive electrode A)
LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiFePO 4 and AB having an average particle diameter D 50 of 3 μm, and PVDF were respectively 67 parts by mass, 27 parts by mass, 3 parts by mass, and 3 parts by mass. The mixture was mixed at a ratio, and the mixture was dispersed in an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) to prepare a positive electrode active material layer slurry. When the sum of the mass of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 and the mass of LiFePO 4 was 100 mass%, the ratio of LiFePO 4 was 29 mass%.

集電体として厚み20μmのアルミニウム箔を準備した。集電体にスラリーをのせ、ドクターブレードを用いてスラリーが膜状になるように塗布した。得られたシートを80℃で20分間乾燥してNMPを揮発させて除去した。その後、ロ−ルプレス機により、集電体と集電体上の塗布物を強固に密着接合させた。正極活物質層の密度は2.9g/cmとなるようにした。ここでいう正極活物質層の密度は、正極活物質層の質量(g)÷((正極活物質層の厚み(cm))×(正極活物質層の面積(cm)))の式より算出した。接合物を120℃で6時間、真空乾燥機で加熱して、正極活物質層が形成された集電体を得た。これを正極Aとした。正極Aの正極活物質層の厚さは93μmであった。An aluminum foil having a thickness of 20 μm was prepared as a current collector. The slurry was placed on the current collector, and applied using a doctor blade so that the slurry became a film. The obtained sheet was dried at 80 ° C. for 20 minutes to volatilize and remove NMP. Thereafter, the current collector and the coated material on the current collector were firmly and closely joined by a roll press. The density of the positive electrode active material layer was set to 2.9 g / cm 3 . The density of the positive electrode active material layer here is based on the formula of mass (g) of positive electrode active material layer / ((thickness of positive electrode active material layer (cm)) × (area of positive electrode active material layer (cm 2 ))). Calculated. The joined product was heated with a vacuum dryer at 120 ° C. for 6 hours to obtain a current collector on which a positive electrode active material layer was formed. This was designated as positive electrode A. The thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode A was 93 μm.

(正極Bの作製)
LiNi0.5Co0.2Mn0.3とABと、PVDFとを、それぞれ94質量部、3質量部、3質量部の割合で混合し、この混合物を適量のNMPに分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した以外は、正極Aと同様にして正極Bを作製した。正極Bの正極活物質層の厚さは78μmであった。
(Preparation of positive electrode B)
LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , AB, and PVDF were mixed at a ratio of 94 parts by mass, 3 parts by mass, and 3 parts by mass, respectively, and this mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP. A positive electrode B was prepared in the same manner as the positive electrode A except that the positive electrode active material layer slurry was prepared. The thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode B was 78 μm.

(正極Cの作製)
LiNi0.5Co0.2Mn0.3と平均粒径D50が3μmのLiFePOとABと、PVDFとを、それぞれ70質量部、24質量部、3質量部、3質量部の割合で混合し、この混合物を適量のNMPに分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した以外は、正極Aと同様にして正極Cを作成した。LiNi0.5Co0.2Mn0.3の質量とLiFePOの質量の合計を100質量%としたときに、LiFePOの割合は26質量%であった。正極Cの正極活物質層の厚さは91μmであった。
(Preparation of positive electrode C)
LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiFePO 4 and AB with an average particle diameter D 50 of 3 μm, and PVDF were respectively 70 parts by weight, 24 parts by weight, 3 parts by weight, and 3 parts by weight. A positive electrode C was prepared in the same manner as the positive electrode A, except that the mixture was mixed at a ratio and the mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP to prepare a positive electrode active material layer slurry. When the sum of the mass of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 and the mass of LiFePO 4 was 100 mass%, the ratio of LiFePO 4 was 26 mass%. The thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode C was 91 μm.

(正極Dの作製)
LiNi0.5Co0.2Mn0.3と平均粒径D50が3μmのLiFePOとABと、PVDFとを、それぞれ84質量部、10質量部、3質量部、3質量部の割合で混合し、この混合物を適量のNMPに分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した以外は、正極Aと同様にして正極Dを作成した。LiNi0.5Co0.2Mn0.3の質量とLiFePOの質量の合計を100質量%としたときに、LiFePOの割合は12質量%であった。正極Dの正極活物質層の厚さは84μmであった。
(Preparation of positive electrode D)
LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiFePO 4 and AB having an average particle diameter D 50 of 3 μm, and PVDF were mixed in 84 parts by mass, 10 parts by mass, 3 parts by mass, and 3 parts by mass, respectively. A positive electrode D was prepared in the same manner as the positive electrode A, except that the mixture was mixed at a ratio and the mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP to prepare a positive electrode active material layer slurry. When the sum of the mass of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 and the mass of LiFePO 4 was 100 mass%, the ratio of LiFePO 4 was 12 mass%. The thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode D was 84 μm.

(正極Eの作製)
LiNi0.5Co0.2Mn0.3と平均粒径D50が0.5μmのLiFePOとABと、PVDFとを、それぞれ67質量部、27質量部、3質量部、3質量部の割合で混合し、この混合物を適量のNMPに分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した以外は、正極Aと同様にして正極Eを作成した。LiNi0.5Co0.2Mn0.3の質量とLiFePOの質量の合計を100質量%としたときに、LiFePOの割合は29質量%であった。正極Eの正極活物質層の厚さは93μmであった。
(Preparation of positive electrode E)
And the AB LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 with an average particle diameter D 50 of 0.5 [mu] m LiFePO 4, and PVDF, respectively 67 parts by weight, 27 parts by weight, 3 parts by weight, 3 parts by mass A positive electrode E was prepared in the same manner as the positive electrode A, except that the mixture was mixed at a ratio of parts and the mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP to prepare a slurry for the positive electrode active material layer. When the sum of the mass of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 and the mass of LiFePO 4 was 100 mass%, the ratio of LiFePO 4 was 29 mass%. The thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode E was 93 μm.

(正極Fの作製)
LiNi0.5Co0.2Mn0.3と平均粒径D50が0.5μmのLiFePOとABと、PVDFとを、それぞれ70質量部、24質量部、3質量部、3質量部の割合で混合し、この混合物を適量のNMPに分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した以外は、正極Aと同様にして正極Fを作成した。LiNi0.5Co0.2Mn0.3の質量とLiFePOの質量の合計を100質量%としたときに、LiFePOの割合は26質量%であった。正極Fの正極活物質層の厚さは91μmであった。
(Preparation of positive electrode F)
LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiFePO 4 and AB having an average particle diameter D 50 of 0.5 μm, and PVDF were respectively 70 parts by mass, 24 parts by mass, 3 parts by mass, and 3 parts by mass. A positive electrode F was prepared in the same manner as the positive electrode A, except that the mixture was mixed in a proportion of parts, and this mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP to prepare a positive electrode active material layer slurry. When the sum of the mass of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 and the mass of LiFePO 4 was 100 mass%, the ratio of LiFePO 4 was 26 mass%. The thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode F was 91 μm.

(正極Gの作製)
LiNi0.5Co0.2Mn0.3と平均粒径D50が0.5μmのLiFePOとABと、PVDFとを、それぞれ77質量部、17質量部、3質量部、3質量部の割合で混合し、この混合物を適量のNMPに分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した以外は、正極Aと同様にして正極Gを作成した。LiNi0.5Co0.2Mn0.3の質量とLiFePOの質量の合計を100質量%としたときに、LiFePOの割合は18質量%であった。正極Gの正極活物質層の厚さは89μmであった。
(Preparation of positive electrode G)
LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiFePO 4 and AB having an average particle diameter D 50 of 0.5 μm, and PVDF were respectively 77 parts by mass, 17 parts by mass, 3 parts by mass, 3 parts by mass. A positive electrode G was prepared in the same manner as the positive electrode A, except that the mixture was dispersed in a proportion of parts, and this mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP to prepare a positive electrode active material layer slurry. When the sum of the mass of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 and the mass of LiFePO 4 was 100 mass%, the proportion of LiFePO 4 was 18 mass%. The thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode G was 89 μm.

(正極Hの作製)
LiNi0.5Co0.2Mn0.3と平均粒径D50が1.5μmのLiFePOとABと、PVDFとを、それぞれ70質量部、24質量部、3質量部、3質量部の割合で混合し、この混合物を適量のNMPに分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した以外は、正極Aと同様にして正極Hを作成した。LiNi0.5Co0.2Mn0.3の質量とLiFePOの質量の合計を100質量%としたときに、LiFePOの割合は26質量%であった。正極Hの正極活物質層の厚さは91μmであった。
(Preparation of positive electrode H)
LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiFePO 4 and AB having an average particle diameter D 50 of 1.5 μm, and PVDF were respectively 70 parts by mass, 24 parts by mass, 3 parts by mass, and 3 parts by mass. A positive electrode H was prepared in the same manner as the positive electrode A, except that the mixture was mixed at a ratio of parts and the mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP to prepare a slurry for the positive electrode active material layer. When the sum of the mass of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 and the mass of LiFePO 4 was 100 mass%, the ratio of LiFePO 4 was 26 mass%. The thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode H was 91 μm.

(正極Iの作製)
LiNi0.5Co0.2Mn0.3と平均粒径D50が2μmのLiFePOとABと、PVDFとを、それぞれ70質量部、24質量部、3質量部、3質量部の割合で混合し、この混合物を適量のNMPに分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した以外は、正極Aと同様にして正極Iを作成した。LiNi0.5Co0.2Mn0.3の質量とLiFePOの質量の合計を100質量%としたときに、LiFePOの割合は26質量%であった。正極Iの正極活物質層の厚さは91μmであった。
(Preparation of positive electrode I)
And the AB LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 with an average particle diameter D 50 of 2 [mu] m LiFePO 4, and PVDF, 70 parts by weight, respectively, 24 parts by weight, 3 parts by weight, 3 parts by weight of A positive electrode I was prepared in the same manner as the positive electrode A, except that the mixture was mixed at a ratio and the mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP to prepare a positive electrode active material layer slurry. When the sum of the mass of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 and the mass of LiFePO 4 was 100 mass%, the ratio of LiFePO 4 was 26 mass%. The thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode I was 91 μm.

(正極Jの作製)
LiNi0.5Co0.2Mn0.3と平均粒径D50が4μmのLiFePOとABと、PVDFとを、それぞれ70質量部、24質量部、3質量部、3質量部の割合で混合し、この混合物を適量のNMPに分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した以外は、正極Aと同様にして正極Jを作成した。LiNi0.5Co0.2Mn0.3の質量とLiFePOの質量の合計を100質量%としたときに、LiFePOの割合は26質量%であった。正極Jの正極活物質層の厚さは91μmであった。
(Preparation of positive electrode J)
LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiFePO 4 and AB with an average particle diameter D 50 of 4 μm, and PVDF were 70 parts by mass, 24 parts by mass, 3 parts by mass, and 3 parts by mass, respectively. A positive electrode J was prepared in the same manner as the positive electrode A, except that the mixture was mixed at a ratio and the mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP to prepare a positive electrode active material layer slurry. When the sum of the mass of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 and the mass of LiFePO 4 was 100 mass%, the ratio of LiFePO 4 was 26 mass%. The thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode J was 91 μm.

(正極Kの作製)
LiNi0.5Co0.2Mn0.3と平均粒径D50が8μmのLiFePOとABと、PVDFとを、それぞれ70質量部、24質量部、3質量部、3質量部の割合で混合し、この混合物を適量のNMPに分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した以外は、正極Aと同様にして正極Kを作成した。LiNi0.5Co0.2Mn0.3の質量とLiFePOの質量の合計を100質量%としたときに、LiFePOの割合は26質量%であった。正極Kの正極活物質層の厚さは91μmであった。
(Preparation of positive electrode K)
LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiFePO 4 and AB with an average particle diameter D 50 of 8 μm, and PVDF were respectively 70 parts by weight, 24 parts by weight, 3 parts by weight, and 3 parts by weight. A positive electrode K was prepared in the same manner as the positive electrode A, except that the mixture was mixed at a ratio and the mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP to prepare a positive electrode active material layer slurry. When the sum of the mass of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 and the mass of LiFePO 4 was 100 mass%, the ratio of LiFePO 4 was 26 mass%. The thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode K was 91 μm.

(正極Lの作製)
LiNi0.5Co0.2Mn0.3と平均粒径D50が12μmのLiFePOとABと、PVDFとを、それぞれ70質量部、24質量部、3質量部、3質量部の割合で混合し、この混合物を適量のNMPに分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した以外は、正極Aと同様にして正極Lを作成した。LiNi0.5Co0.2Mn0.3の質量とLiFePOの質量の合計を100質量%としたときに、LiFePOの割合は26質量%であった。正極Lの正極活物質層の厚さは91μmであった。
(Preparation of positive electrode L)
LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiFePO 4 and AB with an average particle diameter D 50 of 12 μm, and PVDF were 70 parts by mass, 24 parts by mass, 3 parts by mass, and 3 parts by mass, respectively. A positive electrode L was prepared in the same manner as the positive electrode A, except that the mixture was mixed at a ratio and the mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP to prepare a positive electrode active material layer slurry. When the sum of the mass of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 and the mass of LiFePO 4 was 100 mass%, the ratio of LiFePO 4 was 26 mass%. The thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode L was 91 μm.

(負極Aの作製)
負極活物質として、平均粒径D50が4μmのSiO及び平均粒径D50が20μmの天然黒鉛を準備した。バインダー樹脂としてポリアミドイミド樹脂(以下、PAIと称す。)を準備した。導電助剤としてABを準備した。
(Preparation of negative electrode A)
As the negative electrode active material, SiO having an average particle diameter D 50 of 4 μm and natural graphite having an average particle diameter D 50 of 20 μm were prepared. A polyamideimide resin (hereinafter referred to as PAI) was prepared as a binder resin. AB was prepared as a conductive aid.

SiO/天然黒鉛/AB/PAI=32/50/8/10(質量比)の割合で混合して混合物とした。この混合物を適量のNMPに分散させて、スラリーを作製した。   A mixture was prepared by mixing at a ratio of SiO / natural graphite / AB / PAI = 32/50/8/10 (mass ratio). This mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP to prepare a slurry.

このスラリーを負極用集電体である厚み20μmの銅箔にドクターブレードを用いて膜状になるように塗布した。スラリーを塗布した集電体を乾燥後プレスし、接合物を得た。負極活物質層の密度は1.6g/cmとなるようにした。ここでいう負極活物質層の密度は、負極活物質層の質量(g)÷((負極活物質層の厚み(cm))×(負極活物質層の面積(cm)))の式から算出した。接合物を200℃で2時間、真空乾燥機で加熱乾燥して、負極活物質層が形成された銅箔を得た。これを負極Aとした。負極Aの負極活物質層の厚みは48μmであった。This slurry was applied to a copper foil having a thickness of 20 μm, which is a negative electrode current collector, in a film shape using a doctor blade. The current collector coated with the slurry was dried and pressed to obtain a bonded product. The density of the negative electrode active material layer was set to 1.6 g / cm 3 . The density of the negative electrode active material layer referred to here is based on the formula of mass (g) of negative electrode active material layer / ((thickness of negative electrode active material layer (cm)) × (area of negative electrode active material layer (cm 2 ))). Calculated. The joined product was heated and dried with a vacuum dryer at 200 ° C. for 2 hours to obtain a copper foil on which a negative electrode active material layer was formed. This was designated as negative electrode A. The thickness of the negative electrode active material layer of the negative electrode A was 48 μm.

(走査型電子顕微鏡(以下、SEMと称す。)観察)
正極A、正極B、負極Aの断面をSEMで倍率1000倍で観察し、画像を取得した。
(Scanning electron microscope (hereinafter referred to as SEM) observation)
Cross sections of the positive electrode A, the positive electrode B, and the negative electrode A were observed with a SEM at a magnification of 1000 times, and images were acquired.

取得した画像を画像処理し、集電体側の表面と反対側の表面における活物質層の断面曲線を取得した。   The acquired image was subjected to image processing, and a cross-sectional curve of the active material layer on the surface opposite to the current collector-side surface was acquired.

上記断面曲線の長手方向において大きな違いがなかったので、任意の長手方向100μmの箇所を特定して、この領域における最大高さを求めた。   Since there was no significant difference in the longitudinal direction of the cross-sectional curve, an arbitrary location of 100 μm in the longitudinal direction was specified, and the maximum height in this region was obtained.

特定された箇所の断面曲線の厚み方向の山頂点を通り集電体の表面に対して平行な平行線(山頂線)と、断面曲線の厚み方向の谷底点を通り集電体の表面に対して平行な平行線(谷底線)との間の距離を計測し、その距離を最大高さとした。   A parallel line (peak line) that passes through the peak of the cross-sectional curve in the thickness direction of the specified location and is parallel to the surface of the current collector, and a bottom line of the cross-sectional curve in the thickness direction of the current collector. The distance between the two parallel lines (valley line) was measured, and the distance was taken as the maximum height.

正極A、正極B、負極Aの断面曲線を比較したグラフを図2に示す。図2に示すように、正極Aの最大高さは1.5μm、正極Bの最大高さは5.1μm、負極Aの最大高さは7.6μmであった。   A graph comparing the cross-sectional curves of the positive electrode A, the positive electrode B, and the negative electrode A is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the maximum height of the positive electrode A was 1.5 μm, the maximum height of the positive electrode B was 5.1 μm, and the maximum height of the negative electrode A was 7.6 μm.

正極Aでは粒径の異なる活物質を2種使用しており、正極Bでは活物質は1種類のみ使用している。正極Aの最大高さは正極Bの最大高さに比べて著しく小さかった。このことから粒径の異なる2種の活物質を活物質層に用いることにより活物質層の表面粗さを著しく小さくできることがわかった。   The positive electrode A uses two types of active materials having different particle diameters, and the positive electrode B uses only one type of active material. The maximum height of the positive electrode A was significantly smaller than the maximum height of the positive electrode B. From this, it was found that the surface roughness of the active material layer can be remarkably reduced by using two kinds of active materials having different particle diameters for the active material layer.

また負極Aにおいても粒径の異なる活物質を2種使用したが、活物質層の最大高さは大きかった。このことより活物質層の最大高さを小さくするために、粒径の異なる活物質の好ましい組み合わせがあることがわかった。負極においても好ましい組み合わせの活物質を用いれば、活物質層の表面の最大高さを小さくできることが推測された。   In the negative electrode A, two active materials having different particle diameters were used, but the maximum height of the active material layer was large. From this, it was found that there are preferable combinations of active materials having different particle diameters in order to reduce the maximum height of the active material layer. It was estimated that the maximum height of the surface of the active material layer can be reduced by using a preferable combination of active materials in the negative electrode.

なお、同様の方法で、正極C〜正極Lの最大高さを求めた。正極Cの最大高さは1.8μm、正極Dの最大高さは2μm、正極Eの最大高さは0.7μm、正極Fの最大高さは0.7μm、正極Gの最大高さは0.9μm、正極Hの最大高さは1μm、正極Iの最大高さは1.5μm、正極Jの最大高さは3μm、正極Kの最大高さは4μm、正極Lの最大高さは4.5μmであった。 In addition, the maximum height of the positive electrode C to the positive electrode L was obtained by the same method. The maximum height of the positive electrode C is 1.8 μm, the maximum height of the positive electrode D is 2 μm, the maximum height of the positive electrode E is 0.7 μm, the maximum height of the positive electrode F is 0.7 μm, and the maximum height of the positive electrode G is 0 .9 μm, the maximum height of the positive electrode H is 1 μm, the maximum height of the positive electrode I is 1.5 μm, the maximum height of the positive electrode J is 3 μm, the maximum height of the positive electrode K is 4 μm, and the maximum height of the positive electrode L is 4. It was 5 μm.

<保護層用スラリーの作製>
保護層のセラミックス粉末として、平均粒径D50=540nmのAl粉末(住友化学株式会社製)を準備し、保護層用バインダーとしてポリビニルアルコール(以下、PVAと称す。質量平均分子量(以下、Mwと称す。)=2200、ガラス転移点(Tg)85℃)、ポリアクリル酸(以下、PAAと称す。ガラス転移点(Tg)106℃)、2種類のアクリル系エマルション(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−PDX7430、固形分酸価:30mgKOH/g、Tg:34℃、平均粒径:0.12μm、Mw:20万以上、BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−537J、固形分酸価:40mgKOH/g、Tg:49℃、平均粒径:0.07μm、Mw:20万以上、)と、1種類の水溶性アクリル系樹脂(BASFジャパン株式会社製、品番:Joncryl−63J、酸価:213mgKOH/g、Tg:73℃、Mw:12500)を準備した。
<Preparation of slurry for protective layer>
An Al 2 O 3 powder (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) having an average particle diameter D 50 = 540 nm is prepared as a ceramic powder for the protective layer, and polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as PVA) as a protective layer binder. ) = 2200, glass transition point (Tg) 85 ° C.), polyacrylic acid (hereinafter referred to as PAA, glass transition point (Tg) 106 ° C.), two types of acrylic emulsions (BASF Japan Ltd.) Manufactured, product number: Joncryl-PDX7430, solid content acid value: 30 mg KOH / g, Tg: 34 ° C., average particle size: 0.12 μm, Mw: 200,000 or more, manufactured by BASF Japan Ltd., product number: Joncryl-537J, solid content Acid value: 40 mg KOH / g, Tg: 49 ° C., average particle size: 0.07 μm, Mw: 200,000 or more) and one kind Water-soluble acrylic resin (BASF Japan Ltd., product number: Joncryl-63J, acid value: 213mgKOH / g, Tg: 73 ℃, Mw: 12500) was prepared.

水にPVAを溶解し、Al粉末を添加し、ディスパーで30分、混合して、第一保護層用スラリーを得た。水とPVAとAlの固形分の質量比は、水/PVA/Al=70/3.3/26.7とした。第一保護層用スラリーの固形分濃度は30質量%であった。PVAをPAAに変えた以外は、第一保護層用スラリーと同様にして第二保護層用スラリーを製造した。第二保護層用スラリーの固形分濃度は30質量%であった。PVAと水溶性アクリル系樹脂(Joncryl−63J)の混合溶液を作製し、Al粉末を添加し、ディスパーで1時間混合したあと、アクリル系エマルション(Joncryl−PDX7430)を添加し、さらにディスパーで1時間混合して第三保護層用スラリーを得た。水とPVAとアクリル系エマルションと水溶性アクリル系樹脂とAlの固形分の質量比は、水/PVA/アクリル系エマルション/水溶性アクリル系樹脂/Al=70/1.5/1.5/0.3/26.7とした。第三保護層用スラリーの固形分濃度は30質量%であった。PVA水溶液を作製し、Al粉末を添加し、ディスパーで1時間混合したあと、アクリル系エマルション(Joncryl−537J)を添加し、さらにディスパーで1時間混合し、第四保護層用スラリーを得た。水とPVAとアクリル系エマルションとAlの固形分の質量比は、水/PVA/アクリル系エマルション/Al=70/1.65/1.65/26.7とした。第四保護層用スラリーの固形分濃度は30質量%であった。水溶性アクリル系樹脂(Joncryl−63J)の水溶液を作製し、Al粉末を添加し、ディスパーで1時間混合したあと、アクリル系エマルション(Joncryl−PDX7430)を添加し、さらにディスパーで1時間混合し第五保護層用スラリーを得た。水とアクリル系エマルションと水溶性アクリル系樹脂とAlの固形分の質量比は、水/アクリル系エマルション/水溶性アクリル系樹脂/Al=70/3.0/0.3/26.7とした。第五保護層用スラリーの固形分濃度は30質量%であった。PVA was dissolved in water, Al 2 O 3 powder was added, and mixed for 30 minutes with a disper to obtain a slurry for the first protective layer. The mass ratio of water, PVA, and Al 2 O 3 was set to water / PVA / Al 2 O 3 = 70 / 3.3 / 26.7. The solid content concentration of the slurry for the first protective layer was 30% by mass. A second protective layer slurry was produced in the same manner as the first protective layer slurry except that PVA was changed to PAA. The solid content concentration of the second protective layer slurry was 30% by mass. Prepare a mixed solution of PVA and water-soluble acrylic resin (Joncry-63J), add Al 2 O 3 powder, mix for 1 hour with a disper, add an acrylic emulsion (Joncry-PDX7430), Was mixed for 1 hour to obtain a slurry for the third protective layer. The mass ratio of water, PVA, acrylic emulsion, water-soluble acrylic resin, and Al 2 O 3 is as follows: water / PVA / acrylic emulsion / water-soluble acrylic resin / Al 2 O 3 = 70 / 1.5. /1.5/0.3/26.7. The solid content concentration of the third protective layer slurry was 30% by mass. An aqueous PVA solution is prepared, Al 2 O 3 powder is added, mixed with a disper for 1 hour, an acrylic emulsion (Joncry-537J) is added, and further mixed with a disper for 1 hour, and a slurry for the fourth protective layer is prepared. Obtained. The mass ratio of water, PVA, acrylic emulsion, and Al 2 O 3 was set to water / PVA / acrylic emulsion / Al 2 O 3 = 70 / 1.65 / 1.65 / 26.7. The solid content concentration of the fourth protective layer slurry was 30% by mass. An aqueous solution of water-soluble acrylic resin (Joncry-63J) is prepared, Al 2 O 3 powder is added, mixed with a disper for 1 hour, then an acrylic emulsion (Joncry-PDX7430) is added, and further with a disper for 1 hour. By mixing, a slurry for the fifth protective layer was obtained. The mass ratio of water, acrylic emulsion, water-soluble acrylic resin and solid content of Al 2 O 3 is water / acrylic emulsion / water-soluble acrylic resin / Al 2 O 3 = 70 / 3.0 / 0.3. /26.7. The solid content concentration of the fifth protective layer slurry was 30% by mass.

(実施例1の正極)
正極Aに第一保護層用スラリーをアプリケーターを用いて塗布した。第一保護層用スラリーを塗布した正極Aを120℃で6時間、真空乾燥機で加熱乾燥して、実施例1の正極とした。実施例1の正極の保護層の厚みは3μmであった。保護層の厚みは、実施例1の正極の厚みから正極Aの厚みを引くことで求めた。各正極の厚みは、各正極を5mm間隔で10点測定した結果の平均値とした。
(Positive electrode of Example 1)
The slurry for 1st protective layers was apply | coated to the positive electrode A using the applicator. The positive electrode A coated with the first protective layer slurry was dried by heating in a vacuum dryer at 120 ° C. for 6 hours to obtain a positive electrode of Example 1. The thickness of the protective layer of the positive electrode of Example 1 was 3 μm. The thickness of the protective layer was determined by subtracting the thickness of the positive electrode A from the thickness of the positive electrode in Example 1. The thickness of each positive electrode was the average value of the results of measuring each positive electrode at 10 points at intervals of 5 mm.

(実施例2の正極)
第一保護層用スラリーを厚く塗布した以外は実施例1の正極と同様にして、実施例2の正極を作製した。実施例2の正極の保護層の厚みは6μmであった。
(Positive electrode of Example 2)
A positive electrode of Example 2 was produced in the same manner as the positive electrode of Example 1 except that the first protective layer slurry was applied thickly. The thickness of the protective layer of the positive electrode of Example 2 was 6 μm.

(実施例3の正極)
第一保護層用スラリーを厚く塗布した以外は実施例1の正極と同様にして、実施例3の正極を作製した。実施例3の正極の保護層の厚みは9μmであった。
(Positive electrode of Example 3)
A positive electrode of Example 3 was produced in the same manner as the positive electrode of Example 1 except that the first protective layer slurry was applied thickly. The thickness of the protective layer of the positive electrode of Example 3 was 9 μm.

(実施例4の正極)
第一保護層用スラリーを厚く塗布した以外は実施例1の正極と同様にして、実施例4の正極を作製した。実施例4の正極の保護層の厚みは12μmであった。
(Positive electrode of Example 4)
A positive electrode of Example 4 was produced in the same manner as the positive electrode of Example 1 except that the first protective layer slurry was applied thickly. The thickness of the protective layer of the positive electrode of Example 4 was 12 μm.

(実施例5の正極) 正極Cに第三保護層用スラリーを塗布した以外は実施例1の正極と同様にして、実施例5の正極を作製した。実施例5の正極の保護層の厚みは3μmであった。 (Positive electrode of Example 5) A positive electrode of Example 5 was produced in the same manner as the positive electrode of Example 1, except that the slurry for the third protective layer was applied to the positive electrode C. The thickness of the protective layer of the positive electrode of Example 5 was 3 μm.

(比較例1の正極)
正極Aを比較例1の正極とした。比較例1の正極は保護層が形成されていない正極である。
(Positive electrode of Comparative Example 1)
The positive electrode A was used as the positive electrode of Comparative Example 1. The positive electrode of Comparative Example 1 is a positive electrode on which no protective layer is formed.

(比較例2の正極)
第一保護層用スラリーを薄く塗布した以外は実施例1の正極と同様にして、比較例2の正極を作製した。比較例2の正極の保護層の厚みは0.5μmであった。
(Positive electrode of Comparative Example 2)
A positive electrode of Comparative Example 2 was produced in the same manner as the positive electrode of Example 1 except that the first protective layer slurry was thinly applied. The thickness of the protective layer of the positive electrode of Comparative Example 2 was 0.5 μm.

(比較例3の正極)
正極Bに第一保護層用スラリーを塗布した以外は比較例2の正極と同様にして、比較例3の正極を作製した。比較例3の正極の保護層の厚みは0.5μmであった。
(Positive electrode of Comparative Example 3)
A positive electrode of Comparative Example 3 was produced in the same manner as the positive electrode of Comparative Example 2, except that the first protective layer slurry was applied to the positive electrode B. The thickness of the protective layer of the positive electrode of Comparative Example 3 was 0.5 μm.

(比較例4の正極)
第一保護層用スラリーを厚く塗布した以外は比較例3の正極と同様にして、比較例4の正極を作製した。比較例4の正極の保護層の厚みは3μmであった。
(Positive electrode of Comparative Example 4)
A positive electrode of Comparative Example 4 was produced in the same manner as the positive electrode of Comparative Example 3, except that the first protective layer slurry was applied thickly. The thickness of the protective layer of the positive electrode of Comparative Example 4 was 3 μm.

(比較例5の正極)
第一保護層用スラリーを厚く塗布した以外は比較例3の正極と同様にして、比較例5の正極を作製した。比較例5の正極の保護層の厚みは6μmであった。
(Positive electrode of Comparative Example 5)
A positive electrode of Comparative Example 5 was produced in the same manner as the positive electrode of Comparative Example 3, except that the first protective layer slurry was applied thickly. The thickness of the protective layer of the positive electrode of Comparative Example 5 was 6 μm.

(比較例6の正極)
第一保護層用スラリーを厚み9μmとなるように塗布した以外は比較例3の正極と同様にして、比較例6の正極を作製した。比較例6の正極の保護層の厚みは9μmであった。
(Positive electrode of Comparative Example 6)
A positive electrode of Comparative Example 6 was produced in the same manner as the positive electrode of Comparative Example 3, except that the first protective layer slurry was applied to a thickness of 9 μm. The thickness of the protective layer of the positive electrode of Comparative Example 6 was 9 μm.

(比較例7の正極)
正極Kに第一保護層用スラリーを塗布した以外は実施例1の正極と同様にして、比較例7の正極を作製した。比較例7の正極の保護層の厚みは3μmであった。
(Positive electrode of Comparative Example 7)
A positive electrode of Comparative Example 7 was produced in the same manner as the positive electrode of Example 1 except that the first protective layer slurry was applied to the positive electrode K. The thickness of the protective layer of the positive electrode of Comparative Example 7 was 3 μm.

(試験例1の負極)
負極Aに第一保護層用スラリーをアプリケーターを用いて塗布した。第一保護層用スラリーを塗布した負極Aを200℃で2時間、加熱乾燥して、試験例1の負極とした。試験例1の負極の保護層の厚みは0.5μmであった。
(Negative electrode of Test Example 1)
The slurry for 1st protective layers was apply | coated to the negative electrode A using the applicator. The negative electrode A to which the first protective layer slurry was applied was heat-dried at 200 ° C. for 2 hours to obtain a negative electrode of Test Example 1. The thickness of the protective layer of the negative electrode of Test Example 1 was 0.5 μm.

(試験例2の負極)
第一保護層用スラリーを厚く塗布した以外は試験例1の負極と同様にして、試験例2の負極を作製した。試験例2の負極の保護層の厚みは3μmであった。
(Negative electrode of Test Example 2)
A negative electrode of Test Example 2 was produced in the same manner as the negative electrode of Test Example 1 except that the first protective layer slurry was applied thickly. The thickness of the protective layer of the negative electrode of Test Example 2 was 3 μm.

(試験例3の負極)
第一保護層用スラリーを厚く塗布した以外は試験例1の負極と同様にして、試験例3の負極を作製した。試験例3の負極の保護層の厚みは6μmであった。
(Negative electrode of Test Example 3)
A negative electrode of Test Example 3 was produced in the same manner as the negative electrode of Test Example 1 except that the first protective layer slurry was applied thickly. The thickness of the protective layer of the negative electrode of Test Example 3 was 6 μm.

(試験例4の負極)
第一保護層用スラリーを厚く塗布した以外は試験例1の負極と同様にして、試験例4の負極を作製した。試験例4の負極の保護層の厚みは9μmであった。
(Negative electrode of Test Example 4)
A negative electrode of Test Example 4 was produced in the same manner as the negative electrode of Test Example 1 except that the first protective layer slurry was applied thickly. The thickness of the protective layer of the negative electrode of Test Example 4 was 9 μm.

<電気絶縁性評価1>
上記した実施例1〜3の正極、比較例2〜6の正極及び試験例1〜4の負極をφ16mmサイズの円形ポンチで抜き取り、評価極とした。
<Electrical insulation evaluation 1>
The positive electrode of Examples 1-3 mentioned above, the positive electrode of Comparative Examples 2-6, and the negative electrode of Test Examples 1-4 were extracted with the circular punch of (phi) 16mm size, and it was set as the evaluation pole.

上下対の測定用電極の間に各評価極を挟み、上下対の測定用電極の間に均等に5kg荷重をかけたときの断面方向の抵抗値を1000kHz交流抵抗の抵抗値として測定した。この測定値は保護層を通って電流が流れることに対する抵抗成分を示し、抵抗値の値が高いほど絶縁性が高いことを示す。結果を表1に示す。   Each evaluation electrode was sandwiched between the upper and lower pairs of measurement electrodes, and the resistance value in the cross-sectional direction when a 5 kg load was evenly applied between the upper and lower pairs of measurement electrodes was measured as the resistance value of the 1000 kHz AC resistance. This measured value indicates a resistance component against current flowing through the protective layer, and the higher the resistance value, the higher the insulation. The results are shown in Table 1.

Figure 2016163114
Figure 2016163114

表1に示すように、粒径の異なる活物質を含む活物質層を用いた正極Aは、活物質層の最大高さを容易に小さくすることができた。表1における抵抗値が3kΩ超あれば絶縁性が高いと判断できる。この絶縁性が高いことは、活物質層の表面に活物質層の露出部分がないように保護層が形成されていることを示す指標と考えられる。最大高さが小さい正極Aは、最大高さが大きい正極B、負極Aに比べて、保護層の厚みが薄くても高い絶縁性が確保できることがわかった。また正極B及び負極Aの結果から活物質層の断面の最大高さよりも大きな厚みの保護層を形成しないと活物質層の露出部分がないように保護層を形成するのは難しいことがわかった。   As shown in Table 1, in the positive electrode A using active material layers containing active materials having different particle sizes, the maximum height of the active material layer could be easily reduced. If the resistance value in Table 1 exceeds 3 kΩ, it can be determined that the insulation is high. This high insulating property is considered to be an index indicating that the protective layer is formed so that there is no exposed portion of the active material layer on the surface of the active material layer. It was found that the positive electrode A having a small maximum height can ensure high insulation even when the protective layer is thin, as compared with the positive electrode B and the negative electrode A having a large maximum height. Further, from the results of the positive electrode B and the negative electrode A, it was found that it is difficult to form a protective layer so that there is no exposed portion of the active material layer unless a protective layer having a thickness larger than the maximum height of the cross section of the active material layer is formed. .

<電気絶縁性評価2>
上記した各正極A〜Lに対して、厚みの異なる保護層を形成し電気絶縁性試験を行なった。保護層は、保護層用バインダーとしてPVAを用いたものと、PAAを用いたものと、PVAとアクリル系エマルション(J−PDX7430)と水溶性アクリル系樹脂(J−63J)とを用いたものを作成した。保護層の作製方法は、実施例1の正極の作製方法と同様であり、保護層作製時に使用する保護層用スラリーを第一保護層用スラリーから適宜第二保護層用スラリー、第三保護層用スラリーに変更した。電気絶縁性試験方法は上記した電気絶縁性評価1と同様の試験方法で行なった。結果を表2に示す。
<Electrical insulation evaluation 2>
For each of the positive electrodes A to L described above, protective layers having different thicknesses were formed and an electrical insulation test was performed. The protective layer is one using PVA as a protective layer binder, one using PAA, one using PVA, an acrylic emulsion (J-PDX7430), and a water-soluble acrylic resin (J-63J). Created. The method for producing the protective layer is the same as the method for producing the positive electrode of Example 1, and the slurry for the protective layer used in the production of the protective layer is appropriately changed from the slurry for the first protective layer to the slurry for the second protective layer, the third protective layer. The slurry was changed. The electrical insulation test method was the same as the electrical insulation evaluation 1 described above. The results are shown in Table 2.

Figure 2016163114
Figure 2016163114

表2より、正極A〜Lを比較すると、LiFePOの平均粒径D50が大きくなるにつれて、電極表面最大高さが大きくなる傾向にあることがわかった。正極A、C〜Lを比較すると、LiFePOの平均粒径D50がLiNi0.5Co0.2Mn0.3の平均粒径D50よりも小さい方が、電極表面最大高さが小さいことがわかった。また正極Cにおいて、保護層用バインダーとして、PVAを用いたものと、PAAを用いたもの、PVA+アクリル系樹脂を用いたものの電極抵抗を比較すると、いずれも同様であることがわかった。LiFePOの配合割合が異なる正極A、正極C、正極Dを比較すると、LiNi0.5Co0.2Mn0.3とLiFePOの合計を100質量%としたとき、LiFePOが12質量%〜29質量%において、LiFePOの質量%が多いほうが、電極表面最大高さが小さくなることがわかった。From Table 2, when comparing the positive electrode A to L, as the average particle diameter D 50 of the LiFePO 4 is increased, it was found that there is a tendency that the electrode surface maximum height increases. When the positive electrode A, compared C~L, who average particle diameter D 50 of the LiFePO 4 is smaller than the average particle diameter D 50 of the LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 is the electrode surface maximum height Was found to be small. Further, in the positive electrode C, it was found that the electrode resistances of those using PVA as a protective layer binder, those using PAA, and those using PVA + acrylic resin were the same. Positive electrode A that proportion of LiFePO 4 are different, a positive electrode C, and comparing the positive electrode D, when the sum of the LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 and LiFePO 4 is 100 mass%, LiFePO 4 is 12 It has been found that the electrode surface maximum height decreases as the mass% of LiFePO 4 increases in the mass% to 29 mass%.

<リチウムイオン二次電池の抵抗測定>
(ラミネート型リチウムイオン二次電池の作製)
(実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池)
実施例1の正極を所定の形状(正極活物質層面積25mm×30mmの矩形状)に切り取り正極として用い、負極Aを所定の形状(負極活物質層面積26mm×31mmの矩形状)に切り取り負極として用いた実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池を次のようにして作製した。
<Measurement of resistance of lithium ion secondary battery>
(Production of laminated lithium ion secondary battery)
(Laminated lithium ion secondary battery of Example 1)
The positive electrode of Example 1 was cut into a predetermined shape (rectangular shape with a positive electrode active material layer area of 25 mm × 30 mm) and used as a positive electrode, and the negative electrode A was cut into a predetermined shape (rectangular shape with a negative electrode active material layer area of 26 mm × 31 mm). The laminate type lithium ion secondary battery of Example 1 used as was manufactured as follows.

正極および負極の間に、セパレータとしてポリプロピレン樹脂からなる矩形状シート(27×32mm、厚さ25μm)を挟装して極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液を注入した。電解液として、フルオロエチレンカーボネート(以下、FECと称す。)と、エチレンカーボネート(以下、ECと称す。)と、エチルメチルカーボネート(以下EMCと称す。)と、ジメチルカーボネート(以下、DMCと称す。)をFEC:EC:EMC:DMC=4:26:30:40(体積比)で混合した溶媒にLiPFを1モル/lとなるように溶解した溶液を用いた。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群および電解液が密閉されたラミネート型リチウムイオン二次電池を得た。なお、正極および負極は外部と電気的に接続可能なタブを備え、このタブの一部はラミネート型リチウムイオン二次電池の外側に延出している。以上の工程で、実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。A rectangular sheet (27 × 32 mm, thickness 25 μm) made of polypropylene resin as a separator was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode plate group. The electrode plate group was covered with a set of two laminated films, and the three sides were sealed, and then an electrolyte solution was injected into the bag-like laminated film. As electrolytes, fluoroethylene carbonate (hereinafter referred to as FEC), ethylene carbonate (hereinafter referred to as EC), ethyl methyl carbonate (hereinafter referred to as EMC), and dimethyl carbonate (hereinafter referred to as DMC). ) In a solvent mixed with FEC: EC: EMC: DMC = 4: 26: 30: 40 (volume ratio) was used so that LiPF 6 was dissolved at 1 mol / l. Thereafter, the remaining one side was sealed to obtain a laminate type lithium ion secondary battery in which the four sides were hermetically sealed and the electrode plate group and the electrolyte were sealed. Note that the positive electrode and the negative electrode have a tab that can be electrically connected to the outside, and a part of the tab extends to the outside of the laminated lithium ion secondary battery. The laminated lithium ion secondary battery of Example 1 was produced through the above steps.

(実施例2のラミネート型リチウムイオン二次電池)
実施例2の正極を正極として用いた以外は、実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池と同様にして、実施例2のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Laminated lithium ion secondary battery of Example 2)
A laminated lithium ion secondary battery of Example 2 was produced in the same manner as the laminated lithium ion secondary battery of Example 1, except that the positive electrode of Example 2 was used as the positive electrode.

(実施例3のラミネート型リチウムイオン二次電池)
実施例3の正極を正極として用いた以外は、実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池と同様にして、実施例3のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Laminated lithium ion secondary battery of Example 3)
A laminated lithium ion secondary battery of Example 3 was produced in the same manner as the laminated lithium ion secondary battery of Example 1, except that the positive electrode of Example 3 was used as the positive electrode.

(実施例4のラミネート型リチウムイオン二次電池)
実施例4の正極を正極として用いた以外は、実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池と同様にして、実施例4のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Laminated lithium ion secondary battery of Example 4)
A laminated lithium ion secondary battery of Example 4 was produced in the same manner as the laminated lithium ion secondary battery of Example 1, except that the positive electrode of Example 4 was used as the positive electrode.

(実施例5のラミネート型リチウムイオン二次電池)
実施例5の正極を正極として用いた以外は、実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池と同様にして、実施例5のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Laminated lithium ion secondary battery of Example 5)
A laminated lithium ion secondary battery of Example 5 was produced in the same manner as the laminated lithium ion secondary battery of Example 1, except that the positive electrode of Example 5 was used as the positive electrode.

(比較例1のラミネート型リチウムイオン二次電池)
比較例1の正極を正極として用いた以外は、実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池と同様にして、比較例1のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 1)
A laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was produced in the same manner as the laminated lithium ion secondary battery of Example 1, except that the positive electrode of Comparative Example 1 was used as the positive electrode.

(比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池)
比較例2の正極を正極として用いた以外は、実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池と同様にして、比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 2)
A laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 was produced in the same manner as the laminated lithium ion secondary battery of Example 1, except that the positive electrode of Comparative Example 2 was used as the positive electrode.

(比較例3のラミネート型リチウムイオン二次電池)
比較例1の正極を正極とし、試験例2の負極を負極として用いた以外は、実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池と同様にして、比較例3のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 3)
A laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 3 was prepared in the same manner as the laminated lithium ion secondary battery of Example 1, except that the positive electrode of Comparative Example 1 was used as the positive electrode and the negative electrode of Test Example 2 was used as the negative electrode. Produced.

(比較例4のラミネート型リチウムイオン二次電池)
比較例4の正極を正極として用いた以外は、実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池と同様にして、比較例4のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 4)
A laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 4 was produced in the same manner as the laminated lithium ion secondary battery of Example 1 except that the positive electrode of Comparative Example 4 was used as the positive electrode.

(比較例5のラミネート型リチウムイオン二次電池)
比較例7の正極を正極として用いた以外は、実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池と同様にして、比較例5のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 5)
A laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 5 was produced in the same manner as the laminated lithium ion secondary battery of Example 1, except that the positive electrode of Comparative Example 7 was used as the positive electrode.

<セル抵抗評価>
実施例1〜5、比較例1〜5のラミネート型リチウムイオン二次電池のセル抵抗を測定した。セル抵抗(Ω)は、電圧3.6Vにおいて、3Cレートである60mA、10秒放電にて測定した。
<Cell resistance evaluation>
The cell resistances of the laminated lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 were measured. The cell resistance (Ω) was measured at a voltage of 3.6 V and a 3 C rate of 60 mA for 10 seconds.

セル抵抗の値が小さい方が電極の抵抗が低いことを示す。電極の抵抗が低いということは、保護層があっても電極が本来持っている出力を発揮できることを示す。またセル抵抗は3Cレートで測定されているので、このセル抵抗の測定値は高レート特性を示す指標ともなる。各実施例及び各比較例は同じ構成の電池を各3個ずつ作成し、各電池の抵抗を測定し、その平均値を計算した。   A smaller cell resistance value indicates a lower electrode resistance. The low resistance of the electrode indicates that the output inherent to the electrode can be exhibited even with the protective layer. Further, since the cell resistance is measured at a 3C rate, the measured value of the cell resistance is also an index indicating a high rate characteristic. In each example and each comparative example, three batteries each having the same configuration were prepared, the resistance of each battery was measured, and the average value was calculated.

実施例1〜5、比較例1〜5のラミネート型リチウムイオン二次電池のセル抵抗の平均値の結果を表3に示す。   Table 3 shows the average cell resistance results of the laminated lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5.

<電気絶縁性評価3>
上記した実施例1〜5の正極、比較例1〜2、4、7の正極、試験例2の負極を所定の形状(φ16mmサイズの円形形状)に切り取り評価極とした。
<Electrical insulation evaluation 3>
The positive electrodes of Examples 1 to 5, the positive electrodes of Comparative Examples 1 to 2, 4, and 7, and the negative electrode of Test Example 2 were cut into a predetermined shape (circular shape of φ16 mm size) and used as evaluation electrodes.

上下対の測定用電極の間に各評価極を挟み、上下対の測定用電極の間に均等に5kg荷重をかけたときの断面方向の抵抗値を1000kHz交流抵抗の抵抗値として測定した。この断面方向の抵抗値は保護層を通って電流が流れることに対する抵抗を示し、抵抗値の値が高いほど絶縁性が高いことを示す。抵抗値が3kΩ超の場合を○とし、3kΩ以下の場合は×とした。抵抗値の評価結果を電気絶縁性評価として○×で表3に示す。なお試験例2の負極の電気絶縁性試験結果は比較例3のラミネート型リチウムイオン二次電池の欄に記載した。また比較例7の正極の電気絶縁性試験結果は比較例5のラミネート型リチウムイオン二次電池の欄に記載した。   Each evaluation electrode was sandwiched between the upper and lower pairs of measurement electrodes, and the resistance value in the cross-sectional direction when a 5 kg load was evenly applied between the upper and lower pairs of measurement electrodes was measured as the resistance value of the 1000 kHz AC resistance. The resistance value in the cross-sectional direction indicates the resistance against the current flowing through the protective layer, and the higher the resistance value, the higher the insulation. The case where the resistance value was more than 3 kΩ was evaluated as ◯, and the case where the resistance value was 3 kΩ or less was evaluated as x. The evaluation results of resistance values are shown in Table 3 as ◯ × as electrical insulation evaluation. In addition, the electrical insulation test result of the negative electrode of Test Example 2 is described in the column of the laminate type lithium ion secondary battery of Comparative Example 3. The results of the electrical insulation test of the positive electrode of Comparative Example 7 are listed in the column of the laminate type lithium ion secondary battery of Comparative Example 5.

Figure 2016163114
Figure 2016163114

表3の結果から、実施例1〜5の正極は、比較例1、2、4、7の正極及び試験例2の負極よりも電気絶縁性に優れていることがわかった。また実施例1〜5のラミネート型リチウムイオン二次電池のセル抵抗の値は、保護層が配置されていない正極を有する比較例1のラミネート型リチウムイオン二次電池のセル抵抗とほとんど変わらず、実施例1〜5のラミネート型リチウムイオン二次電池において保護層によるセル抵抗の大きな上昇は確認されなかった。   From the results of Table 3, it was found that the positive electrodes of Examples 1 to 5 were more excellent in electrical insulation than the positive electrodes of Comparative Examples 1, 2, 4, and 7 and the negative electrode of Test Example 2. Moreover, the value of the cell resistance of the laminate type lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5 is almost the same as the cell resistance of the laminate type lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 having a positive electrode on which no protective layer is disposed. In the laminated lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5, no significant increase in cell resistance due to the protective layer was confirmed.

比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池においては、比較例2の正極において保護層は活物質層の露出部分がないように活物質層に配置されているとは言えず、比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池においてセル抵抗はあまり高くないが絶縁性が確保できなかった。また比較例4のラミネート型リチウムイオン二次電池においては、比較例4の正極において、第二活物質が含まれていなかった。比較例4の正極において活物質層の表面の最大高さが5.1μmと高いものであり、保護層の厚みが3μmであるため、保護層は活物質層の露出部分がないように活物質層に配置されているとは言えなかった。そのため、比較例4のラミネート型リチウムイオン二次電池においてセル抵抗はあまり高くないが絶縁性が確保できなかった。また比較例5のラミネート型リチウムイオン二次電池においては、比較例7の正極において第一活物質の平均粒径D50が第二活物質の平均粒径D50より小さかった。比較例7の正極において、保護層は活物質層の露出部分がないように活物質層に配置されているとは言えず、比較例5のラミネート型リチウムイオン二次電池においてセル抵抗はあまり高くないが絶縁性が確保できなかった。In the laminate type lithium ion secondary battery of Comparative Example 2, it cannot be said that the protective layer is disposed on the active material layer so that there is no exposed portion of the active material layer in the positive electrode of Comparative Example 2. In the laminated lithium ion secondary battery, the cell resistance was not so high, but insulation could not be secured. In the laminate type lithium ion secondary battery of Comparative Example 4, the positive electrode of Comparative Example 4 did not contain the second active material. Since the maximum height of the surface of the active material layer in the positive electrode of Comparative Example 4 is as high as 5.1 μm and the thickness of the protective layer is 3 μm, the active material is formed so that there is no exposed portion of the active material layer. It could not be said that they were arranged in layers. Therefore, although the cell resistance was not so high in the laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 4, insulation could not be ensured. In laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 5 had an average particle diameter D 50 of the first active material is smaller than the average particle diameter D 50 of the second active material in the positive electrode of Comparative Example 7. In the positive electrode of Comparative Example 7, it cannot be said that the protective layer is arranged on the active material layer so that there is no exposed portion of the active material layer, and the cell resistance is too high in the laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 5. Although there was no insulation, insulation could not be secured.

1:集電体、2:第一活物質、3:第二活物質、4:活物質層用バインダー、5:活物質層、6:保護層、61:セラミックス粉末、62:保護層用バインダー、7:細孔。   1: current collector, 2: first active material, 3: second active material, 4: active material layer binder, 5: active material layer, 6: protective layer, 61: ceramic powder, 62: protective layer binder , 7: pores.

Claims (9)

集電体と、該集電体の表面に配置された活物質層と、該活物質層の表面に該活物質層の露出部分がないように配置された保護層とからなり
該活物質層の表面の最大高さが5μm以下であり、
前記最大高さは、該活物質層の断面の走査型電子顕微鏡画像において、該活物質層の断面の集電体側の表面と反対側の表面における曲線の厚み方向の山頂点を通り該集電体の表面に対して平行な平行線(山頂線)と、前記曲線の厚み方向の谷底点を通り該集電体の表面に対して平行な平行線(谷底線)との間の距離であり、
該活物質層は、第一活物質と第二活物質とを含み、前記第一活物質の平均粒径D50は前記第二活物質の平均粒径D50より大きく、
前記第一活物質は一般式: LiCoNiMn (Dは、Al、Mg、Ti、Sn、Zn、W、Zr、Mo、Fe及びNaから選択される少なくとも一種、p+q+r+s=1、0<p<1、0≦q<1、0≦r<1、0≦s<1、0.8≦a<2.0、−0.2≦x−(a+p+q+r+s)≦0.2)で表される層状構造を有するリチウムコバルト含有複合金属酸化物であり、
前記第二活物質は一般式:LiMPOで示されるオリビン型リチウムリン酸複合酸化物(MはMn、Fe、Co及びNiのうちの少なくとも一種)であり、
該保護層はセラミックス粉末を含むことを特徴とする非水電解質二次電池用正極。
The active material layer comprising: a current collector; an active material layer disposed on the surface of the current collector; and a protective layer disposed such that there is no exposed portion of the active material layer on the surface of the active material layer The maximum height of the surface is 5 μm or less,
In the scanning electron microscope image of the cross section of the active material layer, the maximum height passes through the peak in the thickness direction of the curve on the surface opposite to the current collector side surface of the cross section of the active material layer. A distance between a parallel line (peak line) parallel to the surface of the body and a parallel line (valley line) passing through the valley point in the thickness direction of the curve and parallel to the surface of the current collector ,
The active material layer includes a first active material and a second active material, the average particle diameter D 50 of the first Ichikatsu material is greater than the average particle diameter D 50 of the second active material,
Wherein the Ichikatsu material has the general formula: at least one Li a Co p Ni q Mn r D s O x (D is the Al, Mg, Ti, Sn, Zn, W, Zr, Mo, is selected from Fe and Na P + q + r + s = 1, 0 <p <1, 0 ≦ q <1, 0 ≦ r <1, 0 ≦ s <1, 0.8 ≦ a <2.0, −0.2 ≦ x− (a + p + q + r + s) ≦ 0.2) is a lithium cobalt-containing composite metal oxide having a layered structure represented by
The second active material is an olivine-type lithium phosphate composite oxide represented by the general formula: LiMPO 4 (M is at least one of Mn, Fe, Co, and Ni),
The protective layer includes a ceramic powder, and a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
前記第一活物質の平均粒径D50は前記第二活物質の平均粒径D50の1.5倍以上15倍以下である請求項1に記載の非水電解質二次電池用正極。Wherein the Ichikatsu average particle diameter D 50 is the second active mean particle size for a non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode according to claim 1 D or less 15 times 1.5 times the 50 substances substances. 前記セラミックス粉末の平均粒径D50は前記第二活物質の平均粒径D50の1/20倍以上1倍以下である請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池用正極。The average particle diameter D 50 is non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode according to claim 1 or 2 less than 1 × 1/20 or more the average particle diameter D 50 of the second active material of the ceramic powder. 前記第一活物質と前記第二活物質の合計を100質量%としたときに、第二活物質は10質量%以上40質量%以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池用正極。   The second active material is 10 mass% or more and 40 mass% or less when the total of the first active material and the second active material is 100 mass%. Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery. 前記第一活物質の平均粒径D50は3μm以上40μm以下であり、前記第二活物質の平均粒径D50は0.5μm以上10μm以下であり、前記セラミックス粉末の平均粒径D50は0.1μm以上2μm以下である請求項1〜4のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池用正極。The average particle diameter D 50 of the first active material is 3 μm or more and 40 μm or less, the average particle diameter D 50 of the second active material is 0.5 μm or more and 10 μm or less, and the average particle diameter D 50 of the ceramic powder is It is 0.1 micrometer or more and 2 micrometers or less, The positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries as described in any one of Claims 1-4. 前記活物質層の表面の最大高さは3μm以下である請求項1〜5のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池用正極。   The positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the maximum height of the surface of the active material layer is 3 μm or less. 前記保護層は水系バインダーを含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池用正極。   The said protective layer is a positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries as described in any one of Claims 1-6 containing an aqueous binder. 前記水系バインダーはポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、アクリル系樹脂又はメタクリル系樹脂である請求項7に記載の非水電解質二次電池用正極。   The positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 7, wherein the aqueous binder is polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, an acrylic resin, or a methacrylic resin. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池用正極を有することを特徴とする非水電解質二次電池。   It has a positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries as described in any one of Claims 1-8, The nonaqueous electrolyte secondary battery characterized by the above-mentioned.
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