JPWO2020067379A1 - Electrodes for lithium-ion secondary batteries and lithium-ion secondary batteries - Google Patents
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Abstract
本発明のリチウムイオン二次電池用電極(10)は、集電体(20)と、集電体上に設けられ、電極活物質と、バインダーを含む電極活物質層(30)とを備え、電極活物質層(30)の少なくとも一部の端部(31)が、電極活物質層(30)の中央部(32)から離れるに従って厚さが小さくなる傾斜部(31)により構成され、電極活物質層(30)の厚さ(T)に対する、傾斜部(31)の幅(W)の比(W/T)で表されるエッジファクターが3以上であり、かつ傾斜部(31)の幅(W)が1000μm未満である。本発明のリチウムイオン二次電池は本発明のリチウムイオン二次電池用電極を備える。本発明によれば、電極の利用率を高くでき、かつ粉落ちの発生を抑制できるリチウムイオン二次電池用電極、及びその電極を備えたリチウムイオン二次電池を提供することができる。The electrode (10) for a lithium ion secondary battery of the present invention includes a current collector (20), an electrode active material provided on the current collector, and an electrode active material layer (30) containing a binder. At least a part of the end portion (31) of the electrode active material layer (30) is composed of an inclined portion (31) whose thickness decreases as the distance from the central portion (32) of the electrode active material layer (30) increases. The edge factor represented by the ratio (W / T) of the width (W) of the inclined portion (31) to the thickness (T) of the active material layer (30) is 3 or more, and the inclined portion (31) has an edge factor of 3 or more. The width (W) is less than 1000 μm. The lithium ion secondary battery of the present invention includes the electrode for the lithium ion secondary battery of the present invention. According to the present invention, it is possible to provide an electrode for a lithium ion secondary battery capable of increasing the utilization rate of the electrode and suppressing the occurrence of powder falling, and a lithium ion secondary battery provided with the electrode.
Description
本発明は、電極活物質層の端部に隣接し、かつ該端部を覆うように配置された絶縁樹脂層を備えるリチウムイオン二次電池用電極、及びリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to an electrode for a lithium ion secondary battery having an insulating resin layer arranged adjacent to an end portion of the electrode active material layer and arranged so as to cover the end portion, and a lithium ion secondary battery.
リチウムイオン二次電池は、電力貯蔵用の大型定置用電源、電気自動車用等の電源として利用されており、近年では電池の小型化及び薄型化の研究が進展している。リチウムイオン二次電池は、金属箔の表面に電極活物質層を形成した両電極と、両電極の間に配置されるセパレータを備えるものが一般的である。セパレータは、両電極間の短絡防止や電解液を保持する役割を果たす。
ところで、リチウムイオン二次電池では、充放電の際、電極活物質が膨張収縮を起こす。このような電極活物質の膨張収縮によって、電極が破断するのを防ぐために、電極の端部に、電極活物質層の端部に近づくにつれて電極活物質層の厚みが薄くなるテーパー部が形成されたリチウムイオン二次電池が従来技術として知られている(例えば、特許文献1)。これにより、電極活物質層の端部に起因する段差を小さくすることができ、電極活物質層の端部の段差により集電体等が破断するのを抑制することができる。Lithium-ion secondary batteries are used as large-scale stationary power sources for power storage, power sources for electric vehicles, etc., and in recent years, research on miniaturization and thinning of batteries has been progressing. A lithium ion secondary battery is generally provided with both electrodes having an electrode active material layer formed on the surface of a metal foil and a separator arranged between the electrodes. The separator plays a role of preventing a short circuit between both electrodes and holding an electrolytic solution.
By the way, in a lithium ion secondary battery, the electrode active material expands and contracts during charging and discharging. In order to prevent the electrode from breaking due to the expansion and contraction of the electrode active material, a tapered portion is formed at the end of the electrode so that the thickness of the electrode active material layer becomes thinner as it approaches the end of the electrode active material layer. A lithium ion secondary battery is known as a prior art (for example, Patent Document 1). As a result, the step caused by the end of the electrode active material layer can be reduced, and the breakage of the current collector or the like due to the step at the end of the electrode active material layer can be suppressed.
負極電極が正極電極よりも容量が小さい場合、正極電極表面にリチウムが析出してしまい、析出したリチウムがセパレータを突き破り、短絡を引き起こすおそれがある。このため、負極電極が正極電極よりも容量が小さい場合、負極電極は正極電極に比べて電極活物質の塗工量を大きくする必要がある。しかし、この場合、電極活物質層が端部にテーパー部を有していると、負極活物質層と正極活物質層のテーパー部とが重なっている部分が生じ、電極の利用率が低下するおそれがある。これにより、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度が低下するおそれがある。また、電極活物質層が端部にテーパー部を有すると、テーパー部で電極活物質や導電助剤等の一部が脱離すること、いわゆる粉落ちが発生する場合がある。粉落ちが発生すると、リチウムイオン二次電池に短絡が発生するおそれがある。
そこで、本発明は、電極の利用率を高くでき、かつ粉落ちの発生を抑制できるリチウムイオン二次電池用電極、及びその電極を備えたリチウムイオン二次電池を提供することを課題とする。If the capacity of the negative electrode is smaller than that of the positive electrode, lithium may be deposited on the surface of the positive electrode, and the deposited lithium may break through the separator and cause a short circuit. Therefore, when the capacity of the negative electrode is smaller than that of the positive electrode, the negative electrode needs to have a larger coating amount of the electrode active material than the positive electrode. However, in this case, if the electrode active material layer has a tapered portion at the end, a portion where the negative electrode active material layer and the tapered portion of the positive electrode active material layer overlap is generated, and the utilization rate of the electrode is lowered. There is a risk. As a result, the energy density of the lithium ion secondary battery may decrease. Further, when the electrode active material layer has a tapered portion at an end portion, a part of the electrode active material, the conductive auxiliary agent, or the like may be detached at the tapered portion, that is, so-called powder dropping may occur. If powder drops occur, a short circuit may occur in the lithium ion secondary battery.
Therefore, an object of the present invention is to provide an electrode for a lithium ion secondary battery capable of increasing the utilization rate of the electrode and suppressing the occurrence of powder falling, and a lithium ion secondary battery provided with the electrode.
本発明者は、鋭意検討の結果、電極活物質層の厚さ(T)に対する、傾斜部の幅(W)の比(W/T)で表されるエッジファクターを所定値以上とし、かつ傾斜部の幅(W)を所定値未満とすることで、電極の利用率を高くでき、かつ粉落ちの発生を抑制できることを見出し、以下の本発明を完成させた。本発明の要旨は、以下の[1]〜[7]である。
[1]集電体と、前記集電体上に設けられ、電極活物質と、バインダーを含む電極活物質層とを備え、前記電極活物質層の少なくとも一部の端部が、前記電極活物質層の中央部から離れるに従って厚さが小さくなる傾斜部により構成され、前記電極活物質層の厚さ(T)に対する、前記傾斜部の幅(W)の比(W/T)で表されるエッジファクターが3以上であり、かつ前記傾斜部の幅(W)が1000μm未満であるリチウムイオン二次電池用電極。
[2]前記電極活物質層が、さらに導電助剤を含む上記[1]に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[3]前記電極活物質層におけるバインダーの含有量が、1.5質量%以上である上記[1]又は[2]に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[4]前記集電体上に設けられる絶縁樹脂層を備え、前記絶縁樹脂層が、前記電極活物質層の前記傾斜部に隣接し、かつ該傾斜部を覆うように配置される上記[1]〜[3]のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[5]上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池用電極を備えるリチウムイオン二次電池。
[6]負極と、正極とを備え、前記正極及び負極の両方が、前記リチウムイオン二次電池用電極である上記[5]に記載のリチウムイオン二次電池。
[7]正極と、負極とがそれぞれが複数層設けられるように交互に配置され、各層を構成する正極それぞれの集電体の端部が纏められて正極端子に接続され、かつ各層を構成する負極それぞれの集電体の端部が纏められ負極端子に接続されるリチウムイオン二次電池であって、前記正極、又は前記負極の少なくとも一方が、前記リチウムイオン二次電池用電極により構成され、前記傾斜部は、前記集電体の纏められた端部側に設けられる上記[5]又は[6]に記載のリチウムイオン二次電池。As a result of diligent studies, the present inventor sets the edge factor represented by the ratio (W / T) of the width (W) of the inclined portion to the thickness (T) of the electrode active material layer to a predetermined value or more and the inclination. We have found that the utilization rate of the electrode can be increased and the occurrence of powder falling can be suppressed by setting the width (W) of the portion to less than a predetermined value, and the following invention has been completed. The gist of the present invention is the following [1] to [7].
[1] A current collector, an electrode active material provided on the current collector, and an electrode active material layer containing a binder are provided, and at least a part of the end portion of the electrode active material layer is the electrode active material. It is composed of inclined portions whose thickness decreases as the distance from the central portion of the material layer increases, and is represented by the ratio (W / T) of the width (W) of the inclined portion to the thickness (T) of the electrode active material layer. An electrode for a lithium ion secondary battery having an edge factor of 3 or more and a width (W) of the inclined portion of less than 1000 μm.
[2] The electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [1], wherein the electrode active material layer further contains a conductive auxiliary agent.
[3] The electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [1] or [2], wherein the content of the binder in the electrode active material layer is 1.5% by mass or more.
[4] The above [1], which comprises an insulating resin layer provided on the current collector, and the insulating resin layer is arranged so as to be adjacent to the inclined portion of the electrode active material layer and to cover the inclined portion. ] To the electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of [3].
[5] A lithium ion secondary battery comprising the electrode for the lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [4].
[6] The lithium ion secondary battery according to the above [5], which includes a negative electrode and a positive electrode, and both the positive electrode and the negative electrode are electrodes for the lithium ion secondary battery.
[7] The positive electrode and the negative electrode are alternately arranged so that a plurality of layers are provided, and the ends of the current collectors of the positive electrodes constituting each layer are collectively connected to the positive electrode terminal and constitute each layer. A lithium ion secondary battery in which the ends of the current collectors of each of the negative electrodes are grouped and connected to the negative electrode terminal, and the positive electrode or at least one of the negative electrodes is composed of the electrodes for the lithium ion secondary battery. The lithium ion secondary battery according to the above [5] or [6], wherein the inclined portion is provided on the end side of the current collector.
本発明によれば、電極の利用率を高くでき、かつ粉落ちの発生を抑制できるリチウムイオン二次電池用電極、及びその電極を備えたリチウムイオン二次電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electrode for a lithium ion secondary battery capable of increasing the utilization rate of the electrode and suppressing the occurrence of powder falling, and a lithium ion secondary battery provided with the electrode.
[リチウムイオン二次電池用電極]
以下、図1を参照して本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極について説明する。図1は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極の概略断面図である。
図1に示すように、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10は、集電体20と、集電体の両面上に設けられ電極活物質及びバインダーを含む電極活物質層30とを備える。そして、電極活物質層30の少なくとも一部の端部31が、電極活物質層30の中央部32から離れるに従って厚さが小さくなる傾斜部31により構成される。さらに、電極活物質層30の厚さ(T)に対する、傾斜部31の幅(W)の比(W/T)で表されるエッジファクターが3以上であり、かつ傾斜部31の幅(W)が1000μm未満である。[Electrodes for lithium-ion secondary batteries]
Hereinafter, the electrode for a lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electrode for a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the
(電極活物質層の厚さ(T))
電極活物質層30の厚さ(T)は、特に限定されないが、片面あたり、好ましくは10〜100μmであり、より好ましくは20〜90μmである。なお、電極活物質層の位置によって電極活物質層の厚さが変わる場合は、傾斜部を除く電極活物質層の厚さの平均値を電極活物質層の厚さ(T)とする。(Thickness of electrode active material layer (T))
The thickness (T) of the electrode
(電極活物質層の傾斜部の幅(W))
電極活物質層30における傾斜部31の幅(W)は1000μm未満である。傾斜部31の幅(W)が1000μm以上であると、電極活物質層の傾斜部とそれに対向する電極活物質層とが重なる部分が大きくなり、電極として利用されない部分が大きくなるおそれがある。そして、これにより電極の利用率が低下するおそれがある。例えば、図2に示す1組の負極10A及び正極10Bの場合、負極活物質層30Aの領域33Aは、正極10Bの正極活物質層10Bにおける傾斜部31B及び正極活物質層10Bが形成されていない集電体20Bと重なっている。この領域33Aは電極としてあまり利用されていない領域である。このような電極としてあまり利用されていない領域33Aが大きくなると、負極活物質層30Aにおいて電極として利用されていない領域が大きくなるので、電極の利用率が低くなる。したがって、電極活物質層30における傾斜部31の幅(W)が大きくなると、領域33Aも大きくなるので、電極の利用率は低くなる。電極の利用率の観点から、傾斜部31の幅(W)は、好ましくは990μm以下であり、より好ましくは950μm以下であり、さらに好ましくは900μm以下である。(Width of inclined portion of electrode active material layer (W))
The width (W) of the
(電極活物質層のエッジファクター)
電極活物質層30のエッジファクターは、電極活物質層30の厚さ(T)に対する、傾斜部31の幅(W)の比(W/T)で表される。電極活物質層30のエッジファクターは3以上である。電極活物質層30のエッジファクターが3未満であると、電極活物質層の傾斜部31において電極活物質の粉落ちが発生する場合がある。電極活物質の粉落ちの観点から、電極活物質層30のエッジファクターは、好ましくは4以上であり、より好ましくは5以上であり、さらに好ましくは6以上である。(Edge factor of electrode active material layer)
The edge factor of the electrode
(集電体)
集電体20を構成する材料としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性を有する金属が挙げられる。これらの中では、集電体20が正極集電体の場合、アルミニウム、チタン、ニッケル及びステンレス鋼が好ましく、アルミニウムがより好ましい。また、集電体20が負極集電体の場合、銅、チタン、ニッケル及びステンレス鋼が好ましく、銅がより好ましい。集電体20は、一般的に金属箔からなり、その厚さは、特に限定されないが、1〜50μmが好ましく、5〜20μmがより好ましい。集電体の厚さが上記範囲内であると、集電体のハンドリングが容易になるとともに、エネルギー密度低下を抑制できる。(Current collector)
Examples of the material constituting the
(電極活物質層)
電極活物質層30は、電極活物質と、バインダーとを含む。電極が正極である場合、電極活物質層は正極活物質層となり、電極活物質は正極活物質となる。一方、電極が負極の場合、電極活物質層は負極活物質層となり、電極活物質は負極活物質となる。通常、負極の電極面積に比べて正極の電極面積は小さい。(Electrode active material layer)
The electrode
<正極活物質>
正極活物質層に使用される正極活物質としては、例えば、金属酸リチウム化合物が挙げられる。金属酸リチウム化合物としては、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)等が例示できる。また、正極活物質として、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO4)等を使用してもよい。さらに、正極活物質として、リチウム以外の金属を複数使用したものを使用してもよく、三元系と呼ばれるNCM(ニッケルコバルトマンガン)系酸化物、NCA(ニッケルコバルトアルミニウム系)系酸化物等を使用してもよい。正極活物質として、これらの物質を1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。<Positive electrode active material>
Examples of the positive electrode active material used for the positive electrode active material layer include a lithium metallic acid compound. Examples of the lithium metal acid compound include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), and the like. Further, as the positive electrode active material, olivine-type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) or the like may be used. Further, as the positive electrode active material, a material using a plurality of metals other than lithium may be used, and NCM (nickel cobalt manganese) oxide, NCA (nickel cobalt aluminum) oxide, etc., which are called ternary oxides, may be used. You may use it. As the positive electrode active material, these substances may be used alone or in combination of two or more.
<負極活物質>
負極活物質層に使用される負極活物質としては、グラファイト、ハードカーボン等の炭素材料、スズ化合物とシリコンと炭素の複合体、リチウム等が挙げられるが、これら中では炭素材料が好ましく、グラファイトがより好ましい。負極活物質として、上記物質を1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。<Negative electrode active material>
Examples of the negative electrode active material used for the negative electrode active material layer include carbon materials such as graphite and hard carbon, composites of tin compounds, silicon and carbon, lithium and the like. Among these, carbon materials are preferable, and graphite is preferable. More preferred. As the negative electrode active material, one of the above substances may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
<電極活物質の平均粒子径>
電極活物質の平均粒子径は、特に限定されないが、0.5〜50μmであることが好ましく、1〜30μmであることがより好ましく、5〜25μmであることがさらに好ましい。なお、平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた電極活物質の粒度分布において、体積積算が50%での粒径(D50)を意味する。<Average particle size of electrode active material>
The average particle size of the electrode active material is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 50 μm, more preferably 1 to 30 μm, and even more preferably 5 to 25 μm. The average particle size means the particle size (D50) when the volume integration is 50% in the particle size distribution of the electrode active material obtained by the laser diffraction / scattering method.
<電極活物質の含有量>
電極活物質層30における電極活物質の含有量は、電極活物質層全量基準で、50〜99質量%が好ましく、60〜99質量%がより好ましく、80〜99質量%がさらに好ましく、90〜98質量%が特に好ましい。<Contents of electrode active material>
The content of the electrode active material in the electrode
<バインダー>
バインダーの具体例としては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVdF−HFP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素含有樹脂、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリアクリロニトリル(PAN)、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリ(メタ)アクリル酸、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース、及びポリビニルアルコール等が挙げられる。これらバインダーは、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が併用されてもよい。また、カルボキシメチルセルロース等は、ナトリウム塩等の塩の態様にて使用されていてもよい。
電極活物質層30におけるバインダーの含有量は、電極活物質の粉落ちの観点から、電極活物質層全量基準で、0.5質量%以上であることが好ましく、0.5〜20質量%であることがより好ましく、1.0〜10質量%がさらに好ましい。バインダーの含有量を上記下限値以上とすることで、電極活物質や導電助剤等の粉落ちが発生しにくくなる。<Binder>
Specific examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP), fluorine-containing resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polymethyl acrylate (PMA), and the like. Acrylic resin such as polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinylidene acetate, polyimide (PI), polyamide (PA), polyvinylidene chloride (PVC), polyethernitrile (PEN), polyethylene (PE), polypropylene (PP), poly Examples thereof include acrylonitrile (PAN), acrylonitrile-butadiene rubber, styrene butadiene rubber (SBR), poly (meth) acrylic acid, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose, polyvinyl alcohol and the like. These binders may be used alone or in combination of two or more. Further, carboxymethyl cellulose and the like may be used in the form of a salt such as a sodium salt.
The content of the binder in the electrode
<導電助剤>
電極活物質層30は、導電助剤をさらに含むことが好ましい。導電助剤は、上記電極活物質よりも導電性が高い材料が使用され、具体的には、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ、棒状カーボン等の炭素材料等が挙げられる。導電助剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。電極活物質層30において、導電助剤が含有される場合、導電助剤の含有量は、電極活物質層全量基準で、0.5〜15質量%であることが好ましく、1〜10質量%であることがより好ましい。導電助剤の含有量が上述の範囲であると、電池抵抗の上昇による出力性能の低下を抑制できるとともに、導電助剤がバインダーを吸収してしまい、粉落ちが発生するのを抑制できる。なお、電極活物質層30が導電助剤をさらに含むことにより、電極活物質層30からの粉落ちは発生しやすくなる。しかし、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10では、上記したようにエッジファクター(W/T)の値を上記した範囲に調整することで粉落ちが発生しにくくなる。<Conductive aid>
The electrode
電極活物質層30は、本発明の効果を損なわない範囲内において、電極活物質、導電助剤、及びバインダー以外の他の任意成分を含んでもよい。ただし、電極活物質層の総質量のうち、電極活物質、導電助剤、及びバインダーの総含有量は、90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。
The electrode
[リチウムイオン二次電池用電極の製造方法]
本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極は、例えば、以下の製造方法により製造することができる。本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法の一例では、まず、電極活物質層用組成物を集電体上に塗布して集電体上に電極活物質層を形成する。その後、電極活物質層を形成した集電体を加圧プレスし、分割して、リチウムイオン二次電池用電極を製造する。[Manufacturing method of electrodes for lithium-ion secondary batteries]
The electrode for a lithium ion secondary battery in one embodiment of the present invention can be manufactured by, for example, the following manufacturing method. In an example of the method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, first, a composition for an electrode active material layer is applied onto a current collector to form an electrode active material layer on the current collector. To do. Then, the current collector on which the electrode active material layer is formed is pressure-pressed and divided to manufacture an electrode for a lithium ion secondary battery.
なお、電極活物質層30の厚さ(T)及び電極活物質層の斜部の幅(W)は、電極活物質層用組成物の粘度を調整することにより制御することができる。また、電極活物質層用組成物の粘度は、例えば、電極活物質層用組成物中の固形分濃度を調節することにより制御することができる。
The thickness (T) of the electrode
(電極活物質層形成工程)
電極活物質層形成工程においては、まず、電極活物質と、バインダーと、溶媒とを含む電極活物質層用組成物を用意する。電極活物質層用組成物に使用する溶媒には、例えば、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、トルエン、イソプロピルアルコール、N−メチルピロリドン(NMP)、エタノール、水等が挙げられる。電極活物質層用組成物は、必要に応じて配合される導電助剤等のその他成分を含んでもよい。電極活物質、バインダー等の詳細は上記で説明したとおりである。電極活物質層用組成物はスラリーの状態である。(Electrode active material layer forming process)
In the electrode active material layer forming step, first, a composition for an electrode active material layer containing an electrode active material, a binder, and a solvent is prepared. Examples of the solvent used in the composition for the electrode active material layer include cyclohexanone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, toluene, isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), ethanol, water and the like. The composition for the electrode active material layer may contain other components such as a conductive additive to be blended if necessary. Details of the electrode active material, the binder, etc. are as described above. The composition for the electrode active material layer is in the state of a slurry.
電極活物質層30の傾斜部31の幅(W)を1000μm未満とする観点から、電極活物質が正極活物質である場合、電極活物質層用組成物の粘度は、好ましくは2500〜12000mPa・sであり、より好ましくは3000〜10000mPa・sである。一方、電極活物質が負極活物質である場合、電極活物質層用組成物の粘度は、好ましくは1600〜12000mPa・sであり、より好ましくは1800〜10000mPa・sである。なお、粘度とは、B型粘度計で60rpm、25℃の条件で、スピンドルの回転を開始してから2分後に測定した粘度である。
From the viewpoint that the width (W) of the
電極活物質層は、例えば、公知のコーティング方法で、上記電極活物質層用組成物を集電体の上に塗布し、乾燥することによって形成することができる。上記電極活物質層用組成物を集電体用シートの上に塗布する方法には、例えば、ダイコート法、スリットコート法、コンマコート法、リップコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、バーコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。これらの塗布方法の中で、電極活物質層の端部に傾斜部を容易に形成できるという観点から、ダイコート法が好ましい。以下、ダイコート法を例に挙げて、図3及び4を参照して電極活物質層用組成物の集電体上への塗布を説明する。 The electrode active material layer can be formed, for example, by applying the composition for an electrode active material layer on a current collector and drying it by a known coating method. Examples of the method of applying the composition for the electrode active material layer on the current collector sheet include a die coating method, a slit coating method, a comma coating method, a lip coating method, a dip coating method, a spray coating method, and a roll coating method. Examples include the method, the doctor blade method, the bar coating method, the gravure coating method, and the screen printing method. Among these coating methods, the die coating method is preferable from the viewpoint that an inclined portion can be easily formed at the end portion of the electrode active material layer. Hereinafter, the application of the composition for the electrode active material layer onto the current collector will be described with reference to FIGS. 3 and 4 by taking the die coating method as an example.
図3は、電極活物質層用組成物の塗布に用いるダイヘッドの一例を示す図である。ダイヘッド50には吐出口51が設けられている。ダイヘッド50に供給された電極活物質層用組成物は吐出口51から吐出される。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a die head used for coating the composition for the electrode active material layer. The
図4に示すように、符号121の方向に移動している集電体120の上に、ダイヘッド50から電極活物質層用組成物を吐出させる。これにより、集電体120の上に電極活物質層130を形成することができる。本発明の一実施形態では、電極活物質層用組成物の粘度を調節することで、電極活物質層130の側面131を傾斜させることができる。なお、電極活物質層130の側面131は電極活物質層30の傾斜部31に相当する。また、電極活物質層用組成物の粘度を調整することで、電極活物質層30の厚さ(T)及びエッジファクター(W/T)も調整できる(図1参照)。電極活物質層130が上に形成された集電体120は不図示の乾燥機の中を通過する。これにより、集電体120の上に形成された電極活物質層130は乾燥する。乾燥温度は、上記溶媒を除去できれば特に限定されないが、例えば40〜120℃、好ましくは50〜90℃である。また、乾燥時間は、特に限定されないが、例えば、30秒〜10分間である。
電極活物質層130の乾燥後、同様な方法で、集電体120の反対側の表面上にも電極活物質層130を形成する。As shown in FIG. 4, the composition for the electrode active material layer is discharged from the
After the electrode
(加圧プレス工程)
上に電極活物質層130を形成した集電体120は、好ましくは加圧プレスする。加圧プレスすることで、電極密度を高めることができる。加圧プレスは、ロールプレス等により行えばよい。なお、加圧プレスの圧力は、集電体にシワ等の発生がなく、所望の電極密度が到達できれば、特に限定されない。加圧プレスの圧力は、例えばロールプレスの場合、線圧で、好ましくは100〜2000kN/mであり、より好ましくは200〜1000kN/mである。(Pressure press process)
The
(分割)
電極活物質層130を形成した集電体120は、例えば、図5の符号150の点線に沿って切断され、複数のリチウムイオン二次電池用電極に分割される。これにより、図1に示す、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10を製造することができる。(Split)
The
本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10は以下のように変形することができる。
(変形例1)
以上の本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10は集電体20の両面上に、電極活物質層30を形成していた。しかし、図6に示すリチウムイオン二次電池用電極10Cのように、集電体20の一方の面上にのみ、電極活物質層30を形成してもよい。The
(Modification example 1)
The
(変形例2)
また、図7に示すリチウムイオン二次電池用電極10Dのように、リチウムイオン二次電池用電極10Dは集電体上に設けられる絶縁樹脂層40をさらに備えてもよい。この場合、絶縁樹脂層40は、電極活物質層30の傾斜部31に隣接し、かつ傾斜部31を覆うように配置される。これにより、電極間の短絡をより確実に防止できる。また、電極活物質層30の傾斜部31からの粉落ちをさらに抑制できる。(Modification 2)
Further, as in the lithium ion
絶縁樹脂層40は、電極の端部における絶縁を確保できるものであればよく、樹脂成分を含む。樹脂成分としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVdF−HFP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素含有樹脂、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリアクリロニトリル(PAN)、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリ(メタ)アクリル酸、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース、及びポリビニルアルコール等が挙げられる。これらバインダーは、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が併用されてもよい。また、カルボキシメチルセルロース等は、ナトリウム塩等の塩の態様にて使用されていてもよい。これらの高分子は、単独で用いてもよいし、これらの高分子を重ね合わせて複層体として用いてもよい。さらに、これらの高分子には、種々の添加剤を用いてもよく、その種類や含有量は特に制限されない。また、樹脂成分には、必要に応じて、絶縁性微粒子も配合してもよい。絶縁性微粒子としては、無機粒子、有機粒子等が挙げられる。
添加剤として無機粒子を用いると、通常は絶縁層の剛性を高くできることや乾燥収縮の低減ができる。このような無機粒子の材料としては、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化アルミニウムの水和物(ベーマイト(AlOOH))、ギブサイト(Al(OH)3)、酸化ケイ素、酸化マグネシウム(マグネシア)、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン(チタニア)、BaTiO3、ZrO2、アルミナ−シリカ複合酸化物等の酸化物粒子、窒化アルミニウム、窒化硼素等の窒化物粒子、シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶粒子、硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性イオン結晶粒子、タルク、モンモリロナイト等の粘土微粒子等が挙げられる。これらの中でも、電解液中での安定性と電位安定性の観点から酸化物粒子が好ましく、中でも吸水性が低く耐熱性(例えば180℃以上の高温に対する耐性)に優れる観点から酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムの水和物、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムがより好ましく、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムの水和物、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムがより好ましく、酸化アルミニウムが特に好ましい。
有機粒子としては、通常は重合体の粒子を用いる。有機粒子は、当該有機粒子の表面の官能基の種類及び量を調整することにより、水に対する親和性を制御でき、ひいては絶縁層に含まれる水分量を制御できる。また有機粒子は、通常は金属イオンの溶出が少ない点で、優れる。このような有機粒子の材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の各種重合体化合物等が挙げられる。粒子を形成する上記重合体化合物は、例えば、混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体、架橋体等であっても使用しうる。また、有機粒子は、2種以上の重合体化合物の混合物により形成されていてもよい。
これらの無機粒子及び有機粒子は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。The insulating
When inorganic particles are used as an additive, the rigidity of the insulating layer can usually be increased and the drying shrinkage can be reduced. Examples of the material of such inorganic particles include aluminum oxide (alumina), hydrate of aluminum oxide (bemite (AlOOH)), gibsite (Al (OH) 3 ), silicon oxide, magnesium oxide (magnesia), and water. Oxide particles such as magnesium oxide, calcium oxide, titanium oxide (titania), BaTIO 3 , ZrO 2 , alumina-silica composite oxide, nitride particles such as aluminum nitride and boron nitride, covalent crystals such as silicon and diamond. Examples thereof include particles, sparingly soluble ion crystal particles such as barium sulfate, calcium fluoride and barium fluoride, and clay fine particles such as talc and montmorillonite. Among these, oxide particles are preferable from the viewpoint of stability in an electrolytic solution and potential stability, and among them, titanium oxide and aluminum oxide are preferable from the viewpoint of low water absorption and excellent heat resistance (for example, resistance to high temperatures of 180 ° C. or higher). , Aluminum oxide hydrate, magnesium oxide and magnesium hydroxide are more preferable, aluminum oxide, aluminum oxide hydrate, magnesium oxide and magnesium hydroxide are more preferable, and aluminum oxide is particularly preferable.
As the organic particles, polymer particles are usually used. By adjusting the type and amount of functional groups on the surface of the organic particles, the affinity for water can be controlled, and the amount of water contained in the insulating layer can be controlled. In addition, organic particles are usually excellent in that metal ions are less eluted. Examples of the material of such organic particles include various polymer compounds such as polystyrene, polyethylene, polyimide, melamine resin, and phenol resin. The polymer compound forming the particles may be, for example, a mixture, a modified product, a derivative, a random copolymer, an alternating copolymer, a graft copolymer, a block copolymer, a crosslinked product, or the like. Further, the organic particles may be formed of a mixture of two or more kinds of polymer compounds.
One of these inorganic particles and organic particles may be used alone, or two or more of them may be mixed and used.
本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極及びその変形例は、本発明のリチウムイオン二次電池用電極の一実施形態にすぎない。したがって、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極及びその変形例は、本発明のリチウムイオン二次電池用電極を限定しない。 The electrode for a lithium ion secondary battery and a modification thereof in one embodiment of the present invention are only one embodiment of the electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention. Therefore, the electrode for a lithium ion secondary battery and a modification thereof in one embodiment of the present invention do not limit the electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention.
[リチウム二次イオン電池]
図8を参照して、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池を説明する。図8は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池の概略断面図である。図8に示すように、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池1は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10を備える。電極の利用率を高くでき、かつ粉落ちの発生を抑制できるという観点から、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池1は、負極10と、正極10とを備え、正極10及び負極の両方が本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10であることが好ましい。[Lithium secondary ion battery]
A lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the lithium ion
また、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池1は、正極10と、負極10とがそれぞれが複数層設けられるように交互に配置されることが好ましい。また、各層を構成する正極10それぞれの集電体20の端部が纏められて正極端子2に接続され、かつ各層を構成する負極10それぞれの集電体20の端部が纏められ負極端子3に接続されることが好ましい。そして、正極10、又は負極10の少なくとも一方が、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10により構成され、傾斜部31は、集電体20の纏められた端部側に設けられることが好ましい。これにより、電極の利用率を高くでき、かつ粉落ちの発生を抑制できるリチウムイオン二次電池用電極を備えたリチウムイオン二次電池を得ることができる。
Further, in the lithium ion
本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池1において、積層された電極10は、筐体6,7に収納されていることが好ましい。なお、筐体6,7は、角型、円筒型、ラミネート型等のいずれでもよい。
In the lithium ion
本発明の一実施形態のおけるリチウムイオン二次電池1は、好ましくは正極10及び負極10の間に配置されるセパレータ8をさらに備える。セパレータ8が設けられることで、正極10及び負極10の間の短絡がより一層効果的に防止される。また、セパレータ8は、後述する電解質9を保持してもよい。
The lithium ion
セパレータ8としては、多孔性の高分子膜、不織布、ガラスファイバー等が挙げられ、これらの中では多孔性の高分子膜が好ましい。多孔性の高分子膜としては、オレフィン系多孔質フィルムが例示される。
Examples of the
本発明のリチウムイオン二次電池は、電解質9を備える。電解質は特に限定されず、リチウムイオン二次電池1で使用される公知の電解質9を使用すればよい。電解質9としては例えば電解液を使用する。電解質9は、例えば、積層した電極10を筐体6,7に収納した後に、筐体6,7の中に充填される。
The lithium ion secondary battery of the present invention includes an electrolyte 9. The electrolyte is not particularly limited, and a known electrolyte 9 used in the lithium ion
電解液としては、有機溶媒と、電解質塩を含む電解液が例示できる。有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、メチルアセテート等の極性溶媒、又はこれら溶媒の2種類以上の混合物が挙げられる。電解質塩としては、LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3CO2、LiPF6SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2CF2CF3)2、LiN(COCF3)2及びLiN(COCF2CF3)2、リチウムビスオキサレートボラート(LiB(C2O4)2)等のリチウムを含む塩が挙げられる。また、有機酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、LiBH4等の錯体水素化物等の錯体が挙げられる。これらの塩又は錯体は、1種単独で使用してもよいが、2種以上の混合物であってもよい。また、電解質9は、上記電解液にさらに高分子化合物を含むゲル状電解質であってもよい。高分子化合物としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系ポリマー、ポリ(メタ)アクリル酸メチル等のポリアクリル系ポリマーが挙げられる。なお、ゲル状電解質は、セパレータとして使用されてもよい。Examples of the electrolytic solution include an organic solvent and an electrolytic solution containing an electrolyte salt. Examples of the organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, 1,2-dimethoxyethane, 1,2. Includes polar solvents such as −diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, methylacetamide, or mixtures of two or more of these solvents. Electrolyte salts include LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 CO 2 , LiPF 6 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 , Examples thereof include salts containing lithium such as LiN (COCF 3 ) 2, LiN (COCF 2 CF 3 ) 2 , and lithium bisoxalate boronate (LiB (C 2 O 4 ) 2 ). In addition, a complex such as an organic acid lithium salt-boron trifluoride complex and a complex hydride such as LiBH 4 can be mentioned. These salts or complexes may be used alone or as a mixture of two or more. Further, the electrolyte 9 may be a gel-like electrolyte in which the above-mentioned electrolyte solution further contains a polymer compound. Examples of the polymer compound include a fluoropolymer such as polyvinylidene fluoride and a polyacrylic polymer such as methyl poly (meth) acrylate. The gel electrolyte may be used as a separator.
以上の本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池は以下のように変形することができる。
(変形例1)
本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池は、正極及び負極として本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池用電極10を備えていたが、正極及び負極として本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池用電極の変形例10C,10Dを備えてもよい。The lithium ion secondary battery according to the above embodiment of the present invention can be modified as follows.
(Modification example 1)
The lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention includes the
本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池及びその変形例は、本発明のリチウムイオン二次電池の一実施形態にすぎない。したがって、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池及びその変形例は、本発明のリチウムイオン二次電池を限定しない。 The lithium ion secondary battery and its modifications according to the embodiment of the present invention are only one embodiment of the lithium ion secondary battery of the present invention. Therefore, the lithium ion secondary battery and its modifications in one embodiment of the present invention do not limit the lithium ion secondary battery of the present invention.
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
以下の評価方法により、得られたリチウムイオン二次電池用電極を評価した。 The obtained electrode for a lithium ion secondary battery was evaluated by the following evaluation method.
(粉落ち)
リチウムイオン二次電池用電極の作製で、電極活物質層用スラリーを両面に塗布した集電体をローラにより加圧プレスしたときの電極端部からの電極活物質の滑落を調べ、以下の基準で評価した。
○:電極活物質の滑落なし
×:電極活物質の滑落あり
(利用率)
正極及び負極を積層し、お互いに対向している正極電極活物質層の傾斜部の幅(W1)と負極電極活物質層の傾斜部の幅(W2)の合計(W1+W2)を余剰部の長さとし、以下の基準で評価した。
○:余剰部の長さが1500μm未満
×:余剰部の長さが15000μm以上(Powder drop)
In the production of electrodes for lithium-ion secondary batteries, the sliding of the electrode active material from the electrode end when the current collector coated with the slurry for the electrode active material layer on both sides was pressure-pressed by a roller was investigated, and the following criteria were used. Evaluated in.
◯: Electrode active material did not slip ×: Electrode active material slipped (utilization rate)
The length of the surplus portion is the sum (W1 + W2) of the width (W1) of the inclined portion of the positive electrode active material layer facing each other and the width (W2) of the inclined portion of the negative electrode active material layer in which the positive electrode and the negative electrode are laminated. The evaluation was based on the following criteria.
◯: The length of the surplus portion is less than 1500 μm ×: The length of the surplus portion is 15,000 μm or more
[実施例1]
(正極の作製)
正極活物質としてのNCA系酸化物(平均粒子径10μm)、導電助剤としてのアセチレンブラック、電極用バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)及び溶媒としてのN−メチルピロリドン(NMP)を混合して正極活物質層用スラリーを得た。正極活物質層用スラリー中のNCA系酸化物の含有量は62質量%であり、アセチレンブラックの含有量は1.4質量%であった。また、PVdFの含有量は1.6質量%であり、NMPの含有量は35質量%であった。この正極活物質層用スラリーの固形分濃度は67.2質量%であった。また、この正極活物質層用スラリーの粘度は9060mPa・sであった。なお、粘度は、B型粘度計で60rpm、25℃の条件で、スピンドルの回転を開始してから2分後に測定したものである。この正極活物質層用スラリーを、ダイコーターを使用して、正極集電体としての厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に塗布し、予備乾燥後、120℃で真空乾燥し、正極活物質層をアルミニウム箔上に形成した。[Example 1]
(Preparation of positive electrode)
NCA-based oxide (
その後、電極活物質層を形成したアルミニウム箔を、400kN/mの線圧でローラにより加圧プレスし、さらに電極寸法の100mm×200mm角に打ち抜いて、両面に電極活物質を有する正極とした。該寸法のうち、正極極活物質が塗布された面積は100mm×180mmであった。なお、両面に形成された正極活物質層の厚さは、片面あたり50μmであった。 Then, the aluminum foil on which the electrode active material layer was formed was pressure-pressed by a roller at a linear pressure of 400 kN / m and further punched into an electrode size of 100 mm × 200 mm square to obtain a positive electrode having electrode active materials on both sides. Of the dimensions, the area coated with the positive electrode polar active material was 100 mm × 180 mm. The thickness of the positive electrode active material layer formed on both sides was 50 μm per side.
[実施例2〜4及び比較例1]
実施例2〜4及び比較例1において、表1に示すように、正極活物質層用スラリーの粘度を変更した。これにより、下記の表4に示す電極活物質層の厚さ(T1)、傾斜部の幅(W)及びエッジファクター(W/T)を有する実施例2〜4及び比較例1の正極を作製した。[Examples 2 to 4 and Comparative Example 1]
In Examples 2 to 4 and Comparative Example 1, the viscosity of the slurry for the positive electrode active material layer was changed as shown in Table 1. As a result, the positive electrodes of Examples 2 to 4 and Comparative Example 1 having the thickness (T1) of the electrode active material layer, the width (W) of the inclined portion, and the edge factor (W / T) shown in Table 4 below were produced. did.
[実施例5]
(負極の作製)
負極活物質としてグラファイト(平均粒子径10μm)と、負極用バインダーとしてのカルボキシメチルセルロース(CMC)のナトリウム塩と、導電助剤としてのアセチレンブラックと、負極用バインダーとしてのスチレンブタジエンゴム(SBR)と、溶媒として水とを混合し、負極活物質層用スラリーを得た。なお、負極活物質層用スラリー中の負極活物質の含有量は50質量%であり、導電助剤の含有量は0.5質量%であり、バインダーの含有量は1.5質量%であり、溶媒の含有量は48質量%であった。なお、この負極活物質層用スラリーの固形分濃度は52.0質量%であった。また、この負極活物質層用スラリーの粘度は5460mPa・sであった。なお、粘度は、B型粘度計で60rpm、25℃の条件で、スピンドルの回転を開始してから2分後に測定したものである。この負極活物質層用スラリーを、ダイコーターを使用して、負極集電体としての厚さ12μmの銅箔の両面に塗布し、予備乾燥後、100℃で真空乾燥し、負極活物質層を銅箔上に形成した。[Example 5]
(Preparation of negative electrode)
Graphite (
その後、両面に負極活物質層用スラリーを塗布した負極集電体を、300kN/mの線圧でローラにより加圧プレスし、さらに電極寸法の110mm×210mm角に打ち抜いて、両面に負極活物質層を有する負極とした。該寸法のうち、負極活物質が塗布された面積は110mm×190mmであった。なお、両面に形成された負極活物質層の厚さは、片面あたり50μmであった。 After that, the negative electrode current collector coated with the slurry for the negative electrode active material layer on both sides is pressure-pressed by a roller at a linear pressure of 300 kN / m, and further punched into an electrode size of 110 mm × 210 mm square, and the negative electrode active material is punched on both sides. It was a negative electrode having a layer. Of the dimensions, the area to which the negative electrode active material was applied was 110 mm × 190 mm. The thickness of the negative electrode active material layer formed on both sides was 50 μm per side.
[実施例6〜8及び比較例1]
実施例6〜8及び比較例2において、表2に示すように、負極活物質層用スラリーの粘度を変更した。これにより、下記の表5に示す電極活物質層の厚さ(T1)、傾斜部の幅(W)及びエッジファクター(W/T)を有する実施例2〜4及び比較例1の負極を作製した。[Examples 6 to 8 and Comparative Example 1]
In Examples 6 to 8 and Comparative Example 2, the viscosity of the slurry for the negative electrode active material layer was changed as shown in Table 2. As a result, the negative electrodes of Examples 2 to 4 and Comparative Example 1 having the thickness (T1) of the electrode active material layer, the width (W) of the inclined portion, and the edge factor (W / T) shown in Table 5 below were produced. did.
[実施例9〜15及び参考例1,2]
表3に示すように、正極活物質層用スラリーの粘度を変更して、実施例9〜15及び参考例1,2の正極を作製した。また、表3に示すように、負極活物質層用スラリーの粘度を変更して、実施例9〜15及び参考例1、2の負極を作製した。そして、それぞれの実施例及び参考例の正極及び負極を組み合わせて、利用率評価用の正極及び負極の組とした。[Examples 9 to 15 and Reference Examples 1 and 2]
As shown in Table 3, the viscosities of the slurry for the positive electrode active material layer were changed to prepare the positive electrodes of Examples 9 to 15 and Reference Examples 1 and 2. Further, as shown in Table 3, the negative electrodes of Examples 9 to 15 and Reference Examples 1 and 2 were prepared by changing the viscosity of the slurry for the negative electrode active material layer. Then, the positive electrode and the negative electrode of each Example and the reference example were combined to form a set of the positive electrode and the negative electrode for utilization rate evaluation.
測定及び評価結果を次の表4〜6に示す。 The measurement and evaluation results are shown in Tables 4 to 6 below.
以上の実施例1〜8に示すように、電極活物質層のエッジファクター(W/T)を3以上とし、かつ傾斜部の幅(W)を1000μm未満とすることにより、電極の粉落ちが抑制されることがわかった。一方、比較例1,2では、エッジファクターが3よりも小さかったため、粉落ちが発生した。
以上の実施例9〜14に示すように、電極活物質層のエッジファクター(W/T)を3以上とし、かつ傾斜部の幅(W)を1000μm未満とすることにより、電極の利用率が高くなることがわかった。一方、参考例1では、負極における電極活物質層の傾斜部の幅が1000μm以上であり、参考例2では、正極における電極活物質層の傾斜部の幅が1000μm以上であったため、電極の利用率が低下した。As shown in Examples 1 to 8 above, by setting the edge factor (W / T) of the electrode active material layer to 3 or more and the width (W) of the inclined portion to be less than 1000 μm, the electrode powder can be removed. It turned out to be suppressed. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, since the edge factor was smaller than 3, powder falling occurred.
As shown in Examples 9 to 14 above, the utilization rate of the electrode is increased by setting the edge factor (W / T) of the electrode active material layer to 3 or more and setting the width (W) of the inclined portion to less than 1000 μm. It turned out to be higher. On the other hand, in Reference Example 1, the width of the inclined portion of the electrode active material layer in the negative electrode was 1000 μm or more, and in Reference Example 2, the width of the inclined portion of the electrode active material layer in the positive electrode was 1000 μm or more. The rate has dropped.
1 リチウムイオン二次電池
2 正極端子
3 負極端子
6,7 筐体
8 セパレータ
9 電解質
10,10A〜10D リチウムイオン二次電池用電極(正極,負極)
20,20A,20B,120 集電体
30,30A,30B,130 電極活物質層
31 端部(傾斜部)
32 中央部
50 ダイヘッド
51 吐出口
131 電極活物質層の側面1 Lithium-ion
20, 20A, 20B, 120
32
Claims (7)
前記電極活物質層の少なくとも一部の端部が、前記電極活物質層の中央部から離れるに従って厚さが小さくなる傾斜部により構成され、
前記電極活物質層の厚さ(T)に対する、前記傾斜部の幅(W)の比(W/T)で表されるエッジファクターが3以上であり、かつ前記傾斜部の幅(W)が1000μm未満であるリチウムイオン二次電池用電極。A current collector, an electrode active material provided on the current collector, and an electrode active material layer containing a binder are provided.
At least a part of the end portion of the electrode active material layer is composed of an inclined portion whose thickness decreases as the distance from the central portion of the electrode active material layer increases.
The edge factor represented by the ratio (W / T) of the width (W) of the inclined portion to the thickness (T) of the electrode active material layer is 3 or more, and the width (W) of the inclined portion is Electrodes for lithium ion secondary batteries that are less than 1000 μm.
前記絶縁樹脂層が、前記電極活物質層の前記傾斜部に隣接し、かつ該傾斜部を覆うように配置される請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。An insulating resin layer provided on the current collector is provided.
The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the insulating resin layer is arranged so as to be adjacent to the inclined portion of the electrode active material layer and to cover the inclined portion. ..
前記正極及び負極の両方が、前記リチウムイオン二次電池用電極である請求項5に記載のリチウムイオン二次電池。It has a negative electrode and a positive electrode,
The lithium ion secondary battery according to claim 5, wherein both the positive electrode and the negative electrode are electrodes for the lithium ion secondary battery.
前記正極、又は前記負極の少なくとも一方が、前記リチウムイオン二次電池用電極により構成され、
前記傾斜部は、前記集電体の纏められた端部側に設けられる請求項5又は6に記載のリチウムイオン二次電池。The positive electrode and the negative electrode are alternately arranged so that a plurality of layers are provided, and the ends of the current collectors of the positive electrodes constituting each layer are collectively connected to the positive electrode terminal, and each of the negative electrodes constituting each layer is connected. A lithium-ion secondary battery in which the ends of the current collector are grouped together and connected to the negative electrode terminal.
At least one of the positive electrode and the negative electrode is composed of the electrode for a lithium ion secondary battery.
The lithium ion secondary battery according to claim 5 or 6, wherein the inclined portion is provided on the end side of the current collector.
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