JPWO2019171761A1 - 二次電池用正極、二次電池用正極集電体、及び二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
図2は、実施形態の一例である正極11の断面図である。図2に例示するように、正極11は、正極集電体30と、正極集電体30の少なくとも一方の面側に形成された正極合材層31と、絶縁性の無機化合物33、及び導電材34を含み、正極集電体30と正極合材層31との間に介在する保護層32とを備える。正極集電体30には、アルミニウムなどの正極11の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極集電体30の一例は、厚みが10〜20μmのアルミニウム又はアルミニウム合金で構成される金属箔である。
・正極集電体上に保護層を形成し、保護層上に正極合材層を形成して得られた正極から、保護層上の正極合材層を引き剥がす。これにより、正極集電体の表面と正極合材層の表面に、保護層が露出する。
・正極集電体の表面に露出した保護層の表面及び正極合材層の表面に露出した保護層の表面を光学顕微鏡を用いて観察する。
・各々の表面の任意の100箇所を観察し、当該100箇所に存在する二次粒子の粒径より、二次粒子の粒径の中央値及び偏差を測定する。
(1)粒径5μm〜15μmの二次粒子33bが20個〜45個
(2)粒径15μm〜25μmの二次粒子33bが30個〜55個
(3)粒径25μm〜35μmの二次粒子33bが5個〜25個
(4)粒径35μm〜45μmの二次粒子33bが1個〜15個
保護層32は、(1)〜(4)の少なくとも1つの条件を満たすものであってもよく、全ての条件を満たすものであってもよい。
負極12は、負極集電体と、当該集電体上に形成された負極合材層とを備える。負極集電体には、銅などの負極12の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極合材層は、負極活物質、及び結着材を含み、負極集電体の両面に形成されることが好ましい。負極12は、負極集電体上に負極活物質、結着材等を含む負極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して負極合材層を負極集電体の両面に形成することにより作製できる。
セパレータ13には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、セルロースなどが好適である。セパレータ13は、単層構造であってもよく、積層構造を有していてもよい。また、セパレータ13の表面には、アラミド樹脂等の耐熱性の高い樹脂層が形成されていてもよい。
電解質は、溶媒と、溶媒に溶解した電解質塩とを含む。電解質としては、固体電解質を用いることもできる。溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、アセトニトリル等のニトリル類、ジメチルホルムアミド等のアミド類、及びこれら非水溶媒の2種以上の混合溶媒等の非水溶媒や、水を用いることができる。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。ハロゲン置換体としては、フルオロエチレンカーボネート(FEC)等のフッ素化環状炭酸エステル、フッ素化鎖状炭酸エステル、フルオロプロピオン酸メチル(FMP)等のフッ素化鎖状カルボン酸エステルなどが挙げられる。
[正極の作製]
N−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に、一次粒子の粒径の中央値が0.5μmの酸化アルミニウム(無機化合物)粒子と、PVdFと、アセチレンブラック(導電材)とを添加して、撹拌機(プライミクス社製、フィルミックス(登録商標))を用いて2分間攪拌し、NMP中に無機化合物が分散した保護層用スラリーを調製した。無機化合物、導電材、及びPVdFは、95.5:2.5:2.0の質量比で混合した。次に、当該保護層用スラリーを厚み15μmのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に塗布することにより、平均厚みが2μmの保護層を形成した。光学顕微鏡を用いて保護層の表面を観察し、酸化アルミニウムの二次粒子の粒径の中央値及び二次粒子径の偏差を測定した。二次粒子径の中央値は17.9μm、偏差は8.2μmであった。
黒鉛粉末98.7質量部と、0.7質量部のカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC−Na)と、0.6質量部のスチレン−ブタジエンゴム(SBR)のディスパージョンとを混合し、水を適量加えて、負極合材スラリーを調製した。次に、当該負極合材スラリーを銅箔からなる負極集電体の両面に塗布し、乾燥させた。これを所定の電極サイズに切り取り、ローラーを用いて圧延し、負極集電体の両面に負極合材層が形成された負極を作製した。
エチレンカーボネート(EC)と、メチルエチルカーボネート(EMC)と、ジメチルカーボネート(DMC)を、3:3:4の体積比で混合した。当該混合溶媒に、LiPF6を1.2mol/Lの濃度となるように溶解させて非水電解質を調製した。
上記正極にアルミニウムリードを、上記負極にニッケルリードをそれぞれ取り付け、ポリエチレン製のセパレータを介して巻回することにより、巻回型の電極体を作製した。当該電極体を、外径18mm、高さ65mmの有底円筒形状の電池ケースに収容し、非水電解質を注入した後、ガスケット及び封口体により電池ケースの開口部を封口して、定格容量が3100mAhである18650型の円筒形の試験セルを作製した。
作製した試験セルを、0.3Cで、充電終止電圧4.3Vまで定電流充電し、4.3Vで電流値が0.05Cとなるまで定電圧充電を行った。25℃の環境下で、充電した試験セルの側面中央部に丸釘を突き刺し、丸釘が完全にセルを貫通した時点で丸釘の突き刺しを止め、発熱温度を測定した。評価結果を表1に示す。
SEMを用いて正極断面を観察し、正極合材層の厚みの最大値と最小値を測定した。最大値と最小値の比(最大値/最小値)を表1に示す。
保護層用スラリーの調製において、NMP中に、酸化アルミニウム粒子と、アセチレンブラックと、PVdFとを添加し、フィルミックスを用いて1分間攪拌したこと以外は、実施例1と同様にして試験セルを作製し、上記評価を行った。
保護層用スラリーの調製において、フィルミックスを用いた攪拌を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして試験セルを作製し、上記評価を行った。
11 正極
12 負極
13 セパレータ
14 電極体
15 電池ケース
16 外装缶
17 封口体
18,19 絶縁板
20 正極リード
21 負極リード
22 張出部
23 フィルタ
24 下弁体
25 絶縁部材
26 上弁体
27 キャップ
28 ガスケット
30 正極集電体
31 正極合材層
32 保護層
33 無機化合物
33a 一次粒子
33b 二次粒子
34 導電材
Claims (9)
- 正極集電体と、
前記正極集電体の少なくとも一方の面側に形成された正極合材層と、
絶縁性の無機化合物、及び導電材を含み、前記正極集電体と前記正極合材層との間に介在する保護層と、
を備え、
前記保護層には、前記無機化合物の一次粒子が凝集してなる二次粒子が含まれ、
前記二次粒子の粒径の中央値は30μm以下である、二次電池用正極。 - 前記二次粒子の粒径の中央値は、1μm〜30μmである、請求項1に記載の二次電池用正極。
- 前記保護層の厚みは、0.5μm〜50μmである、請求項1又は2に記載の二次電池用正極。
- 前記一次粒子の粒径は、5μm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池用正極。
- 前記二次粒子の粒径は、50μm以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池用正極。
- 前記二次粒子の粒径の偏差は、10μm以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の二次電池用正極。
- 前記保護層は、下記(1)〜(4)の少なくとも1つの条件を満たす、請求項1〜6のいずれか1項に記載の二次電池用正極。
1mm2の正極単位面積当たり、
(1)粒径5μm〜15μmの前記二次粒子が20個〜45個含まれる。
(2)粒径15μm〜25μmの前記二次粒子が30個〜55個含まれる。
(3)粒径25μm〜35μmの前記二次粒子が5個〜25個含まれる。
(4)粒径35μm〜45μmの前記二次粒子が1個〜15個含まれる。 - 絶縁性の無機化合物と、導電材とを含む保護層が表面に形成された二次電池用正極集電体であって、
前記保護層には、前記無機化合物の一次粒子が凝集してなる二次粒子が含まれ、
前記二次粒子の粒径の中央値は30μm以下である、二次電池用正極集電体。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の二次電池用正極と、
負極と、
電解質と、
を備えた、二次電池。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014077384A1 (ja) * | 2012-11-19 | 2014-05-22 | 古河電気工業株式会社 | 集電体、電極、二次電池およびキャパシタ |
WO2014157405A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 株式会社Uacj | 集電体、電極構造体、電池およびキャパシタ |
JP2016127000A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池用正極及び非水電解質二次電池 |
JP2017120766A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-07-06 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池用正極及び非水電解質二次電池 |
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Patent Citations (5)
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---|---|---|---|---|
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WO2014157405A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 株式会社Uacj | 集電体、電極構造体、電池およびキャパシタ |
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JP2017120766A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-07-06 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池用正極及び非水電解質二次電池 |
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